DE1260565B

DE1260565B - Method for selective connection establishment with one of several participants, each of which is assigned an identifier consisting of a binary pulse train

Info

Publication number: DE1260565B
Application number: DE1962S0081352
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Mar Christiansen; Dr-Ing Rudolf Kersten; Dipl-Ing Otmar Ringelhaan
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-07
Filing date: 1962-09-07
Publication date: 1968-02-08
Also published as: JPS4937281B1

Description

Verfahren zum selektiven Verbindungsaufbau mit einem von mehreren Teilnehmern, denen je eine Kennung, bestehend aus einer binären Impulsfolge, zugeordnet ist Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selektiven Verbindungsaufbau mit einem von mehreren Teilnehmern, denen je eine Kennung, bestehend aus einer binären Impulsfolge, zugeordnet ist, wobei die Auswahl des gewünschten Teilnehmers durch Bildung des Korrelationsintegrals in den Empfängern erfolgt und zur selektiven Nachrichtenübertragung zwischen vorzugsweise beweglichen Funksende- und Empfangsstationen Vielfachverbindungen in einem Funkkanal ohne zentrale Vermittlungsstelle gebildet werden.Method for selective connection establishment with one of several Participants who are each assigned an identifier consisting of a binary pulse train The invention relates to a method for selective connection establishment with one of several participants, each with an identifier consisting of a binary Pulse sequence, is assigned, with the selection of the desired participant through The correlation integral is formed in the receivers and for selective message transmission Multiple connections between preferably mobile radio transmitting and receiving stations be formed in a radio channel without a central exchange.

Es ist eine Personenrufanlage mit Pulsmodulation bekannt (USA.-Patentschrift 2 955 279), bei der den selektiv zu rufenden Teilnehmern als Kennung eine binäre Impulsfolge zugeordnet ist, die in den Empfängern durch Bildung des Korrelationsintegrals ausgewertet wird. Bei dieser bekannten- Anlage ist zur Durchführung des Personenrufes eine zentrale Stelle, von der aus die Rufübermittlung für alle Teilnehmer erfolgt, Voraussetzung.A paging system with pulse modulation is known (USA.-Patent 2 955 279), for which the subscribers to be called selectively are identified by a binary Pulse sequence is assigned, which in the receivers by forming the correlation integral is evaluated. In this known system is to carry out the paging a central point from which the calls are transmitted for all participants, Pre-condition.

Es ist ferner ein Selektivrufsystem für bewegliche Funkdienste bekannt (USA.-Patentschrift 2 929 048), bei dem die Auswahl eines Teilnehmers durch Aussendung von tonfrequenzmodulierten Impulsen erfolgt, die mit einer Telefon-Nummernscheibe erzeugt und empfangsseitig in einer aufwendigen Diskriminatorschaltung ausgewertet werden. Dieses System, bei dem zum Anruf ein selbständiger Rufvorgang notwendig ist, kann zwar ohne - zentrale Station arbeiten, ermöglicht aber nicht den Aufbau von Vielfachverbindungen in einem Funkkanal.A selective calling system for mobile radio services is also known (USA. Patent 2 929 048), in which the selection of a participant by sending of tone-frequency-modulated pulses with a telephone dial generated and evaluated on the receiving side in a complex discriminator circuit will. This system in which an independent call process is necessary for a call can work without a central station, but does not allow the setup of multiple connections in a radio channel.

Außerdem ist ein Notrufsystem mit einem einzigen gemeinsamen Breitbandkanal bekannt (»IRE-Transactions an Veh. Comm.«, Vol. VC-10, Nr. 2, August 1961, S. 40 bis 44), das ohne Zwischenschaltung einer Kontroll- oder Synchronisationsstelle arbeitet. Jeder Sender strahlt dabei aus kurzen Impulsen zusammengesetzte Impulsgruppen aus, die sowohl die Sprachmodulation als auch die Adressenkennung in bestimmter codierter Form enthalten. Als Modulationsform für die Sprache wird bei diesem bekannten System die sogenannte Deltamodulation verwendet, bei welcher die Amplitude der Sprachkurve abgetastet und annähernd mittels kurzzeitiger, festgelegter Segmente positiver oder negativer Steigung nachgebildet wird. Dabei wird jeweils zum Abtastzeitpunkt ein einen positiven Anstieg bedeutender Impuls ausgesandt, wenn die nachgebildete unter die ursprüngliche Sprachkurve fällt. Übersteigt dagegen die nachgebildete Sprachkurve die ursprüngliche Sprachkurve während einer Abtastung, so wird kein Impuls abgegeben. Zur Adressenkennung ist jeder Impuls der Deltamodulation aus einer Reihe von Hochfrequenzburts mit verschiedenen diskreten Frequenzen zusammengesetzt.It is also an emergency call system with a single common broadband channel known ("IRE-Transactions an Veh. Comm.", Vol. VC-10, No. 2, August 1961, p. 40 to 44), without the interposition of a control or synchronization point is working. Each transmitter emits pulse groups composed of short pulses from which both the speech modulation and the address identifier in certain encoded form included. As a form of modulation for the language is known in this System uses the so-called delta modulation, in which the amplitude of the speech curve scanned and approximately by means of short-term, fixed segments positive or negative slope is simulated. In each case, a a positive surge emitted significant impulse when the mimicked below the original speech curve falls. On the other hand, it exceeds the simulated speech curve the original speech curve during a scan, no pulse is emitted. To identify the address, each pulse of the delta modulation is from a series of high-frequency bursts composed with different discrete frequencies.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit Pulscodemodulation arbeitendes Verfahren zur selektiven Nachrichtenübertragung zwischen vorzugsweise beweglichen Funkstationen ohne zentrale Station anzugeben, wobei das Sprachsignal und die Kennung in möglichst einfacher Weise gemeinsam übertragen werden. Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die selektive Nachrichtenübertragung unter Verwendung der an sich bekannten Pulscodemodulation derart vorgenommen wird, daß auf der Senderseite durch Umpolen der binären Zeichen der Kennung eine »positive« oder »negative« Adresse erzeugt wird, und daß die Übermittlung einer Nachricht durch wechselweises Aussenden von »positiven« und »negativen« Adressen der gleichen Kennung im Takt der in einen binären Code umgesetzten Nachricht erfolgt.The invention is based on the object of a with pulse code modulation working method for selective message transmission between preferably to indicate mobile radio stations without a central station, with the voice signal and the identifier can be transmitted together in the simplest possible way. According to of the invention, which relates to a method of the type mentioned at the outset, is this is achieved by using selective messaging the per se known pulse code modulation is carried out in such a way that on the transmitter side by reversing the polarity of the binary characters of the identifier a “positive” or “negative” address is generated, and that the transmission of a message by alternate sending of "positive" and "negative" addresses of the same identifier in time with one binary code converted message takes place.

Danach wird also die vorzugsweise aus möglichst vielen Ja- und Nein-Schritten (Binärsymbolen) bestehende binäre Kennung eines Teilnehmers aus einer Vielzahl von Kennungen, deren Binärfolge anders ist, durch Korrelation eliminiert. Der Kennung wird die zu übertragende Information in der Weise aufgeprägt, daß sie im Takte der binärcodierten Nachricht als positive oder negative Adresse ausgesendet wird. Dieses neue Verfahren hat den großen Vorteil, daß in einem relativ schmalen Funkkanal ohne gegenseitige störende Beeinflussung eine große Anzahl von Teilnehmern völlig unabhängig voneinander in Verbindung treten können.After that, it is preferably made up of as many yes and no steps as possible (Binary symbols) existing binary identifier of a participant from a large number of Identifiers whose binary sequence is different are eliminated by correlation. The identifier the information to be transmitted is imprinted in such a way that it is in time with the binary-coded message is sent out as a positive or negative address. This new method has the great advantage that in a relatively narrow radio channel without mutual interference a large number of Participants can connect completely independently of each other.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die Eliminierung der zuständigen Adresse in der Weise erfolgen, daß in allen Teilnehmerstationen die eigene Kennung erzeugt und im Modulator ihrer Empfänger mit der empfangenen »positiven« oder »negativen« Adresse des Senders einer anderen Teilnehmerstation zusammengefaßt und gespeichert wird, derart, daß das Korrelationsintegral bei Gleichphasigkeit der beiden zusammengefaßten Adressen in der gewünschten Teilnehmerstation einen maximalen positiven oder negativen Wert annimmt.According to an advantageous development of the inventive concept the elimination of the responsible address takes place in such a way that in all subscriber stations the own identifier is generated and in the modulator of your receiver with the received one "Positive" or "negative" address of the sender of another subscriber station is summarized and stored in such a way that the correlation integral in the case of in-phase of the two combined addresses in the desired subscriber station assumes maximum positive or negative value.

Der Aufbau einer Verbindung erfordert nur die Synchronisation der beiden Teilnehmerstationen und erfolgt im übrigen ohne zentrale Vermittlungsstelle. Da die Übertragung mit Pulscodemodulation erfolgt, ermöglicht das Verfahren außer der Übermittlung gesprochener Nachrichten die Übermittlung von Daten. Die Sprachübertragung kann im Gegensprechverkehr erfolgen. Durch die Anwendung von Pulscodemodulation ist auch die Verschlüsselung der Nachricht durch eine entsprechende Einrichtung möglich.Establishing a connection only requires the synchronization of the two subscriber stations and is otherwise without a central exchange. Since the transmission takes place with pulse code modulation, the method also enables the transmission of spoken messages, the transmission of data. The voice transmission can be done in two-way communication. By using pulse code modulation is also the encryption of the message by an appropriate facility possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren- wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The method according to the invention is based on an exemplary embodiment explained in more detail.

Der Sender, der einen bestimmten Empfänger ansprechen will, sendet diejenige Impulsfolge (Kennung), auf die der anzusprechende Empfänger eingestellt ist. Es sei z. B.: Die Kennung, die vom Sender kommt 1 0 1 1 0 Die Kennung des Empfängers ...... 1 0 1 1 0 Werden die mit 0 bezeichneten Binärschritte der Kennung gleich -1 gesetzt und die übereinanderstehenden einzelnen Zahlen miteinander multipliziert, so ergibt die Addition der so entstehenden Produkte einen maximalen, von der Zahl der Binärschritte abhängigen Wert, wenn die Kennung des Senders und Empfängers übereinstimmen. Für das obengenannte Beispiel, dem eine Kennung aus fünf Binärschritten zugrunde liegt, ergibt-sich folgende Rechnung: 1-1 1 1-1 X X X X X 1-1 1 1-1 1-1-1-1-1-f-1-1-1=5 Durch Addition entsteht hier ein maximaler Wert von S. Ein Herausfinden der richtigen Kennung aus einer Vielzahl von anderen Kennungen ist um so leichter, je mehr Nachrichteneinheiten (Binärschritte) die Adresse enthält.The sender who wants to address a specific receiver sends the pulse sequence (identifier) to which the receiver to be addressed is set. Let it be B .: The identifier that comes from the sender 1 0 1 1 0 The identifier of the recipient ...... 1 0 1 1 0 If the binary steps of the identifier marked with 0 are set equal to -1 and the individual numbers on top of each other are multiplied, the addition of the resulting products results in a maximum value that depends on the number of binary steps if the identifier of the sender and receiver match. For the above example, which is based on an identifier consisting of five binary steps, the following calculation results: 1-1 1 1-1 XXXXX 1-1 1 1 -1 1-1-1-1-1-f-1-1-1 = 5 A maximum value of S is created here by addition. Finding out the correct identifier from a large number of other identifiers is easier, the more message units (binary steps) the address contains.

Eine mögliche technische Realisierung der Bildung des Korrelationsintegrals ist in F i g. 1 angedeutet. Die am Eingang A zugeführte Kennung des Senders und die am Eingang B zugeführte Kennung des Empfängers werden im Modulator M zusammengefaßt. Dabei wirkt die Kennung des Empfängers als Umpolspannung. Der Kondensator C wirkt als Integrator. Jeweils am Ende der Kennung wird der gespeicherte Wert am Kondensator C abgelesen. Bevor ein neuer Zyklus beginnt, wird der Kondensator über einen Schalter S entladen.A possible technical realization of the formation of the correlation integral is in Fig. 1 indicated. The sender's ID supplied to input A and the receiver identifier supplied at input B are combined in modulator M. The identifier of the receiver acts as a polarity reversal voltage. The capacitor C works as an integrator. At the end of the identifier, the stored value is displayed on the capacitor C read. Before a new cycle begins, the capacitor is switched on via a switch S discharged.

Werden die Binärsymbole (Ja- und Nein-Zeichen) der Kennung vertauscht, so zeigt sich, daß das Korrelationsintegral einen maximal negativen Wert annimmt. Der maximal auftretende positive Wert des Korrelationsintegrals soll als »positive«, der maximal negative Wert als »negative« Adresse bezeichnet werden. Durch die leichte Unterscheidung der beiden Werte, die das Korrelationsintegral annehmen kann, ergibt sich die Möglichkeit, mit der Kennung ein übergeordnetes Signal, z. B. ein mittels Pulscodemodulation in binäre Schritte umgesetztes Sprachsignal, zu übertragen, indem durch Vertauschen der Binärsymbole abwechselnd »positive« und »negative« Adressen gesendet werden.If the binary symbols (yes and no characters) of the identifier are swapped, it can thus be seen that the correlation integral assumes a maximally negative value. The maximum positive value of the correlation integral should be classified as "positive", the maximum negative value can be referred to as the "negative" address. Because of the light Differentiation between the two values that the correlation integral can assume the possibility of using the identifier to generate a higher-level signal, e.g. B. a means Pulse code modulation speech signal converted into binary steps to be transmitted by by swapping the binary symbols alternately "positive" and "negative" addresses be sent.

Der Ablauf einer solchen Modulation ist in den F i g. 2 a bis 2 c dargestellt. Das in der F i g. 2 a über der Zeitachse t aufgetragene Sprachsignal wird zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 usw. periodisch abgetastet. In F i g. 2 b ist z. B. die Binärfolge für die im Zeitpunkt t2 abgetastete Amplitude des Sprachsignals iri Form von vier Binärsymbolen dargestellt. Die aus Ja- und Nein-Zeichen bestehende Binärfolge steuert im Sender die Aussendung der positiven bzw. negativen Adressen. Jedes Binärsymbol der F i g. 2b veranlaßt die Aussendung einer Adresse, z. B. während der in F i g. 2b mit T1 bzw. T2 bezeichneten Zeitabschnitte der ersten zwei Binärsymbole die in F i g. 2 c dargestellten Adressen mit den Perioden T 1 und T 2. Die Adressen in F i g. 2 c sind in gedehntem Maßstab als eine positive und eine negative Adresse dargestellt.The sequence of such a modulation is shown in FIGS. 2 a to 2 c shown. The in FIG. 2a voice signal plotted over time axis t is sampled periodically at times t1, t2, t3, etc. In Fig. 2 b is e.g. B. the binary sequence for the sampled amplitude of the speech signal at time t2 is shown in the form of four binary symbols. The binary sequence consisting of yes and no characters controls the transmission of the positive or negative addresses in the transmitter. Each binary symbol of the F i g. 2b causes an address to be sent, e.g. B. during the in F i g. 2b with T1 and T2 designated time segments of the first two binary symbols in FIG. 2 c addresses shown with the periods T 1 and T 2. The addresses in F i g. 2 c are shown on an expanded scale as a positive and a negative address.

Beim Aufbau einer Verbindung ist es unerläßlich, daß zwischen zwei Teilnehmern Synchronisation hergestellt wird. Der maximale Wert des Korrelationsintegrals wird nur dann erreicht, wenn die gesendete Kennung und die Kennung des Empfängers gleichphasig sind.When establishing a connection it is essential that between two Participants synchronization is established. The maximum value of the correlation integral is only reached if the sent identifier and the identifier of the recipient are in phase.

Die Synchronisation muß durch besondere Maßnahmen herbeigeführt werden. Die Teilnehmer sind zweckmäßig mit frequenzgenauen Generatoren, z. B. mit Quarzsteuerung, ausgerüstet. Wegen des geringen Frequenzunterschiedes, der zwischen den Generatoren zweier Teilnehmer auftritt, wird der phasenrichtige Zustand während einer verhältnismäßig langen Zeit (bezogen auf die Periode der Generatorschwingung) andauern. In diesem Zeitabschnitt erreicht das Korrelationsintegral seinen maximalen Wert. Die dabei auftretende Spitzenspannung kann zur phasenstarren Regelung des Generators im Empfänger benutzt werden. Der Maximalwert wird besonders leicht erkannt, wenn durch günstige Auswahl der binären Folgen der Kennungen bei allen anderen als der richtigen Phasenlage ein möglichst kleiner Wert auftritt. Außerdem ist es auch günstig, wenn die unterschiedlichen Kennungen untereinander bei beliebiger Phasenlage möglichst wenig korrelieren. Je günstiger diese beiden Bedingungen erfüllt werden, um so mehr Verbindungen können ohne Störungen untereinander im gleichen Übertragungskanal gleichzeitig arbeiten.The synchronization must be brought about by special measures. The participants are expediently equipped with frequency-accurate generators, e.g. B. with quartz control, equipped. Because of the small frequency difference between the generators occurs between two participants, the in-phase condition becomes proportionate during one long time (based on the period of the generator oscillation). In this The correlation integral reaches its maximum value. The one with it Occurring peak voltage can be used for phase-locked regulation of the generator in the receiver to be used. The maximum value is particularly easy to recognize if by favorable Selection of the binary sequences of the identifiers for all other than the correct phase position the smallest possible value occurs. It is also cheap if the different Correlate identifiers as little as possible with one another with any phase position. Ever The more favorable these two conditions are, the more connections can be made work simultaneously in the same transmission channel without interference.

An einem Beispiel werden die Verhältnisse bei der Modulation zahlenmäßig erläutert: Bei einer für die Sprachübertragung üblichen Abtastimpulsfolge ist der Abstand zwischen zwei Abtastimpulsen 125 #ts, was einer Impulsfolge von 8 kHz entspricht (F i g. 2 a). Die bei der Abtastung eines Signals zu den Zeitpunkten t1, t2, t3 erfaßten Amplituden werden durch einen Codierer in ein impulscodemoduliertes Signal umgesetzt. Wird eine Quantelung des Sprachsignals in maximal sechzehn Stufen angenommen, das entspricht der Verwendung von vier Nachrichteneinheiten (Bit) in F i g. 2 b, dann beträgt die Anzahl der Nachrichteneinheiten pro Sekunde 32 .103 Bd (Baud, Nachrichtenfluß). Dieser Wert ist für eine gute Sprachübertragung ausreichend.The relationships with modulation are numerically explained using an example: In the case of a sampling pulse sequence customary for speech transmission, the distance between two sampling pulses is 125 #ts, which corresponds to a pulse sequence of 8 kHz (FIG. 2 a). The amplitudes detected when a signal is sampled at times t1, t2, t3 are converted into a pulse-code-modulated signal by an encoder. If a quantization of the speech signal in a maximum of sixteen levels is assumed, this corresponds to the use of four message units (bits) in FIG. 2 b, then the number of message units per second is 32,103 Bd (baud, message flow). This value is sufficient for good voice transmission.

Wird für die Übertragung nach dem beschriebenen Verfahren eine Bandbreite von 4 MHz angenommen, so läßt sich aus dieser Zahl und dem Nachrichtenfluß (32 - 103 Bd) die Zahl der Nachrichteneinheiten (Binärschritte) für die Kennung bestimmen. Ist Zweiseitenbandübertragung vorgesehen und berücksichtigt man die Filterflanken des Senders und des Zwischenverstärkers des Empfängers, so können im übertragungskanal etwa 2 -106 Bd übertragen werden. Ein pulscodemoduliertes Signal benötigt, wie oben angegeben, 32 .103 Bd, so daß die Kennung 2-106 3,2-. 104 gleich etwa 62 Schritte enthalten kann. Für die Anzahl der Schritte wählt man zweckmäßig die nächstkleinere Primzahl, hier z. B. 61. Mit 61 Schritten lassen sich auswählen, die nicht miteinander korrelieren. Aus diesen läßt sich eine kleine Zahl derart auswählen, daß sich jede zu erkennende Adresse aus der Summe der anderen stärker heraushebt.If a bandwidth of 4 MHz is assumed for the transmission according to the method described, the number of message units (binary steps) for the identifier can be determined from this number and the message flow (32-103 Bd). If double sideband transmission is provided and if the filter edges of the transmitter and the repeater of the receiver are taken into account, then about 2 -106 Bd can be transmitted in the transmission channel. As stated above, a pulse-code-modulated signal requires 32.103 Bd, so that the identifier 2-106 3.2-. 104 can contain about 62 steps. For the number of steps, it is advisable to choose the next lower prime number, here e.g. B. 61. With 61 steps you can select that do not correlate with each other. A small number can be selected from these in such a way that each address to be recognized stands out more strongly from the sum of the others.

Claims

Claims: 1. Method for selective connection establishment with one of several participants, each with an identifier consisting of a binary Pulse sequence, is assigned, with the selection of the desired participant through The correlation integral is formed in the receivers and for selective message transmission Multiple connections between preferably mobile radio transmitting and receiving stations be formed in a radio channel without a central exchange, characterized in that that the selective message transmission using the known per se Pulse code modulation is carried out in such a way that on the transmitter side by reversing the polarity the binary characters of the identifier generate a "positive" or "negative" address and that the transmission of a message by alternately sending out "Positive" and "negative" addresses of the same identifier in the cycle of a binary Code converted message takes place. 2. The method according to claim l., Characterized in that that in all subscriber stations their own identifier is generated and theirs in the modulator Recipients with the received “positive” or “negative” address of the sender of a other subscriber station is summarized and stored in such a way that the correlation integral if the two combined addresses are in phase in the desired subscriber station assumes a maximum positive or negative value. 3. The method according to claim 2, characterized in that the modulator is a memory (integrator) working Capacitor is connected downstream, whose state of charge can be read at the end of each address will. Documents considered: USA: Patent Specifications No. 2,955,279, 2 929 048; Journal »IRE Transactions an Veh. Comm. ”, Vol. VC-10, No.

August 2nd 1961, pp. 40 to 44; Journal »IRE Transactions an Veh. Comm. ”, April 1959, p. 74 to 85; Electronics magazine, November 17, 1961, pp. 125 to 129.