Mit den Kräften der Ehrenhaftigkeit
10 KHz Raster genug groß?
Vorweg die Antwort: "Eigentlich ja"

© Rudolf Fiala,   22. 11. 2003; akt.15.1.2005

Immer wieder taucht, ähnlich Nessie in Schottland, die 10kHz-Kanalabstandsdiskussion bei (S)PCM aus der Vertiefung.
(Bei PPM ist die funktechnisch notwendige Seitenbandbreite ohnedies kein Thema.)

Freilich wäre es positiv, wenn wir wie Amerika ein störungssichereres Frequenzband mit 20 kHz Kanalabstand hätten.
Haben wir aber nicht und es gibt fliegerische Anwendungen, die tatsächlich die vorhandene Technik annähernd ohne Sicherheitsreserven ausreizen. Weniger Sicherheitsreserve im System bedeutet freilich höheres Risiko bei allen denkbaren Störungsfällen, zB. Senderfequenz-Abweichungen

Dieses Risiko könnte durch höherwertigere Informationsübertragungen,  mehr "echte" Information pro Zeiteinheit,  regulierende Redundanzen etc. verringert werden.
 
Aber:
Eine wesentliche Erhöhung der übertragenen Informationen pro Zeiteinheit ist auf Basis der derzeit käuflichen SPCM-Technologie tatsächlich nur durch Erhöhung der Bandbreite möglich. Die Betonung liegt auf "käuflich"!
Eben mit Verbreiterung der Seitenbänder in einem neuen 20kHz-Raster und somit Halbierung der nutzbaren Frequenzen pro Fernsteuerband, im 35 MHz Band in Österreich statt 23 eben nur ca. 11! (BRD ca. 9 statt 19).
Das wäre ein großer Rückschritt in Bezug auf Flugbetrieb und Sicherheit und würde das Risiko von Gleichkanalstörungen wesentlich erhöhen!

 
Weiters wären dazu neue Sender und Empfänger notwendig.

ABER: Bei ohnedies dann notwendigen neuen TX/RX geht das mit neuen Konzepten auch mit der bisherigen Bandbreite und Beibehaltung der bereits erreichten kurzen und fliegerisch-optimal wenigen Frametimes = kurzem Zeitbedarf pro Informationsübertragung Knüppel-Servo.
 

Würde das im Zusammenhang mit der mc22 immer wieder gehörte "was brauche ich überhaupt einen so schnellen Sender"-Argument ernstzunehmen sein, könnte man die gewünschten doppelten Informationen in 2 Frames unterbringen und hätte halt wie früher bei manchen PCMs eine vergleichsweise doppelte Frametime von 44 msec, die man durch Maßnahmen noch etwas verkürzen, zB. auf 35 msec, könnte. ABER bei zum derzeitigen Zustand gleichem zeitlichen Eintreffen des letzen Impulses beim Empfänger, wenn man, so wie jetzt schon bei der mc22, den senderinternen "Nachlauf" der Impulskette von einer zusätzlichen Frametime wegrationalisiert. Die Übertragung der "vorderen" Kanäle würde dann sogar um diese eine Frametime früher erfolgen. Wie beim mc22 Sender seit 2001.

Doppelte Genauigkeit zB 2048-Schritt/11-Bit PCM, oder mehr Kanäle, oder höhere Redundanzen, oder Einzelprüfsummen pro Servo, oder oder... wäre realisierbar.
Mit 10kHz ohne beamtlicher Europa-weiter Rasteränderung ohne zusätzliche senderinterne Zeitverluste zu jetzt handelsüblichen Fernsteuerungen; außer dann allerdings bei der ohnedies jetzt schnellen mc22, die dann verlangsamt werden würde.


Es geht aber noch viel schlauer, wie anfangs des Jahres 2004 schon in einem thread erwähnt, in dem über die Eigenschaften eines neuen Futabasenders für 2048-Bit PCM spekuliert wurde.

Nämlich:

Unter Verwendung des DIFFERENZ-PCM-Prinzips!

Selbiges hat ja Futabe seit Jahren etwas halbherzig (=Felderprobung?) realisiert.
Derzeit: ein momentaner Voll-Wert, gefolgt von einem Differenz-Wert zu diesem momentanem Vollwert. Der kann NULL sein oder braucht nur wenige Bit breit sein, auf jeden Fall ist die Anzahl der damit zu übertragenden FM-Modulationsänderungen innerhalb der zulässigen Seitenbänder.

Wenn, wie leicht prognostizierbar, bei mittlerweilen verbesserter Technik (nicht wahr?) das Differenzsystem irgendwann konsequenter angewendet wird, wäre zB. ein 11-Bit (2048)-PCM bandbreitenkonform realisierbar, (wobei erleichternd dazukommen würde, dass das gar nicht für alle Servos notwendig wäre):

Beispiele 10 gleichwertige Servos (nicht vergessen, es gibt jetzt die "4-Servos aus einem Impuls"-Boxen, die manches Servoanzahlproblem viel sauberer ohne (fast) alle Gleichlaufprobleme lösen):

"1" bedeutet Vollwert Servo 1, "d" Platzhalter für die jeweiligen unterschiedlichen Differenzwerte aller Servos. (Die exakte Matrixdarstellug ist in der letzten Matrix unten.)
Von Servo-Direktadressierung ist hier noch gar keinen Rede.
(Verwaltungstechnische Impulse sind hier negiert, braucht man derzeitig ja auch.)




Impulskette x+0: 1,d,d,d,d,d,d,d,d,d (plus Verw.)
Impulskette x+1: d,2,d,d,d,d,d,d,d,d (")
Impulskette x+2: d,d,3,d,d,d,d,d,d,d (")
• +3
• +4
• +5
• +6
• +7
• +8
Impulskette x+9: d,d,d,d,d,d,d,d,d,10 (")

Impulskette x+10 wieder identisch mit x+0 und so weiter.

Alles ohne Bandbreitenerhöhung!

PPM ist in diesem Zusammenhang ohnedies kein Thema, da gäbe es aber auch sicherheitsverbessernde Lösungen wie Servo-Direktadressierung etc.

Nachzulesen in dem mittlerweile 5 Jahre alten MFI-Artikel 1999 "Kritik und Vision" oder

http://members.aon.at/flug.fiala/Altarchivisi.html

Auch die anderen Möglichkeiten servotechn. Natur, wie der Wegfall der Hin- und Herwandlerei zwischen Empfänger und Digitalservos (SPCM>PPM>12/13-Bit-ServoPCM)


Bewertende Ergänzung/Bandbreitennachweis zum o.a. zyklischen Impulsdiagramm und Weiterentwicklung des Prinzips:

1) Derzeit 10 Kanal SPCM: 8 Vollkanäle, 2 "Stotterer"

Ich reduziere einfach auf die 8 Vollkanäle:

10 Bit (1024 Schritte) mal 8 Servos ergibt 80 Bits Nutz-Information pro Zeiteinheit. Je nach derzeit schon verwendeten Verfahren in 17 bis 23 msec.
(Dazu kommen noch Verwaltungsbits, Prüfsummen o.ä., ist aber für die NUTZ-Information nur "Verpackung", wie jetzt auch)

Sind somit 80 Bits für ein Differenz-PCMsystem bei gleichen Seitenbändern nutzbar. Folgt:

2) 2048(11Bit)-Schritte für sogar 10 vollwertige Servos laut obigem 1xVoll+9xDiff-Schema ergibt:

1 mal 11Bits Vollwert plus 9 Differenzen mit je 7Bits = 74Bits <80

Da würde man 6 Bits verschenken. Daher qualitätsfördernd naheliegend:

3)1xVoll+4xDiff+1xVoll+4xDiff = 78Bits <80

In einem Impulsdiagramm wären das 2 Vollwerte und 8 Differenzen.
Was bedeuten würde, dass jedes Servo nicht nur bei jedem 10. Durchlauf einen Vollwert und bei den anderen 9 Durchläufen Differenzwerte bekommen würde, sondern bei jedem 5. Durchlauf einen Vollwert und nur mehr 4 Differenzwerte.

Als Diagramm wie oben zeichnet das so, zu den "d" ist jetzt noch die Servonummer beigefügt und beim Vollwert-Kanal "1"etc. steht noch "V"



Impulskette x+0: V1, d2, d3, d4, d5, V6, d7, d8, d9, d10
Impulskette x+1: d1, V2, d3, d4, d5, d6, V7, d8, d9, d10
Impulskette x+2: d1, d2, V3, d4, d5, d6, d7, V8, d9, d10
Impulskette x+3: d1, d2, d3, V4, d5, d6, d7, d8, V9, d10
Impulskette x+4: d1, d2, d3, d4, V5, d6, d7, d8, d9, V10

Impulskette x+5 ist jetzt wieder ident mit x+0


 

Anmerkung:

1) Jedes künftige PCM-System beliebiger Art macht NUR Sinn mit entsprechende Prüfroutinen gegen Störungen im Übertragungsweg, wie schon bisher auch,

2) Bei Differenz-PCM MÜSSEN sich die Differenzwerte auf den Vollwert beziehen um:

2a) kaskadierende Fehler bis zum neuen Vollwert zu verhindern, besonders wenn ein Differenzwert durch Prüfsummenfehler nicht übernommen wurde,

2b) Bei Ausfall eines Differenzwertes der sofort nächste Wert das beim nächsten Frame korrigiert.

3a) Wenn als "Worst Case" Vollwert V1 in der Kette x+0 Prüfsummen-blockiert wird, ist seine Richtigstellung bereits 5 Frames später, bezw. adäquat auf der jetzigen 8-Wert-Kette 4 Frames später.

3b) wenn ein beliebiger Differenzwert (oder Differenzwert-Gruppe je nach Prüfverfahren) zum Vollwert Prüfsummen-gesperrt ist, korrigiert das SOFORT die nächste Kette.

Die  obige 10-Kanalmatrix Matrix ist unten ergänzt, da ja der jeweilige vorher dargestellte Differenzwert pro Kanal und Kette bei jedem Durchlauf einen anderen Differenzwert hat. d1, d1, d1, d1, ist pro Durchgang unterschiedlich, eh klar. Daher jetzt matrizentechnisch richtig:

Kettenbeispiel für 10 gleichberechtigte Kanäle, zusammengehörige Servowerte eines ausgewählten Servos stehen in den SPALTEN!:


Impulskette x+0: V1, d24, d33, d42, d51, V6, d74, d83, d92, d101
Impulskette x+1: d11, V2, d34, d43, d52, d61, V7, d84, d93, d102
Impulskette x+2: d12, d21, V3, d44, d53, d62, d71, V8, d94, d103
Impulskette x+3: d13, d22, d31, V4, d54, d63, d72, d81, V9, d104
Impulskette x+4: d14, d23, d32, d41, V5, d64, d73, d82, d91, V10

Impulskette x+5 ist jetzt wieder ident mit x+0



So, jetzt ist es mathematisch richtig; ob verständlicher für Nicht-Physiker wage ich zu bezweifeln.
Korrektur nach Anregung in einem Forum.
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Zur Ergänzung:
Das derzeitige FC28 Diff-PCM würde extrapoliert auf 10 vollwertige Kanäle so ausschauen:

Impulskette x+0: V1, V2, V3, V4, V5, d6, d7, d8, d9, d10
Impulskette x+1: d1, d2, d3, d4, d5, V6, V7, V8, V9, V10

Impulskette x+2 wieder ident mit x+0

DAS gibt es schon seit Jahren mit 1024 Schritt TRIMM-Genauigkeit zu kaufen.

Und warum das andere NOCH nicht?
Dafür sorgt das sogenannte Kartoffeltheorem der Marktforscher:

"Gegessen wird, was auf den Tisch kommt"

Die Entwicklung neuer Technologien wird daher immer antizyklisch sein. Solange das Geschäft läuft, gibt es doch keinen Grund zu Markt-Änderungen.
Da Entwicklungskosten, Werkzeugamortisationen etc. schon lange verdient sind, steigt der Nettogewinn, sogar bei sinkendem Exportpreis. Zur Freude der Importeure und des Handels, die ja nur selten billiger werden.

Oder hat schon jemand etwas bei von europ. Generalimporteuren gehandelten Modellbauartikeln vom "ach so starkem Euro" bei in US-Dollar fakturierten Artikel gemerkt?
Ich nicht, habe möglicherweise aber zu wenig gesucht!
 
Rudolf Fiala
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