EP2328288A1 - System and method for detecting and localising impedance error adjustments - Google Patents
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- EP2328288A1 EP2328288A1 EP10015153A EP10015153A EP2328288A1 EP 2328288 A1 EP2328288 A1 EP 2328288A1 EP 10015153 A EP10015153 A EP 10015153A EP 10015153 A EP10015153 A EP 10015153A EP 2328288 A1 EP2328288 A1 EP 2328288A1
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- H04H20/63—Arrangements specially adapted for specific applications, e.g. for traffic information or for mobile receivers for local area broadcast, e.g. instore broadcast to plural spots in a confined site, e.g. MATV [Master Antenna Television]
Definitions
- the present invention relates to a system and method for detecting and locating impedance mismatches, particularly in SMATV networks.
- SMATV satellite master antenna television
- the distribution networks for TDT services and satellite television systems contain a variety of impedance mismatching on the links on which radio frequency signals are transmitted from the head unit to the user socket.
- the reflected waves appear essentially in all those discontinuities that exist in SMATV networks, that is, in connections between distributors, dissipators, sockets, and in coaxial cables, due to the fact that the devices used in the network are not ideal. This can lead to low detection time echoes located in key points of the network; and there may also be another set of mismatches caused by defective or disconnected cables, the poor condition of the distribution elements, and also difficulty in identifying installation errors.
- the effect of an impedance mismatch at a particular location of an SMATV network is that a reflection or echo of the signal at that point is generated with different amplitude and phase. Reflections can affect the signal distribution in the rest of the network in constructive or destructive form due to the aforementioned change in amplitude and phase in the reflected signal. Therefore, a network that is inappropriately treated may show undesirable effects. As a result of these reflections, the signal may be significantly degraded in performance, so some of the services may not be provided to some users.
- ISI inter-symbol interference
- TDR Time domain reflectometry
- TFDR Time-Frequency Domain Reflectometry
- the present invention has a variety of advantages.
- An advantageous embodiment of the invention is formed by a system for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks.
- This includes a radio frequency input, a means for detecting energy, a mixer for converting a given signal to an intermediate frequency, a band-pass filter, an analog-to-digital converter, and an automatic gain control circuit.
- This system is characterized in that it is designed in such a way that input signals in an SMATV network are signals which are not input by the system.
- System intrinsic signals are used to detect and locate impedance mismatches.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the input signals are the system-internal signals in the SMATV network signals which lie in the frequency range in which signals be distributed in the network.
- a further embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the resolution of the room recognition, the bandwidth used and the rank of the room recognition are varied. This provides the advantage of improving the accuracy of the measurement and detection of very close impedance mismatches, and limits the length of the path traveled by the reflections to a particular value.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the length of a given coaxial cable within a SMATV network is measured. In this way, the topology of the network can advantageously be determined by the measurement at different network points.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the distance to the failure of coaxial cables in SMATV networks is measured. This provides the advantage that the correct operation of the coaxial cable can be detected in SMATV networks whose topology is known.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the results, which were determined in different measurements at various points of the SMATV network, are compared with one another. This provides the advantage that the source of the various impedance mismatches can be distinguished in the case of ambiguous situations.
- a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the difference of the corresponding spectra from different measurements at different points of the SMATV network are used as input signal.
- FIG. 1 Figure 12 is a block diagram showing details of the system and method for detecting and locating impedance mismatches.
- the spectrum of the signal used to detect and locate the location of the mismatches is obtained.
- the acquired spectrum contains information about the presence of impedance mismatches in the network according to the following equation:
- X rec ( ⁇ ) corresponds to the Fourier transform of the signal received at a specific point of an SMATV network in which K impedance mismatches exist.
- X ( ⁇ ) is the Fourier transform of the signal passed to the SMATV network without modification due to the effect of the mismatches ( X ( ⁇ ) is the Hilbert transform), y are the real and imaginary parts of each of the K reflection coefficients associated with the different impedance mismatches in the SMATV network, and ⁇ k is the delay of each replica formed by this mismatching with the direct signal X ( ⁇ ).
- the maximum bandwidth of the signal used is limited to the corresponding rank of propagation or signals within an SMATV network, whereby it is possible to use a lower bandwidth.
- Tc the period of time sampling
- B the bandwidth of the signal used.
- the signal After the signal is formed at the output of block 1041, it serves as an input signal to the block 1042 in which a transformation of the spectrum is made which makes it possible to better decouple the signal transmitted over the SMATV network from the effects of the network.
- a transformation of the spectrum is made which makes it possible to better decouple the signal transmitted over the SMATV network from the effects of the network.
- a non-limiting example is the application of a logarithmic function, a base 10 logarithm, which allows the effect of the mismatch to be separated on the transmitted signal.
- the inverse Fourier transform (IFT) of N points (block 105) is formed.
- the number N limits the rank of detectable mismatches to N * D / 2 since the application of IIFT is applied to a true signal and one obtains a complex symmetric signal so that one half of the points can be excluded.
- a normalization 107 is formed which allows a comparison between different measurements made throughout the SMATV network.
- the resulting signal is similar to the signal in FIG. 4 where, because of the periodicity of the input spectrum, as shown FIG. 8 It can be seen that false positives can occur that can easily be confused with actual impedance mismatches. These false positives can be easily recognized by calculating the periodicity of the input spectrum and they can be removed by comparing the spectra formed at different points of the SMATV network and using the difference as input to the system according to the invention, whereby results are achieved in FIG. 5 are shown.
- the process of detection and localization of the impedance mismatches ends with the detection of the maxima in the signal 108 and with the extraction of the special position associated with the time delay of the different maxima of the signal.
- FIG. 6 shows a simplified representation of an SMATV network in which the detection and localization of mismatches occurs.
- the block 201 corresponds to a satellite signal receiving antenna which positions the signal received in the IF band in the range between 950 and 2150 MHz.
- the signal from block 201 is mixed with a terrestrial TV signal and transmitted to the distribution network 204.
- the mismatches in the derivative components 203 and in the sockets 205 are summed to the input signal in the network 204, they are transmitted via the coaxial cable 207 to the system 206 for detection and localization of the mismatches.
- FIG. 7 shows a schematic representation of the system of detection and localization of mismatches.
- the signal enters the system via 301.
- Block 302 is a power detector which serves to inform the module 308 which is receiving a signal at the input.
- the module 308 is at the heart of the system and its mission is to organize the steps that the other blocks that are part of the global system have to follow depending on user instructions displayed via the interface 309, as well as the steps of the system Power detector 302.
- the RF signal is converted to a known intermediate frequency by means of the oscillator 305 and the mixer 303.
- the bandpass filter 304 has the task of limiting the bandwidth used in the formation of the spectrum, whereby the signal corresponding to the adjacent frequencies is eliminated so that only the band of interest remains, which is digitized by the analog-to-digital converter 307.
- the gain level of the signal is previously adjusted with a gain control 306 so as to cover the entire dynamic range of the analog-to-digital converter and thus reduce the quantization errors.
- the signal is passed to the system 311 where the necessary samples are taken to obtain the spectrum of the frequency range being used. After the samples are detected, one obtains their frequency response and this is communicated to system 308 using any appropriate communication slices.
- the system 311 is an FPGA (Field Programmable Gate Array).
- the system 308 calculates the location of the impedance mismatches. Block 308 will also adjust the frequency of the signal to capture the signal, thus shaping the spectrum of the satellite band; an example of a resulting spectrum is in FIG. 8 shown.
- the user of the present invention may communicate with the block 308 via the user interface 309.
- FIG. 9 shows a situation in which the present invention is used. This illustration is not a limitation neither in terms of implementation nor scope of the present invention.
- the illustrated system measures the unknown length L of a cable 406 located in a SMATV network 407 in which there is an area 403 whose topology is not is known.
- the cable 406, as well as the system 406 for the detection and localization of mismatches are connected to a switch (divert) 404.
- FIG. 10 shows, by way of example, a system that determines the unknown distance to the fault Lf within a cable 505 of length Lc located in an SMATV network 507.
- the network has a part 503 whose topology is unknown.
- the cable 505, as well as the system 506 for the detection and localization of mismatches are connected to a switch (lead-off) 504 ..
- This preferred embodiment which does not limit the implementation of the invention or the scope of the present invention, relates to a system for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks.
- the system according to the invention is designed in such a way that input signals in an SMATV network are signals which are not input by or into the system from the outside.
- System intrinsic signals are used to detect and locate impedance mismatches.
- the invention also relates to a method for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks in a system as described above.
- signals are used as input signals that are not input by or in the system from the outside.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanzfehlanpassungen, insbesondere in SMATV-Netzen.The present invention relates to a system and method for detecting and locating impedance mismatches, particularly in SMATV networks.
Die Erfindung betrifft den Bereich der Reflektometrie im Frequenzbereich, konkret den Bereich Erkennung und Lokalisierung von Impedanzfehlanpassungen innerhalb von SMATV-Netzen (SMATV = satellite master antenna television; Gemeinschaftsfernsehantennenanlage), wobei ausschließlich Signale aus diesen Netzen verwendet werden, ohne dass irgendein anderes Signal durch das erfindungsgemäße System eingefügt wird.The invention relates to the field of reflectometry in the frequency domain, specifically the field of detection and localization of impedance mismatches within SMATV networks (SMATV = satellite master antenna television), where only signals from these networks are used without any other signal through the inventive system is inserted.
Die Verteilungsnetze für TDT-Dienste und Satellitenfernsehsysteme enthalten je nach ihrer konstruktiven Ausgestaltung eine Vielzahl von Impedanzanpassungsmängeln (Impedanzfehlanpassungen) auf den Übertragungsstrecken, auf denen Hochfrequenzsignale von der Kopfeinheit bis zu der Benutzersteckdose übertragen werden. Die reflektierten Wellen erscheinen im Wesentlichen in allen jenen Diskontinuitäten, die in SMATV-Netzen vorhanden sind, das heißt in Verbindungen zwischen Verteilern, Ableitungselementen, Steckdosen und in Koaxialkabeln, dies aufgrund der Tatsache, dass die im Netz verwendeten Geräte nicht ideal sind. Dies kann zu Echos geringer Erkennungszeit führen, die sich in Schlüsselpunkten des Netzes befinden; und es kann auch eine andere Gruppe von Fehlanpassungen auftreten, die durch defekte oder nicht angeschlossene Kabel entstanden sind, durch den schlechten Zustand der Verteilelemente und auch durch schwierig zu identifizierende Fehler bei der Installation.The distribution networks for TDT services and satellite television systems, depending on their design, contain a variety of impedance mismatching on the links on which radio frequency signals are transmitted from the head unit to the user socket. The reflected waves appear essentially in all those discontinuities that exist in SMATV networks, that is, in connections between distributors, dissipators, sockets, and in coaxial cables, due to the fact that the devices used in the network are not ideal. This can lead to low detection time echoes located in key points of the network; and there may also be another set of mismatches caused by defective or disconnected cables, the poor condition of the distribution elements, and also difficulty in identifying installation errors.
Die Wirkung einer Impedanzfehlanpassung an einer bestimmten Stelle eines SMATV-Netzes besteht darin, dass eine Reflexion oder ein Echo des Signals an diesem Punkt mit unterschiedlicher Amplitude und Phase generiert wird. Reflexionen können die Signalverteilung im restlichen Netz in konstruktiver oder destruktiver Form aufgrund der vorgenannten Änderung der Amplitude und Phase im reflektierten Signal beeinflussen. Daher kann ein Netz, das unangemessen behandelt wird, unerwünschte Wirkungen zeigen. Als Ergebnis dieser Reflexionen kann das Signal in erheblichem Umfang in seiner Leistung beeinträchtigt werden, so dass einige der Dienstleistungen für einige Nutzer nicht erbracht werden können.The effect of an impedance mismatch at a particular location of an SMATV network is that a reflection or echo of the signal at that point is generated with different amplitude and phase. Reflections can affect the signal distribution in the rest of the network in constructive or destructive form due to the aforementioned change in amplitude and phase in the reflected signal. Therefore, a network that is inappropriately treated may show undesirable effects. As a result of these reflections, the signal may be significantly degraded in performance, so some of the services may not be provided to some users.
Dies gilt im Fall der Signale digitaler terrestrische Übertragung, insbesondere im Fall von Satellitensignalen, bei dem die Existenz von Techniken zum Schutz gegen Fehler aufgrund von Inter-Symbol-Interferenzen (ISI) sehr eingeschränkt ist.This is true in the case of digital terrestrial transmission signals, especially in the case of satellite signals, where the existence of error protection techniques due to inter-symbol interference (ISI) is very limited.
Ein weiterer kritischer Fall besteht darin, wenn Daten über Koaxialkabel gesendet werden, wiederum weil Multipath-Phänomene zu Interferenzen zwischen Symbolen führen. Obwohl die eigentliche Konstruktion dieser Netze gewöhnlich die Folgen der Existenz des Abprallens des Signals im restlichen Netz mildern kann, ist die Etappe notwendig, in der das Netz installiert wird, für den korrekten Empfang des Signals in diesen Netzen, um alle verzögerten Signale zu entdecken, die in der Etappe der Entwicklung bzw. des Aufbau vorgesehen sind oder nicht vorgesehen sind, und die ausgelöst wurden durch die nicht gesteuerten, zuvor kommentierten Motive.Another critical case is when data is sent over coaxial cable, again because multipath phenomena lead to interference between symbols. Although the actual design of these networks can usually mitigate the consequences of the existence of rebound of the signal in the rest of the network, the stage in which the network is installed is necessary for the correct reception of the signal in these networks in order to detect all the delayed signals. which are or are not provided for in the stage of development or set-up triggered by the uncontrolled, previously annotated motives.
Heute sehen die im Bereich der Erkennung von Impedanz-Fehlanpassungen verfügbaren Lösungen vor, dass die Position dieser Störungen durch das Einfügen eines bekannten Signals gewonnen wird, und durch den späteren Empfang (das Abfangen) des Signals, bewirkt durch die Abtrennung der Impedanzen. Logischerweise wird bei der Benutzung dieser Einrichtungen in SMATV-Netzen gearbeitet wird, wo nicht ein anderes Signal eingefügt wird, das nicht ein Signal der eigentlichen Einrichtung ist. Es existieren verschiedene Szenarien, bei denen dies passiert. Die erste Situation ist diejenige, in der sich das Netz noch in der Phase der Installation befindet. In diesem Fall wird kein Signal an keinen der möglichen Benutzer des Netzes übertragen, so dass auch keine Möglichkeit besteht, störend auf die Bedürfnisse der Benutzer einzuwirken. Im zweiten Fall ist ein Netzwerk voll funktionsfähig, aber um die Reflexionen zu identifizieren ist es notwendig, das Signal der Kopfeinheit zu trennen, um nicht den Messvorgang zu beeinträchtigen. Natürlich ist dies eine unerwünschte Situation, weil sie bedingt, Dienstleistungen für verschiedene Benutzer, die mit dem SMATV-Netz verbunden sind, zu beenden.Today, the solutions available in the field of impedance mismatch detection provide that the position of these disturbances is obtained by inserting a known signal and by later receiving (intercepting) the signal caused by the isolation of the impedances. Logically, when using these devices, one works in SMATV networks, where no other signal is inserted which is not a signal of the actual device. There are several scenarios where this happens. The first situation is the one where the network is still in the installation phase. In this case, no signal is transmitted to any of the possible users of the network, so that there is no possibility to interfere with the needs of the user. In the second case, a network is fully functional, but to identify the reflections it is necessary to separate the head unit signal so as not to interfere with the measurement process. Of course, this is an undesirable situation because it requires terminating services for different users connected to the SMATV network.
Derzeit gibt es keine Technik, um die Herkunft der Impedanz-Fehlanpassungen im Netz zu erfassen, ohne dem Benutzer Dienstleistungen zu nehmen, die dieser nutzt. Daher wird es jedes Mal nötig, wenn man die Suche nach der Position der Abkopplungen oder Echos innerhalb eines SMATV Netzwerk beginnt, die Verbreitung des Signals einzustellen, womit der Empfang von Inhalten unterbrochen wird in jeder der Verteilsteckdosen, mit dem entsprechenden Nachteil für die Gruppe der Nutzer, die die angebotenen Dienste nutzen wollen.Currently, there is no technique to capture the source of impedance mismatches in the network without taking the user's services. Therefore, when searching for the position of the clutter or echo within an SMATV network, it becomes necessary to discontinue the propagation of the signal, thereby interrupting the reception of contents in each of the distribution sockets, with the corresponding drawback for the group of Users who want to use the services offered.
Wie bereits ausgeführt, beruht der derzeitige Fokus für die Bestimmung der Präsenz von Fehlanpassungen bei der Anpassung von Impedanzen im Wesentlichen auf das Einfügen eines bekannten Signals in das Netz und auf dem späteren Empfang (Abfangen) der Reflexionen, die in Abkopplungen des Netzes (Reflektometrie) ihren Ursprung haben. Je nach Art der Domäne, in der gearbeitet wird, das heißt Zeit oder Frequenzen, gibt es zwei mögliche Wege zur Lösung des Problems. Die Reflektometrie im Bereich der Zeit (TDR) besteht in der Übertragung eines Impulses zu dem Gerät, das bewertet werden soll, und in dem Abfangen des reflektierten Signals in dem Gerät. Diese Technik wird häufig verwendet, um die Parameter der verlustbehafteten Übertragungsleitungen zu studieren, wie zum Beispiel im amerikanischen Patent
Im bekannten Frequenzbereich der Reflektometrie gibt es mehrere Varianten. So gibt es die Phasenerkennung FDR (PDFDR), die die Phasendifferenz zwischen den Wellen, die "stehende Wellen-Reflektometrie (Standing Wave Reflectometry SWR), die die Größe der stehenden Welle durch die Überlagerung der einfallenden und reflektierten Wellen produziert, berechnet die Größe der Wellen, die frequenzmodulierte kontinuierliche Welle (Frequenca-Modulated continuous wave, FMCW), die einen von Satz von Sinusoiden verwendet, deren Frequenz linear erhöht wird, und die Mixed-Signal Reflectometry (MSR) wie im US Patent
Zusätzlich zu den beschriebenen Werkzeugen gibt es noch andere Möglichkeiten für den Nachweis von Signalreflexionen für die gemeinsame Nutzung von Reflectometrie in Zeit und Frequenz. Dieser dritte Weg heißt Time-Frequency Domain Reflectometry (TFDR), siehe das europäische Patent
Der gemeinsame Punkt aller bisher beschriebenen Technologien ist die Anwendung eines Signals, das intern erzeugt wird, um die Messungen durchzuführen, und gelegentlich die Verwendung anderer Geräte, um die vorgeschlagenen Maßnahmen korrekt durchzuführen. Das Einfügen des Netzwerk-Signals und das Abfangen der Reflexionen ist an demselben physikalischen Punkt durchzuführen, dies mit Hardware-Komplexität, die notwendig ist, ein Gerät zu verwenden, um das reflektierte Signal von dem übertragenen Signal zu trennen. Dieser Ansatz ist nicht willkürlich, denn wenn das Signal ist an einer anderen Stelle im Netzwerk generiert wird, die ungleich der Stelle ist, an dem die Reflexion abgefangen wird, ist es wünschenswert, nicht nur die verschiedenen Komponenten der Erkennung, den Sender und den Empfänger mit Synchronisationsmechanismen zu versehen, sondern unerlässlich ist auch, das Netzwerk bis ins letzte Detail zu analysieren, um, ausgehend von beiden Signalen, die Wirkung und die Position der verzögerten Komponenten des Haupt-Signals vorhersagen zu können. Die Tatsache des Einfügens eines bekannten Signals im Netz und des Erfassens der Reflexion an der gleichen Stelle, stellt direkt Anforderungen an das Hardware-Design des betreffenden Gerätes und erhöht erheblich dessen Komplexität. Darüber hinaus erfordert die Lokalisierung des Ursprungs der reflektierten Wellen die Abtastung des Signals mit einer Geschwindigkeit, die hoch genug zu sein hat, um sehr nahe Echos zu unterscheiden. Je größer die räumliche Genauigkeit gewünscht ist, um so höher hat die Abtastrate zu sein. Darüber hinaus besteht ein weiterer der vielen Mängel der aktuellen Fehlanpassung-Erkennungseinrichtungen darin, wie man gesehen hat, dass es für das Gerät notwendig ist, ein bekanntes Signal in das Netzwerk einzugeben, und es ist angebracht, die zu erbringenden Dienste zeitweilig auszusetzen, was ohne jeden Zweifel ein Nachteil für den Benutzer ist.The common point of all the technologies described so far is the application of a signal generated internally to make the measurements, and occasionally the use of other devices to correctly carry out the proposed measures. The insertion of the network signal and the interception of the reflections must be performed at the same physical point, with hardware complexity necessary to use a device to separate the reflected signal from the transmitted signal. This approach is not arbitrary, because if the signal is generated elsewhere in the network, unlike the place where the reflection is intercepted, it is desirable not just the various components of the detection, the transmitter and the receiver It is also essential to analyze the network to the last detail in order to be able to predict, from both signals, the effect and the position of the delayed components of the main signal. The fact of inserting a known signal in the network and detecting the reflection in the same place directly places demands on the hardware design of the device in question and considerably increases its complexity. Moreover, locating the origin of the reflected waves requires sampling the signal at a rate high enough to distinguish very close echoes. The greater the spatial accuracy desired, the higher the sampling rate. Moreover, another of the many shortcomings of the current mismatch detectors has been found to be that it is necessary for the device to input a known signal into the network, and it is appropriate to do so temporarily suspend providing services, which is without a doubt a disadvantage for the user.
Wenn schließlich das technische Personal, das für die Durchführung dieser Aufgaben verantwortlich ist, wünscht, die Suche nach Verzögerungen auf einen bestimmten Bereich des SMATV-Netzwerkes zu beschränken, hat eine physische Abschaltung der ent-sprechenden Netzbestandteile zu erfolgen, womit die Dienste, die die Benutzer dieser Netze empfangen, eingeschränkt werden.Finally, if the technical staff responsible for carrying out these tasks wishes to limit the search for delays to a particular area of the SMATV network, then physical shutdown of the corresponding network components must be done, thus rendering the services that provide the services Users of these networks are received, restricted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in SMATV-Netzen sowie ein Verfahren zur Quantifizierung der Länge von Koaxialkabeln, die in diesen Netzwerken vorhanden sind.It is an object of the present invention to provide a system for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks and a method for quantifying the length of coaxial cables present in these networks.
Diese Aufgabe wird durch ein System und ein Verfahren gelöst, das in den Ansprüchen definiert ist. Dabei wird die Spektralform der in einem SMATV-Netz übertragenen Kanäle genutzt, um eine Information über die Impedanz-Fehlanpassungen in diesem System, insbesondere wie in den Ansprüchen definiert, zu erhalten.This object is achieved by a system and a method as defined in the claims. In this case, the spectral shape of the channels transmitted in an SMATV network is used to obtain information about the impedance mismatches in this system, in particular as defined in the claims.
Die vorliegende Erfindung hat eine Vielzahl von Vorteilen.The present invention has a variety of advantages.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch ein System zur Erkennung und zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in SMATV-Netzen gebildet. Dieses umfasst einen Radiofrequenzeingang, eine Einrichtung zur Erkennung von Energie, eine Mischstufe zur Umsetzung eines vorgegebenen Signals auf eine Zwischenfrequenz, ein Bandpassfilter, einen Analog-Digital-Wandler und eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung. Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, dass es in der Weise ausgestaltet ist, dass Eingangssignale in einem SMATV-Netz Signale sind, die nicht durch das System eingegeben werden. Es werden systeminterne Signale zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen verwendet.An advantageous embodiment of the invention is formed by a system for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks. This includes a radio frequency input, a means for detecting energy, a mixer for converting a given signal to an intermediate frequency, a band-pass filter, an analog-to-digital converter, and an automatic gain control circuit. This system is characterized in that it is designed in such a way that input signals in an SMATV network are signals which are not input by the system. System intrinsic signals are used to detect and locate impedance mismatches.
Damit wird der Vorteil erzielt, dass kein Signal in das SMATV-Netz einzugeben ist, was auch mit dem weiteren Vorteil geringerer Komplexität und geringerer Kosten für das System verbunden ist.This provides the advantage of not having to input a signal into the SMATV network, which is also associated with the further advantage of lower complexity and lower cost of the system.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Eingangssignale die systeminternen Signale im SMATV-Netz Signale sind, die in dem Frequenzbereich liegen, in dem Signale in dem Netz verteilt werden. Damit wird der Vorteil erzielt, das jene in dem jeweiligen Band übertragenen Signale verwendet werden können, die durch das Nichtvorhandensein von "Mehrweg(multipath)-Problemen" im Signal gekennzeichnet sind, so dass das mögliche Vorhandensein falscher Positiva eliminiert wird.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the input signals are the system-internal signals in the SMATV network signals which lie in the frequency range in which signals be distributed in the network. This provides the advantage that those signals transmitted in the respective band can be used, which are characterized by the absence of "multipath" problems in the signal, thus eliminating the possible presence of false positives.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Auflösung der Raumerkennung, die verwendete Bandbreite und der Rang der Raumerkennung variiert werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Genauigkeit der Messung und der Erkennung sehr naher Impedanz-Fehlanpassungen verbessert wird, und die Länge des zurückgelegten Weges durch die Reflexionen auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.A further embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the resolution of the room recognition, the bandwidth used and the rank of the room recognition are varied. This provides the advantage of improving the accuracy of the measurement and detection of very close impedance mismatches, and limits the length of the path traveled by the reflections to a particular value.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Länge eines vorgegebenen Koaxialkabels innerhalb eines SMATV-Netzes gemessen wird. Damit lässt sich in vorteilhafter Weise die Topologie des Netzes durch die Messung an verschiedenen Netzpunkten bestimmen.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the length of a given coaxial cable within a SMATV network is measured. In this way, the topology of the network can advantageously be determined by the measurement at different network points.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Entfernung zum Ausfall von Koaxialkabeln in SMATV-Netzen gemessen wird. Damit wird der Vorteil erzielt, dass der korrekte Betrieb der Koaxialkabel in SMATV-Netzen, deren Topologie bekannt ist, nachgewiesen werden kann.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the distance to the failure of coaxial cables in SMATV networks is measured. This provides the advantage that the correct operation of the coaxial cable can be detected in SMATV networks whose topology is known.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass die Ergebnisse, die in unterschiedlichen Messungen an diversen Punkten des SMATV-Netzes ermittelt wurden, miteinander verglichen werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Herkunft der verschiedenen Impedanz-Fehlanpassungen im Fall nicht eindeutiger Situationen unterschieden werden kann.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the system is designed in such a way that the results, which were determined in different measurements at various points of the SMATV network, are compared with one another. This provides the advantage that the source of the various impedance mismatches can be distinguished in the case of ambiguous situations.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangssignal die Differenz der entsprechenden Spektren aus unterschiedlichen Messungen an verschiedenen Punkten des SMATV-Netzes verwendet werden. Damit wird der Vorteil erzielt, dass die Wirkungen falscher Positiva eliminiert werden, die aus einer möglichen Periodizität in der Form des Spektrums des Signals abgeleitet werden, das benutzt wird bei der Erkennung, womit die Wirkungen der Fehlanpassungen maximiert werden.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the difference of the corresponding spectra from different measurements at different points of the SMATV network are used as input signal. This provides the advantage of eliminating the effects of false positives derived from a possible periodicity in the form of the spectrum of the signal which is used in detection, thus maximizing the effects of mismatches.
Im Folgenden werden die Vorteile und die Eigenschaften der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung erläutert, in der auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird.In the following, the advantages and the characteristics of the invention will be explained with reference to the following description in which reference is made to the attached figures.
Die maximale Bandbreite des verwendeten Signals ist begrenzt auf den entsprechenden Rang der Verbreitung oder Signale innerhalb eines SMATV-Netzes, wobei es möglich ist, eine geringere Bandbreite zu verwenden. Die verwendete Bandbreite ist direkt verbunden mit der Zeitauflösung, die verwendet wird bei der Erkennung der Reflexionen entsprechend der Gleichung Tc = 1/B, wobei Tc die Periode des zeitlichen Abtastens und B die Bandbreite des verwendeten Signals ist. So weisen die Raumauflösung der vorliegenden Erfindung und die Zeitauflösung eine proportionale Beziehung auf, abgeleitet aus der Gleichung D = vp·Tc, wobei D die Raumauflösung und vp die Geschwindigkeit der charakteristischen Ausbreitung des Koaxialkabels ist. Nachdem das Spektrum des Signals gewonnen ist, gewinnt man das Modul dieses Spektrums im Block 102. Nachdem das Spektrum des ausgewählten Signals gewonnen ist, wird im Block 103 eine Reduktion des Geräusches vorgenommen, das in dem Spektrum vorliegt. Das resultierende Signal ist Gegenstand von Spektraltransformationen im Block 104, wo die Erhebung des Signalmoduls um einen Faktor n im Block 1041 erfolgt, wobei der Wert n = 2 lediglich ein nicht einschränkendes Beispiel eines auszuwählenden Faktors dargestellt. So ergibt sich am Ausgang dieses Blockes
In der letztgenannten Gleichung ergibt sich, wenn das Quadrat des Moduls entwickelt wird, die folgende Gleichung:
Nachdem das Signal am Ausgang des Blockes 1041 gebildet ist, dient dieses als Eingangssignal für den Bock 1042, in dem eine Transformation des Spektrums vorgenommen wird, das ermöglicht, das über das SMATV-Netz übertragene Signal von den Wirkungen des Netzes besser abzukoppeln. Ein nicht einschränkendes Beispiel ist die Anwendung einer logarithmischen Funktion, ein Logarithmus auf der Basis 10, was ermöglicht, die Wirkung der Fehlanpassung auf das übertragende Signal abzutrennen.After the signal is formed at the output of
Wendet man diese Transformation auf die vorhergehenden Gleichungen an, so ergibt sich folgende Gleichung
wobei
in which
Berücksichtigt man die Taylorapproximation der Neperiano-Logartihmusfunktion
und die entsprechende Beziehung mit dem Logarithmus auf Basis 10
impliziert das Ergebnis, den Logarithmus auf das Signal |Xrec (ω)|2 anzuwenden, die Umwandlung des Produkts |X(ω)|2 y |H(ω)|2 in eine Summe zu der Zeit, die diese letzte Funktion fortführt, wobei diese gebildet wird durch eine Kombination der Signale, die aus Sinussoiden abgeleitet ist.Considering the Taylor approximation of the Neperiano logarithm function
and the corresponding relationship with the logarithm based on 10
implies the result, the logarithm on the signal | X rec (ω) | 2 , the conversion of the product | X ( ω ) | 2 y | H ( ω ) | 2 into a sum at the time this last function continues, this being formed by a combination of the signals derived from sinusoids.
Nachdem diese Transformationen angewendet worden sind, wird die Inverse Fouriertransformierte (IFT) von N Punkten (Block 105) gebildet. Die Zahl N begrenzt den Rang der erkennbaren Fehlanpassungen auf N·D/2, da die Anwendung von IIFT auf ein wirkliches Signal angewendet wird und man eine komplexes symmetrisches Signal erhält, so dass man die Hälfte der Punkte ausschließen kann.After these transformations have been applied, the inverse Fourier transform (IFT) of N points (block 105) is formed. The number N limits the rank of detectable mismatches to N * D / 2 since the application of IIFT is applied to a true signal and one obtains a complex symmetric signal so that one half of the points can be excluded.
Als Ergebnis dieses Blockes wendet man einen Prozess der Zeitantwort 106 an, der darin besteht, das Modul 1061 des sich ergebenden komplexen Signals zu gewinnen und die spätere Erhebung auf eine bekannte Potenz 1062. Das Ergebnis wird umgesetzt in eine Mehrzahl von Maxima, deren Zeitposition jeder der Verzögerungen τk entspricht, die jeder Impedanz-Fehlanpassung im SMATV-Netz entspricht.As a result of this block, one applies a process of the
Nachdem die Ergebnisse der vorerwähnten Blöcke gebildet worden sind, wird eine Normierung 107 gebildet, die einen Vergleich zwischen verschiedenen Messungen ermöglicht, die im gesamten SMATV-Netz vorgenommen werden.After the results of the aforementioned blocks have been formed, a
Das sich ergebende Signal ist ähnlich dem Signal, das in
Der Prozess der Erkennung und der Lokalisierung der Impedanz-Fehlanpassungen endet mit der Erkennung der Maxima in dem Signal 108 und mit der Gewinnung der Spezialposition, die mit der zeitlichen Verzögerung der verschieden Maxima des Signals verbunden ist.The process of detection and localization of the impedance mismatches ends with the detection of the maxima in the
Beschreibung der Figuren
- Figur 1
- Erkennung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 101, OE
- Bildung (Gewinnung) des Spektrums
- 102
- Block der Bildung des Spektrummoduls
- 103
- Geräuschreduktion.
- 104
- Transformation des Spektrums
- 105
- Inverse Fourier-Transformation von N Punkten
- 106
- Bearbeitung der Zeitantwort
- 107
- Normierung.
- 108, DM
- Erkennung von Maximalwerten
- Figur 2
- Spektraltransformationsblock
- 1041
- Block der Quadratbildung
- 1042
- Block der Transformation des Spektrums
- Figur 3
- Block der Bearbeitung der Zeitantwort
- 1061
- Block der Bildung des Spektrummoduls
- 1062
- Block der Quadratbildung
- Figur 4
- Komponenten, die sich aus der Form des Eingangssignals ergeben
- Figur 5
- Erkennung der Position der Impedanzfehlanpassungen.
- Figur 6
- SMATV-Netz, in dem TV-Signale oder ein anderes bekanntes Signal gemessen wird
- 201
- Satellitensignalantenne
- 202
- Mischer
- 203
- Ableitungskomponenten
- 204
- Verteilungsnetz
- 205
- Benutzungssteckdosen
- 206
- Lokalisierungseinrichtung
- 207
- Koaxialkabel
- Figur 7
- Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 301
- Eingangsanschluss des Signals
- 302
- Einrichtung zur Energie-Erkennung
- 303
- Mischer
- 304
- Bandpassfilter
- 305
- Lokaloszillator für Zwischenfrequenzsignal
- 306
- Automatische Verstärkungsregelungsschaltung (AGC)
- 307
- Analog-Digital-Wandler (A / D)
- 308
- Mikroprozessor-Steuerung
- 309
- Schnittstelle mit Benutzer
- 310
- Optisches Endgerät
- 311
- FPGA
- Figur 8
- Sätze von Satellitenprogrammen im ZF-Band FI
- Figur 9
- Weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 401
- Satelliten-Signal Antenne
- 402
- Mixer
- 403
- Ausschnitt aus einem Verteilnetz unbekannter Netztopologie
- 404
- Ableitungselement
- 405
- Koaxialkabel unbekannter Länge
- 406
- Einrichtung zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 407
- Verteilnetz
- Figur 10
- Weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 501
- Satelliten-Signal-Antenne
- 502
- Mixer
- 503
- Ausschnitt aus einem Verteilnetz unbekannter Netztopologie
- 504
- Ableitungselement
- 505
- Koaxialkabel unbekannter Länge
- 506
- Einrichtung zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen
- 507
- Verteilnetz
- FIG. 1
- Detection of impedance mismatches
- 101, OE
- Formation (acquisition) of the spectrum
- 102
- Block of formation of the spectrum module
- 103
- Noise reduction.
- 104
- Transformation of the spectrum
- 105
- Inverse Fourier transform of N points
- 106
- Editing the time response
- 107
- Normalization.
- 108, DM
- Detection of maximum values
- FIG. 2
- Spektraltransformationsblock
- 1041
- Block of squaring
- 1042
- Block the transformation of the spectrum
- FIG. 3
- Block of processing the time response
- 1061
- Block of formation of the spectrum module
- 1062
- Block of squaring
- FIG. 4
- Components that result from the shape of the input signal
- FIG. 5
- Detecting the position of the impedance mismatches.
- FIG. 6
- SMATV network in which TV signals or any other known signal is measured
- 201
- Satellite signal antenna
- 202
- mixer
- 203
- derivative components
- 204
- distribution network
- 205
- using sockets
- 206
- localization device
- 207
- coaxial
- FIG. 7
- Embodiment of the invention
- 301
- Input terminal of the signal
- 302
- Device for energy detection
- 303
- mixer
- 304
- Bandpass filter
- 305
- Local oscillator for intermediate frequency signal
- 306
- Automatic gain control circuit (AGC)
- 307
- Analog-to-digital converter (A / D)
- 308
- Microprocessor control
- 309
- Interface with user
- 310
- Optical terminal
- 311
- FPGA
- FIG. 8
- Sets of satellite programs in the IF band FI
- FIG. 9
- Another embodiment of the invention
- 401
- Satellite signal antenna
- 402
- mixer
- 403
- Section of a distribution network of unknown network topology
- 404
- dissipation element
- 405
- Coaxial cable of unknown length
- 406
- Device for locating impedance mismatches
- 407
- distribution
- FIG. 10
- Another embodiment of the invention
- 501
- Satellite-signal antenna
- 502
- mixer
- 503
- Section of a distribution network of unknown network topology
- 504
- dissipation element
- 505
- Coaxial cable of unknown length
- 506
- Device for locating impedance mismatches
- 507
- distribution
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention
Im Folgenden wird eine bevorzugte beispielhafte Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, ohne dass andere Ausführungsformen der Erfindung ausgeschlossen werden. Die nachfolgende Beschreibung veranschaulicht die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand einer von vielen Ausführungsformen.Hereinafter, a preferred exemplary embodiment of the invention will be described without excluding other embodiments of the invention. The following description illustrates the features and advantages of the present invention with reference to one of many embodiments.
Ein nicht einschränkendes Beispiel der bevorzugten Ausführungsform wird nun anhand der folgenden Figuren beschrieben:
- Es zeigt
- Figur 6
- in vereinfachter Darstellung den Weg des Signals in einem SMATV-Netz bis zu dem erfindungsgemäßen System der Erkennung und der Lokalisierung von Fehlanpasungen;
- Figur 7
- ein Schema des Systems zur Erkennung und Lokalisierung von Fehlanpassungen gemäß der Erfindung;
- Figur 8
- ein Beispiel eines Spektrums, das zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen verwendet wird,
- Figur 9
- die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Messung der Länge eines Koaxialkabels; und
- Figur 10
- die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems zur Erkennung der Entfernung zu einem Ausfall.
- It shows
- FIG. 6
- in a simplified representation of the path of the signal in a SMATV network to the system of detection and localization of Fehlanpasungen invention;
- FIG. 7
- a schematic of the system for detection and localization of mismatches according to the invention;
- FIG. 8
- an example of a spectrum used to detect and locate impedance mismatches,
- FIG. 9
- the use of the system according to the invention for measuring the length of a coaxial cable; and
- FIG. 10
- the use of the inventive system for detecting the distance to a failure.
In diesem Anwendungsbeispiel der Erfindung wird vorab der Verstärkungspegel des Signals mit einer Verstärkungsregelung 306 angepasst, um so den gesamten dynamischen Bereich des Analog-Digital-Wandler abzudecken und somit die Quantisierungsfehler zu reduzieren. Nach der Digitalisierung wird das Signal an das System 311 gegeben, in dem die notwendigen Abtastwerte genommen werden, um das Spektrum des Frequenzbereichs, mit dem gearbeitet wird, zu erhalten. Nachdem die Abtastwerte erfasst sind, erhält man ihre Frequenzantwort und diese wird dem System 308 übermittelt, wobei irgendeine passende Kommunikationsschnitte verwendet wird. In diesem nicht einschränkenden Beispiel ist das System 311 eine FPGA (Field Programmable Gate Array).In this application example of the invention, the gain level of the signal is previously adjusted with a
Das System 308 berechnet den Ort der lmpedanz-Fehlanpassungen. Der Block 308 wird auch die Frequenz des Signals zu anpassen für die Erfassung des Signals und so das Spektrum des Satellitenbandes formen; ein Beispiel eines resultierendes Spektrums ist in
Der Benutzer der vorliegenden Erfindung kann mit den Block 308 über die Benutzerschnittstelle 309 zu kommunizieren.The user of the present invention may communicate with the
Diese bevorzugte Ausführungsform, die keine Einschränkung auf die Umsetzung der Erfindung oder den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung darstellt, betrifft ein System zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in SMATV Netzwerken.This preferred embodiment, which does not limit the implementation of the invention or the scope of the present invention, relates to a system for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks.
Das erfindungsgemäße System ist in der Weise ausgestaltet, dass Eingangssignale in einem SMATV-Netz Signale sind, die nicht durch bzw. in das System von außen eingegeben werden.The system according to the invention is designed in such a way that input signals in an SMATV network are signals which are not input by or into the system from the outside.
Es werden systeminterne Signale zur Erkennung und Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen verwendet.System intrinsic signals are used to detect and locate impedance mismatches.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erkennung und zur Lokalisierung von Impedanz-Fehlanpassungen in SMATV-Netzen in einem vorstehend beschriebenen System. Gemäß der Erfindung werden als Eingangssignale Signale verwendet, die nicht durch bzw. in das System von außen eingegeben werden.The invention also relates to a method for detecting and locating impedance mismatches in SMATV networks in a system as described above. According to the invention signals are used as input signals that are not input by or in the system from the outside.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
dass das System in der Weise ausgestaltet ist, dass Eingangssignale in einem SMATV-Netz Signale sind, die nicht durch das System eingegeben werden.
characterized,
that the system is designed in such a way that input signals in an SMATV network are signals that are not input by the system.
dadurch gekennzeichnet,
dass als Eingangssignale Signale verwendet werden, die nicht durch das System eingegeben werden.
characterized,
that signals which are not input by the system are used as input signals.
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