DE1174375B - Verfahren zur UEbertragung von Nachrichten innerhalb eines kontinuierlichen Wellenzuges mittels eines Seriencodes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 c

Deutsche Kl.: 21 a4-14/01

Nummer: 1174375

Aktenzeichen: St 19333IX d / 21 a4

Anmeldetag: 7. Juni 1962

Auslegetag: 23. Juli 1964

Für die hoch- bzw. trägerfrequente Übertragung von Informationen sind eine Reihe von Modulationsverfahren bekannt. So kann z. B. die Amplitude der Trägerwelle im Rhythmus der Information verändert werden (Amplitudenmodulation). Ferner ist auch eine Änderung der Frequenz der Trägerwelle entsprechend der Informationsänderung möglich (Frequenzmodulation). Ferner ist bekannt, aus der Trägerwelle Impulse auszutasten, wobei der Abstand der Impulse voneinander die Information beinhaltet (Pulsmodulation). Von letzteren Verfahren gibt es eine Reihe von Modifikationen (PPM, PCM usw.). Ferner ist bekannt, eine Information codiert zu übertragen. Hierfür werden Parallel- bzw. Seriencode verwendet. Die einfachste Form einer solchen codierten Nachrichtenübertragung ist die Übertragung von Nachrichten mittels Morse- bzw. Fernschreibzeichen. Diese Zeichen bestehen aus einer Reihe von Zeichen- und Trennschritten. Diese werden üblicherweise so übertragen, daß eine große Anzahl von Wellenzügen, nämlich eine solche, die der Zeit des Trennschrittes entspricht, ausgetastet werden. Ein anderes Übertragungsverfahren besteht darin, für Trenn- und Zeichenschritte unterschiedliche Frequenzen einzusetzen (Zweitonverfahren). Auch hier entfällt auf jedes Zeichen eine große Anzahl von Wellenzügen.

Die Erfindung befaßt sich nun mit der Übertragung von Nachrichten innerhalb eines kontinuierlichen Wellenzuges mittels eines Seriencodes, wobei erfindungsgemäß zur Markierung von Trenn- und Zeichenschritten nur einzelne oder wenige Halbwellen verändert, beispielsweise ausgetastet werden.

Der Nachteil der vorher beschriebenen Verfahren liegt darin, daß infolge der verwendeten rechteckigen Amplituden- bzw. Frequenzsprünge zur Übertragung eine verhältnismäßig hohe Bandbreite benötigt wird.

Wenn ein nur verhältnismäßig kleiner Informationsinhalt zu übertragen ist, kann die für dieses Verfahren benötigte Bandbreite zu aufwendig sein. Ferner können für eine Reihe von Anwendungsgebieten Übertragungsverfahren von Interesse sein, bei denen durch die Markierung der Energieinhalt der übertragenen Welle um ein möglichst geringes Maß verändert wird. Dies ist z. B. der FaU, wenn durch die ständig ausgesendete Trägerwelle eine Ruhestromüberwachung der Nachrichtenverbindung erfolgen soll, wenn die Trägerwelle gleichzeitig dazu benutzt werden soll, um auf dem Ubertragungswege auftretende Pegelschwankungen auszuregeln, bzw. wenn die Information einem zeitlich begrenzten Wellenzuge aufgedrückt werden soll, der gleichzeitig noch zu anderen Verfahren zur Übertragung von Nachrichten
innerhalb eines kontinuierlichen Wellenzuges
mittels eines Seriencodes

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Fritz Steiner, Bregenz, (Österreich),

Bernhard Kutz, Stuttgart-Weilimdorf,

Dr. rer. nat. Günter Leichter, Korntal (Württ.)

Zwecken, z. B. der Entfernungsmessung nach dem Laufzeitverfahren dient.

Erfindungsgemäß wird dies nun dadurch erreicht, daß das codierte Zeichen aus einem kontinuierlichen elektromagnetischen Wellenzug abgeleitet wird, in der Weise, daß eine Halbwellenbreite dieses Wellenzuges der Breite eines nicht markierten Zeichen- bzw. Trennschrittes entspricht, daß die unmarkierten Zeichen- bzw. Trennschritte aus den positiven bzw. aus den negativen Halbwellen gebildet werden, daß dagegen die Markierungsschritte durch Verändern von einer oder mehreren aufeinanderfolgenden gleichsinnigen Halbwellen gebildet werden, und daß die Grundwelle der aus dem elektromagnetischen Wellenzuge abgeleiteten, codierten Zeichen durch einfache Mittel, beispielsweise Resonanzkreise, wiederhergestellt werden kann.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren eingehend erläutert.

Hierbei zeigt die Fig. 1 die bekannten Modulationsverfahren, und zwar

α einen unmodulierten Wellenzug,

b einen amplitudenmodulierten Wellenzug,

c einen frequenzmodulierten Wellenzug,

d einen pulsmodulierten Wellenzug,

e getastete Morse- bzw. Fernschreibzeichen;

F i g. 2 zeigt dagegen Wellenzüge einer kontinuierlichen Welle, bei denen die Markierungen gemäß der Erfindung erfolgt sind, und zwar zeigt

F i g. 2, α einen Wellenzug, bei dem Zeichenschritte durch Austasten einer Halbwelle markiert worden sind,

F i g. 2, b eine nach einem ternären Code getastete Welle, wobei eine unveränderte Halbwelle dem NuIl-

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ist verhältnismäßig groß. Dies führt dazu, daß man sich meistens auf den Einsatz binärer Code beschränkt. Fig. 2, c zeigt nun wieder einen binären Code, dessen Markierung entsprechend ähnlich der 5 F i g. 2, α erfolgt. Jedoch werden hier zur Erhöhung der Übertragungssicherheit positive und negative Halbwellen wechselseitig ausgetastet. Dies geschieht so, daß, wenn auf der Seite der positiven Halbwellen keine Austastung erfolgt, die korrespondierenden F i g. 4 zeigt schließlich eine Anwendungsmöglich- io negativen Halbwellen ausgetastet werden. Wird da-

keit des Verfahrens auf die Funknavigation, bei der gegen eine positive Halbwelle ausgetastet, so bleibt

die korrespondierende negative Halbwelle bestehen. Ein solches Codierungsverfahren hat den Vorteil, daß, unabhängig von Anzahl und Lage der Markie-15 rangen, der gesamte Energieinhalt der so codierten Welle konstant bleibt, da immer eine gleiche Anzahl von positiven und negativen Halbwellen vorhanden ist. Diese Codierungsart wäre z. B. mit Vorteil dann anzuwenden, wenn aus dem Wellenzug eine Regel-F i g. 2 zeigt nun das erfindungsgemäße Verfahren. 20 spannung für die Ausregelung der auf dem Über-

In Fig. 2, α ist dargestellt, wie die Markierung der tragungsweg auftretenden Übertragungsänderungen

Zeichenschritte durch Verändern einer Halbwelle, abgeleitet werden soll.

hier der positiven Halbwelle, erfolgen kann. In dem gezeigten Beispiel erfolgt diese Veränderung durch

Austasten der Halbwelle. Dies mag für die meisten 35 Bandbreite vorgegeben, die bei der Funkübertragung Fälle am zweckmäßigsten sein, doch braucht wohl aus der Bandbreite des Zwischenfrequenzteiles des

nicht besonders betont zu werden, daß an Stelle des Austastens auch nur ein Verändern der Amplitude

Schritt und ausgetastete positive bzw. negative Halbwelten den Ja- bzw. Nein-Schritten entsprechen;

Fig. 2, c zeigt eine Modulationsform, bei der einer ausgetasteten positiven Halbwelle jeweils eine nicht ausgetastete negative Halbwelle und umgekehrt entspricht;

Fig. 3 zeigt eine mit einem solchen modulierten getasteten Wellenzug modulierte hochfrequente Trägerwelle;

gleichzeitig mit der Übertragung der Information eine Entfernungsfeinmessung durch Vergleich der Phasenlage des ausgesendeten und empfangenen Wellenzuges erfolgt.

Die in Fig. 1, α bis e aufgeführten Modulationsverfahren sind aus sich heraus verständlich und auch bereits bei der Schilderung des Standes der Technik eingehend gewürdigt worden.

Für die Übertragung solcher Nachrichten auf Funk- oder Trägerfrequenzkanälen ist eine gewisse

oder der Kurvenform erfolgen kann. Für viele Auf-

Funkempfängers und bei der Trägerfrequenzübertragung aus der Kanalbreite resultiert. Wenn jetzt eine Markierung durch Austasten von Halbwellen durch

gaben ist es zweckmäßig, den Beginn des codierten 30 direktes Austasten der Trägerwellen erfolgen würde, Zeichens festzustellen (sogenannte Startschritte). Dies so würden sich Bandbreiten ergeben, die außerhalb kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß vor Beginn eines Zeichens jeweils die positive und die

negative Halbwelle, also ein ganzer Wellenzug, aus-

der technischen Realisierungsmöglichkeiten liegen. Deshalb ist es vorteilhaft, einen solchen zu markierenden Wellenzug der Trägerwelle aufzumodulieren

getastet wird. Es braucht auch nicht besonders be- 35 und die Markierung nur in diesem aufmodulierten tont zu werden, daß der Wellenzug auch aus einem Wellenzuge vorzunehmen. Die Wahl der Frequenz Rechteckwellenzug bestehen kann, bei dem die Markierung durch Austasten einzelner Rechteckimpulse

erfolgt. Ebenso kann eine Markierung anstatt durch

für diesen Wellenzug kann jetzt wiederum so erfolgen, daß auch nach Austastung von Halbwellen die Zwischenfrequenz- bzw. Kanalbandbreite ausreicht

Austasten einer Halbwelle bzw. eines Rechteck- 40 und trotzdem diese Frequenz noch so hoch liegt, daß impulses auch durch Austasten mehrerer aufeinander- die gewünschte Anzahl von Informationen je vorgegebener Zeiteinheit übertragen werden kann. In Fig. 3 ist nun so ein gemäß Fig. 2, α getasteter

Wellenzug, der einer höherfrequenten Trägerwelle

hergehenden keiner weiteren Erläuterung.

F i g. 4 zeigt nun ein besonders interessantes Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nachrich-

folgender gleichsinniger Halbwellen bzw. Rechteckimpulse erfolgen. Eine Eigentümlichkeit dieses
Modulationsverfahrens ist es, daß der Abstand zweier
gleichsinniger Halbwellenzüge bzw. Rechteckimpulse 45 aufmoduliert wurde, dargestellt. Die Figur ist aus immer eine ungerade Anzahl von Halbwellenbreiten sich heraus verständlich und bedarf nach dem Vorbzw, der diesen äquivalenten Rechteckimpulsbreiten
beträgt. Leitet man einen solchen getasteten Wellenzug über ein einfaches, auf die Frequenz des Wellenzuges (Grundfrequenz bzw. Folgefrequenz) abge- 50 tenübertragungsverfahrens. Auf dem Gebiete der stimmtes, oder diese Frequenz als obere Grenz- Funknavigation besteht oft die Aufgabe, einen zur frequenz aufweisendes Filter, so erhält man an Entfernungsmessung oder -feststellung dienenden seinem Ausgang die unmodulierte Grundwelle zurück. Impuls eine weitere Information mit auf den Weg zu F i g. 2, b zeigt nun das Beispiel eines ternären geben, z. B. die Kennung des angesprochenen Zieles Codes. Bei einem ternären Code müssen drei Zu- 55 oder die Kennung der messenden Stelle. Bei dem stände markiert werden, nämlich die Ja-Schritte, die sogenannten Abfrageverfahren werden Flugkörper Nein-Schritte und die Null-Schritte. Dies kann erfin- von einer Bodenstelle aus zur Meldung aufgefordert, dungsgemäß nun dadurch erfolgen, daß z.B. Ja- Dies geschieht mittels eines Impulses. Hier ist es z.B. Schritte durch Austasten ein oder mehrerer positiver vorteilhaft, mit Hilfe einer diesem Impuls bereits Halbwellen markiert werden, wogegen die Markie- 60 aufgedrückten Information einen bestimmten Flug-

rung der Nein-Schritte durch Austasten von Halbwellen negativer Polarität erfolgt, während Null-Schritte durch Nichtaustasten der Grundwelle markiert werden. Die Verwendung ternärer Code und die hierbei sich ergebenden Vor- und Nachteile sind hinreichend bekannt, so daß hierauf nicht besonders eingegangen werden soll. Der Aufwand zur Auswertung von einem im ternären Code codierten Zeichen

körper ansprechen zu können. Ebenso antwortet der Flugkörper wiederum mit einem Puls, dem jetzt wieder dem Flugkörper eigene Navigationsdaten, wie Kurs, Geschwindigkeit, Flughöhe usw. aufgedrückt werden können und so zur Kenntnis der Bodenstelle gelangen.

Es besteht nun folgende Möglichkeit: Bei der Bodenstelle wird die ausgesandte Impulsträgerwelle

mit dem getasteten Wellenzug moduliert. Im Flugkörper wird dieser modulierte Impuls empfangen. Sein Eintreffen veranlaßt verzögerungsfrei die Aussendung eines Antwortimpulses. Dieser Antwortimpuls wird nun wiederum mit einem mit diesen gewünschten Angaben getasteten Wellenzug moduliert. Hierbei wird dafür gesorgt, daß zwischen empfangener und ausgesendeter Modulationsgrundwelle keine Phasenverschiebung auftritt, indem aus dem empfangenen Impuls die Modulationsgrundwelle wiederhergestellt wird und entweder direkt wieder nach erneuter Tastung zur Wiederaussendung dient oder einen entsprechenden Oszillator synchronisiert, dessen Schwingungen dann entsprechend getastet werden. Da der Antwortimpuls unmittelbar nach Eintreffen des von der Bodenstelle gesendeten ausgesendet wird, kann die Bodenstelle aus der Zeitdifferenz zwischen dem ausgesendeten und wiederempfangenen Impuls in bekannter Weise die Entfernung bestimmen (Grobmessung). Aus der Phasendifferenz * zwischen Grundwelle des ausgesendeten Impulses und wiederhergestellten Grundwelle des empfangenen Impulses ist mit dem Verfahren gemäß der Erfindung eine noniusartige Aufteilung des Entfernungsbereiches zu erreichen und damit eine Feinablesung durchzuführen.

Die F i g. 4 zeigt hierbei

α die Grundwelle des dem von der Bodenstelle ausgesendeten Impulse aufmodulierten Wellenzuges,

b die getastete Grundwelle,

c die vom Flugkörper aus gesendete und am Boden empfangene, getastete Grundwelle und

d die hieraus wiederhergestellte, entsprechend gegenüber der erstmals vom Boden aus gesendeten Welle phasenverschobene Grundwelle.

Wie aus dieser Phasenverschiebung eine Entfernung ermittelt werden kann, braucht nicht besonders auseinandergesetzt zu werden. Es ist selbstverständlich, daß eine Phasenverschiebung um eine volle Welle einer entsprechenden Zeit und damit auch einer Entfernung gleichzusetzen ist. Aus Frequenz der Grundwelle und Phasenwinkel läßt sich leicht diese Entfernungsangabe errechnen, wenn dabei berücksichtigt wird, daß die doppelte Entfernung zwischen Boden und Flugkörper die von den elektromagnetischen Wellen zurückgelegte Entfernung ist.

Für einen anderweitigen Einsatz des erfindungsgemäßen Nachrichtenübertragungsverfahrens für den Bord-Boden-Verkehr kann es auch von Interesse sein, als Modulations-Grundfrequenz die 2000 Hz der Bordnetzversorgung zu verwenden.

Claims (12)

Patentansprüche: 55

1. Verfahren zur Übertragung von Nachrichten mittels eines Seriencodes, dadurch gekennzeichnet, daß das codierte Zeichen aus einem kontinuierlichen elektromagnetischen Wellenzug abgeleitet wird, in der Weise, daß eine Halbwellenbreite dieses Wellenzuges der Breite eines nicht markierten Zeichen- bzw. Trennschrittes entspricht, daß die unmarkierten Zeichen- bzw. Trennschritte aus den positiven bzw. aus den negativen Halbwellen gebildet werden, daß dagegen die Markierungsschritte durch Verändern von einer oder mehreren aufeinanderfolgenden gleichsinnigen Halbwellen gebildet werden, und daß die Grundwelle der aus dem elektromagnetischen Wellenzuge abgeleiteten, codierten Zeichen durch einfache Mittel, beispielsweise Resonanzkreise, wiederhergestellt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung eines binären Seriencodes die Markierung nur durch Verändern von Halbwellen einer bestimmten Polarität erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa erforderliche Start- oder Zwischenraumschritte zwischen den einzelnen codierten Zeichen durch Verändern einer oder mehrerer aufeinanderfolgender positiver und negativer Halbwellen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen ternären Code verschiedenwertige Markierungen durch Verändern von Halbwellen verschiedener Polarität erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines selbsterkennenden Codes die Markierung durch wechselseitiges Verändern der Halbwellen erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verändern durch Ändern der Amplitude oder Kurvenform von Halbwellen erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verändern von Halbwellen durch deren Austastung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechteckwellenzug aus dem in dieser Weise erhaltenen codierten Zeichen abgeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den codierten Zeichen im Seriencode behaftete elektromagnetische Wellenzug einer höherfrequenten Trägerwelle aufmoduliert wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung zusätzlicher Informationen innerhalb zeitlich begrenzter Wellenzüge diese Trägerwelle der Impuls eines Radar- oder Entfernungsmeßgerätes ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verkehr zwischen einem beweglichen und einem festen Objekt die Grundwelle für das codierte Zeichen aus der Mittelfrequenz der Stromversorgung des beweglichen Objektes abgeleitet wird.

12. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 9, auf die sogenannte Transpondertechnik in der Funknavigation, dadurch gekennzeichnet, daß an Bord des Flugzeuges die Grundwelle der codierten Zeichen wiederhergestellt wird und ohne Phasenverschiebungen zur Ableitung des Antworttelegrammes Verwendung findet und daß bei der Bodenstation außer der an sich bekannten Grobmessung der Entfernung aus der Laufzeit des Gesamtimpulses aus der Phasenverschiebung zwischen ausgesendeter und wiederempfangener, dem Gesamtimpuls aufmodulierter Grundwelle der codierten Zeichen eine Fernmessung der Entfernung (Noniur) erfolgen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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