DE1270632B

DE1270632B - Radio transmission and reception system

Info

Publication number: DE1270632B
Application number: DE19561270632
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Pilz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-12-29
Filing date: 1956-12-29
Publication date: 1968-06-20

Description

Funksende- und Empfangssystem Die Erfindung bezieht sich auf ein Funksende- und Empfangssystem mit Sendern, deren Versorgungsbereiche sich teilweise überlappen, und Empfängern unter Verwendung von Antennen, vorzugsweise mit Rundstrahlcharakteristik für Sender und Empfänger, wobei sich die über ein Kabel- oder Richtfunknetz mit der gleichen Nachricht modulierten quarzgesteuerten Sender hinsichtlich ihrer Soll-Trägerfrequenz bei benachbarten Sendern um einen zwischen Null und der niedrigsten Modulationsfrequenz NFmin liegenden Frequenzbetrag unterscheiden.Radio transmission and reception system The invention relates to a radio transmission and receiving system with transmitters whose coverage areas partially overlap, and receivers using antennas, preferably with omnidirectional characteristics for transmitters and receivers, with the via a cable or radio link network quartz-controlled transmitters modulated the same message with regard to their nominal carrier frequency for neighboring transmitters by one between zero and the lowest modulation frequency NFmin lying frequency amount differentiate.

Mit der Entwicklung der beweglichen Funkdienste, insbesondere im Meterwellenbereich, sind verschiedene Systeme für die Funkversorgung größerer Flächen und Strecken entwickelt worden. Infolge der Reichweitenbegrenzung in den benutzten Frequenzbereichen ist es möglich, jeden der Funkkanäle, in die das Frequenzgebiet aufgeteilt ist, stets in bestimmten räumlichen Abständen erneut zu verwenden. Im allgemeinen kann eine solche Entfernung zweier Funkkanäle gleicher Frequenz als ausreichend angesehen werden, wenn zwischen diesen beiden Funkkanälen der Wirkungsbereich eines anderen mit einer unterschiedlichen Frequenz liegt.With the development of mobile radio services, especially in the meter wave range, various systems have been developed for the radio coverage of larger areas and distances been. As a result of the range limitation in the frequency ranges used it is possible to always use each of the radio channels into which the frequency area is divided to be used again at certain spatial intervals. In general, a such a distance between two radio channels of the same frequency is considered sufficient if between these two radio channels the effective range of another with a different frequency.

Es ist bekannt, die Versorgung einer Fläche durch eine wabenförmige Aufteilung in Wirkungsbereiche zu je drei Funkkanälen vorzunehmen, wobei Kanäle gleicher Frequenzbereiche nicht aneinanderstoßen. Durch solche Maßnahmen werden Interferenzstörungen vermieden, die bei einen Gleichwellenbetrieb auftreten könnten; jedoch ist beim Übergang eines ortsbeweglichen Empfängers vom Wirkungsbereich eines Senders in den eines anderen Senders mit anderer Trägerfrequenz eine Umschaltung des ortsbeweglichen Empfängers auf die neue Frequenz erforderlich. Ein weiterer wesentlicher Nachteil derartiger bekannter Systeme ist darin zu sehen, daß bei dem steigenden Bedarf an freien Frequenzbändern mehrere Funkkanäle für eine störungsfreie Flächenversorgung bereitgestellt werden müssen.It is known to supply an area with a honeycomb Division into areas of activity of three radio channels each, whereby channels same frequency ranges do not collide. Through such action will be Avoid interference that could occur with single-frequency operation; however, at the transition of a portable receiver from the area of action is a Transmitter to that of another transmitter with a different carrier frequency of the portable receiver on the new frequency is required. Another A major disadvantage of such known systems is the fact that in the increasing demand for free frequency bands multiple radio channels for interference-free Area coverage must be provided.

Es sind auch Anordnungen bekannt, die die beim Gleichwellenfunk an den Grenzen der Wirkungsbereiche störende Interferenzerscheinungen durch einen sogenannten bedingten Gleichwellenfunk mit ortsbegrenzten Maßnahmen vermeiden sollen. Bei dieser Anordnung ist eine zentrale Steuerung der Sender vorgesehen, derart; . daß die Trägerfrequenzabstrahlung aller angrenzenden Nachbarstationen einer mit Nachrichtenübertragung beschäftigten .Station abgeschaltet wird oder daß dann die Nachbarstationen eine Änderung ihrer Trägerfrequenz vornehmen, durch die Interferenzstörungen ausgeschaltet werden, oder daß die Trägerfrequenzen der Nachbarstationen bestehen bleiben, während die Trägerfrequenz der mit Nachrichtenübermittlung beschäftigten Station beim Eintreten dieses Betriebszustandes auf eine andere Trägerfrequenz umgeschaltet wird, die so gewählt ist; daß Interferenzstörungen mit den Nachbarstationen nicht auftreten können.There are also known arrangements that apply to the common wave radio the limits of the areas of action disturbing interference phenomena by a so-called to avoid conditional single-frequency radio with localized measures. At this Arrangement is a central control of the transmitter provided, such; . that the carrier frequency radiation of all adjacent neighboring stations one busy with message transmission .Station is switched off or that the neighboring stations then change their Carry out a carrier frequency that eliminates interference, or that the carrier frequencies of the neighboring stations remain, while the carrier frequency of the station engaged in the transmission of messages when this operating state occurs is switched to another carrier frequency which is so selected; that interference cannot occur with the neighboring stations.

Weiterhin ist ein drahtloses Nachrichtenübertragungssystem bekannt, bei dem sich die in ihrem Wirkungsbereich überlappenden Sender in ihren mittleren Trägerfrequenzen ungefähr um den doppelten Wert des maximalen Frequenzhubes voneinander unterscheiden. Bei dieser Ausbildung ist es erforderlich, daß die im Empfänger vorgesehenen Selektionsmittel für eine solche Durchlaßbreite bemessen sind, daß die voneinander abweichenden Trägerfrequenzen nebst Seitenbändern ohne Abstimmungsänderung durchgelassen werden. Trotzdem bleibt für die Mischstufe des Empfängers beim Übergang in denWirkungsbereich eines benachbarten Senders eine Umschaltung der Überlagerungsfrequenz unerläßlich.Furthermore, a wireless communication system is known, where the transmitters that overlap in their area of activity are in their middle Carrier frequencies around twice the value of the maximum frequency deviation from each other differentiate. In this training, it is necessary that the intended in the recipient Selection means are dimensioned for such a passage width that the one another deviating carrier frequencies and sidebands are allowed to pass without changing the tuning will. Nevertheless remains for the mixer stage of the receiver in the transition into the effective range of a neighboring transmitter, a changeover of the superimposition frequency is essential.

Ferner besteht ein Funk-Nachrichtenübertragungssystem mit Funksendern und beweglichen Empfängern längs eines Verkehrsweges (deutsche Patentschrift 1230 471), bei dem im gleichen Funkkanal liegende Trägerfrequenzen, die mit der gleichen Nachricht in der Frequenz oder in der Phase .synchron moduliert sind, benutzt werden. Bei diesem System unterscheiden sich die Trägerfrequenzen benachbarter Funksender um einen zwischen Null und der niedrigsten Modulationsfrequenz liegenden Betrag. Außerdem ist dieses System nur für den Einsatz längs eines Verkehrsweges geeignet und nicht für eine funkmäßige Flächenversorgung.There is also a radio communication system with radio transmitters and movable receivers along a traffic route (German patent specification 1230 471), where the carrier frequencies in the same radio channel are those with the same Message in the frequency or in the phase .synchronously modulated, can be used. In this system, the carrier frequencies of neighboring radio transmitters differ by an amount between zero and the lowest modulation frequency. In addition, this system is only suitable for use along a traffic route and not for radio coverage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Systemen auftretenden Nachteile durch eine Betriebsweise bzw. eine Sendergruppierung zu vermeiden, in der allen zur Flächenversorgung beitragenden Sendern in ganz bestimmter Weise nur eine gemeinsame Kanalfrequenz zugeordnet ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß die Versorgungsbereiche der Sender in ihrer Gesamtheit in an sich bekannter Weise eine Flächenversorgungsanordnung bilden und daß die Sender derart gruppiert bzw. ihre Soll-Trägerfrequenzen derart gegeneinander versetzt sind, däß sich in den Überlappungsbereichen der einzelnen Sender ein Frequenzversatz von 4 f oder, 2A f ergibt, wobei ist. Auf Grund einer solchen Ausbildung ist es unter Ausnutzung und durch Zusammenwirken der natürlichen Konstanz der Steuerquarze im Thermostatbetrieb und der verbleibenden Inkonstanz möglich, eine große Anzahl von Sendern auf einem einzigen Frequenzkanal zu betreiben. Durch eine der Dimensionierungsvorschrift entsprechende Bemessung des Frequenzversatzes d f bei einer Anzahl von Sendern wird erreicht, daß beim gleichzeitigen Empfang mehrerer Sender in irgendeinem der Überlappungsbereiche des Versorgungssystems in den Empfängern nur solche Störpfiffe erzeugt werden, deren maximale Tonfrequenz unterhalb der Frequenzgrenze der übertragenden Nachricht liegt.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages occurring in the known systems by means of an operating mode or a transmitter grouping in which only one common channel frequency is assigned in a very specific way to all transmitters contributing to area coverage. According to the invention, this object is achieved in such a way that the supply areas of the transmitters in their entirety form a surface supply arrangement in a manner known per se and that the transmitters are grouped or their target carrier frequencies are offset from one another in such a way that in the overlapping areas of the individual transmitters f, a frequency offset of 4 or, 2A f results, wherein is. On the basis of such a design, it is possible to operate a large number of transmitters on a single frequency channel by utilizing and interacting with the natural constancy of the control crystals in thermostat operation and the remaining inconsistency. By dimensioning the frequency offset d f for a number of transmitters in accordance with the dimensioning specification, when several transmitters are received at the same time in any of the overlapping areas of the supply system in the receivers, only those interference whistles are generated whose maximum audio frequency is below the frequency limit of the transmitted message.

Infolge Zusammenwirkens geringfügiger periodischer Frequenzschwankungen durch den Thermostatbetrieb mit statischen Schwankungen der Quarzfrequenzen wird selbst in den ungünstigsten Fällen vermieden, daß in einem Empfänger gleichzeitig empfangene Sender länger als einige Zehntelsekunden die exakt gleiche Frequenz ausstrahlen. Dadurch wird hier der erhebliche Nachteil einer örtlich möglichen Auslöschung des Empfanges, wie er bei strenger Synchronisation der Sender auftreten würde, vermieden. Es hat sich in der Praxis erwiesen, daß der vorgeschlagene kleine Frequenzversatz einerseits völlig ausreicht, die durch verbleibende Quarzinkonstanz kurzzeitig auftretende Übereinstimmung zweier Senderfrequenzen nicht störend wirksam werden zu lassen; und daß er andererseits groß genug ist, um alle Vorteile des Versatzbetriebes voll geltend machen zu können.As a result of the interaction of slight periodic frequency fluctuations due to the thermostat operation with static fluctuations in the quartz frequencies even in the worst cases avoided being in one receiver at a time Received stations broadcast the exact same frequency for longer than a few tenths of a second. As a result, the considerable disadvantage of a locally possible extinction of the Receipts, as would occur with strict synchronization of the transmitters, avoided. It has been found in practice that the proposed small frequency offset on the one hand it is completely sufficient, the short-term occurring due to the remaining quartz inconstancy Not to let coincidence of two transmitter frequencies become disruptive; and that, on the other hand, it is large enough to take full advantage of the offset operation to be able to assert.

Es ergibt sich weiterhin der wesentliche Vorteil, daß die Selektionskurven der Empfangsstationen ebenso schmal sein können, wie dies ohne Frequenzversatz der Träger der Fall wäre. Zum Empfang innerhalb des gesamten Versorgungsgebietes können normale stationärc oder ortsbewegliche Empfänger verwendet werden, an deren Hochfrequenzteil weiterhin keinerlei Anforderungen gestellt werden, die nicht schon beim Einsenderempfang notwendig wären. Dabei ist es von großem Vorteil, daß die ortsbeweglichen Empfänger ohne Änderung ihrer Abstimmung innerhalb der Versorgungsbereiche der einzelnen Sender frei bewegt werden können.There is also the essential advantage that the selection curves of the receiving stations can be just as narrow as this without a frequency offset of the Carrier would be the case. For reception within the entire coverage area you can normal stationary or mobile receivers are used, at their high-frequency part furthermore, no requirements are made that are not already made when the sender is received would be necessary. It is of great advantage that the portable recipient without changing their coordination within the coverage areas of the individual broadcasters can be moved freely.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Funksende-. und Empfangssystems mit kleinem Frequenzversatz kann sich grundsätzlich sowohl auf amplitudenmo- i dulierte als auch auf Frequenz- und phasenmodulierte Funksender erstrecken: Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sich der kleine Frequenzversatz besonders für Frequenzmodulation eignet, weil dabei die Amplitude des Störtones zwischen z. B. zwei Sendern nicht nur i vom Amplitudenverhältnis am Empfängereingang -abhängt, sondern linear mit dem Frequenzversatz zunimmt. -Nimmt man in den Überlappungsbereichen kleine Zonen mit verzerrtem Empfang in Kauf, so könnte auf jede Synchronisation der Sendermodulation vergichtet-werden. In diesen Zonen wird aber die Wiedergabe praktisch so gut wie bei Ensenderempfang, wenn alle Sender, vorzugsweise benachbarte Sender; synchron oder wenigstens annähernd synchron moduliert werden. Eine synchrone Übertragung der Modulationsfrequenz auf die verschiedenen Funksender, z. B. von einer Betriebszentrale aus, für die sowohl geeignete Kabel- oder Richtfunknetze vorgesehen sind, kann durch Ausgleich der durch unterschiedliche Leitungslängen- bzw_ Funkwege -auftretenden verschiedenen Laufzeiten mittels entsprechender Kunstkabelschaltungen oder Laufzeitketten erzielt werden. Zur Beseitigung von Reststörungen, die besonders bei Funksystemen mit Selektivrufverfahren zu Fehlanrufen Anlaß geben können, erweisen sich derartige Vorkehrungen zur Erzielung einer synchronen Modulation als sehr vorteilhaft.The application of the radio transmission according to the invention. and receiving system with a small frequency offset can in principle be applied to both amplitude-modulated as well as to frequency and phase modulated radio transmitters: it has, however found that the small frequency offset is particularly useful for frequency modulation suitable because the amplitude of the interfering sound between z. B. not two transmitters only i depends on the amplitude ratio at the receiver input, but linearly with it the frequency offset increases. -Take small zones in the overlapping areas with distorted reception, so could any synchronization of the transmitter modulation to be forgiven. In these zones, however, the reproduction is practically as good as with ensender reception, if all stations, preferably neighboring stations; synchronous or at least approximately synchronously modulated. A synchronous transmission the modulation frequency to the various radio transmitters, e.g. B. from an operations center from, for which both suitable cable or radio relay networks are provided, can through Compensation of the occurring due to different cable lengths or radio paths different runtimes by means of corresponding artificial cable circuits or runtime chains be achieved. To eliminate residual interference, especially with radio systems can give rise to false calls with selective call procedures, such turn out to be Provisions for achieving synchronous modulation are very beneficial.

In weiterer Durchbildung der Erfindung wird in den Niederfrequenzweg der Empfänger vorteilhafterweise ein Hochpaß mit der niedrigsten Modulationsfrequenz als Grenzfrequenz eingeschaltet, um den physikalisch gegebenen Schwankungsbereich der Quarzfrequenz voll auszunutzen und dabei doch das Auftreten lästiger Störtöne vermeiden zu können.In a further development of the invention is in the low frequency path the receiver advantageously uses a high-pass filter with the lowest modulation frequency switched on as the cut-off frequency to the physically given fluctuation range to make full use of the crystal frequency and yet the occurrence of annoying disturbing tones to be able to avoid.

Weiter hat sich bei der praktischen Durchbildung des Erfindungsgedankens gezeigt, daß die besonders bei frequenzversetzten frequenzmodulierten Funksendern auftretenden Zischstörungen ein die Verstandlichkeit der Nachrichten kaum beeinträchtigendes Maß erreichen, wenn auf der Empfangsseite im Niederfrequenzteil ein Tiefpaß mit der höchsten Modulationsfrequenz als Grenzfrequenz eingeschaltet ist.Next has been in the practical implementation of the inventive idea shown that the especially with frequency-shifted frequency-modulated radio transmitters Occurring hissing disturbances hardly impairing the intelligibility of the messages Achieve measure if on the receiving side in the low-frequency part with a low-pass filter the highest modulation frequency is switched on as the cutoff frequency.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles in den F i g. 1 und 2 näher erläutert.The invention is illustrated in FIGS G. 1 and 2 explained in more detail.

In der F i g.1 ist auf einer Frequenzachse f die Soll-Trägerfrequenz F aufgetragen. Durch einen kleinen Frequenzversatz von z. B. d f - 70 Hz, der durch Ziehtrimmer ausreichend frequenzkonstant für gealterte Quarze erzeugt werden kann, entstehen zwei Versatzfrequenzen F' und F".In FIG. 1, the nominal carrier frequency F is plotted on a frequency axis f. By a small frequency offset of z. B. df - 70 Hz, which can be generated with a sufficiently constant frequency for aged crystals by pulling trimmers, results in two offset frequencies F 'and F ".

In der F i g. 2 ist ein Beispiel für die Aufstellung ortsfester Senderanlagen für eine Flächenversorgung gemäß der Erfindung wiedergegeben. Durch die Formel für den Frequenzversatz wird der Richtwert für den größtmöglichen Frequenzversatz der einzelnen Senderfrequenzen gegenüber der Soll-Trägerfrequenz., -die im Beispiel mit F bezeichnet ist, gegeben. Alle Sender, die mit ihrer Trägerfrequenz innerhalb dieses abgegrenzten Frequenzbereiches F zLAf liegen, körnen für eine Flächenversorgung in einem einzigen Funkkanal herangezogen werden, ohne daß Übertragungsschwierigkeiten auftreten.In FIG. 2 shows an example of the installation of stationary transmitter systems for area coverage according to the invention. The formula for the frequency offset provides the guide value for the greatest possible frequency offset of the individual transmitter frequencies in relation to the target carrier frequency, which is denoted by F in the example. All transmitters whose carrier frequency lies within this delimited frequency range F zLAf can be used for area coverage in a single radio channel without transmission difficulties occurring.

Dem Ausführungsbeispiel ist ein Sendernetz für eine Flächenversorgung unter Verwendung von beispielsweise drei Trägerfrequenzen F, F' und F" zugrunde gelegt; dabei sind die Trägerfrequenzen F' und F" gegenüber der Soll-Trägerfrequenz F um d f versetzt, wobei die beiden Beträge des Frequenzversatzes nicht gleich zu sein brauchen. Durch Aufteilung des gesamten Versorgungsgebietes in Dreiecke, je nach der von den landschaftlichen Gegebenheiten abhängigen Wellenausbreitung gleiche oder voneinander abweichende Seitenlängen und Winkel haben und an deren Ecken jeweils ein- Sender stationiert ist, kann mit drei Trägerfrequenzen ein Sendernetz entsprechend F i g. 2 so aufgebaut werden, daß benachbarte Sender nicht die gleiche Frequenz ausstrahlen.The exemplary embodiment is based on a transmitter network for area coverage using, for example, three carrier frequencies F, F 'and F "; the carrier frequencies F' and F" are offset by df from the target carrier frequency F, the two amounts of the frequency offset not need to be the same. By dividing the entire coverage area into triangles, depending on the wave propagation depending on the landscape, have the same or different side lengths and angles and a transmitter is stationed at each corner, a transmitter network according to F i g can be set up with three carrier frequencies. 2 can be set up in such a way that neighboring transmitters do not broadcast the same frequency.

Claims

Claims: 1. Radio transmission and reception system with transmitters, the coverage areas of which partially overlap, and receivers using antennas, preferably with omnidirectional characteristics for transmitters and receivers, with the quartz-controlled transmitters modulated with the same message via a cable or directional radio network differing in terms of their Differentiate target carrier frequency in neighboring transmitters by a frequency amount between zero and the lowest modulation frequency NFmin, characterized in that the coverage areas of the transmitters in their entirety form an area coverage arrangement in a manner known per se and that the transmitters are grouped in this way or their target carrier frequencies are offset from one another in such a way that there is a frequency offset of df or 2A f in the overlap areas of the individual transmitters, with is.

2. Radio transmission and reception system according to claim 1, characterized in that all transmitters, preferably neighboring transmitters, are modulated synchronously.

3. Radio transmission and receiving system according to claim 1, characterized in that in the low-frequency path the receiver uses a high-pass filter with the lowest modulation frequency as the cutoff frequency is switched on.

4. radio transmission and reception system according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the receiver has a low-pass filter with the highest in the low-frequency path Modulation frequency as: Cutoff frequency is switched on. Elderly considered Patents: German Patent No. 1230 471.