DE1466171B2

DE1466171B2 - Verfahren und vorrichtung zur trennung von zeitlich verschobenen identischen signalen

Info

Publication number: DE1466171B2
Application number: DE19651466171
Authority: DE
Inventors: Edward John Attwood Stanley William Scottsdale Ariz Groth jun (V St A)
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1964-08-19
Filing date: 1965-08-18
Publication date: 1973-06-07
Also published as: DE1466171A1; GB1063547A; DE1466171C3; US3351859A

Description

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kombinierten Signale eine Zwangsphase gebildet Das hat den Vorteil, daß Mehrwegeausbreitung

wird, die wiederum jedes einzelne Signal derart in bei der Übertragung nicht mehr stört. Auch absicht-

Frequenz und Phase festlegt, daß eine kohärente liehe Störungen der Übertragung sind erschwert, da

Kombination der einzelnen Signale vor der Demodu- alle Signale, die nicht die festgelegte Folge der

lation stattfinden kann (IEEE Transactions on Space 5 pseudo-statischen Impulse aufweisen, bei der Korre-

Electronics and Telemetry, September 1963, S. 84 lation und Integration zu Null werden. Bei Messun-

bis 92). gen von Funksignalen bei Navigationssystemen, wo

In »IEEE Transactions on Antennas and Propa- die Laufdauer der Signale vom Sender zum Emp-

gation«, März 1964, S. 207 bis 215, wird eine Satz fänger ein Maß für die geographische oder physika-

von mehreren Antennen verwendet. Um die gemein- io lische Entfernung des Senders vom Empfänger ist,

same Richtkeule zu verändern (und z.B. der Ein- läßt sich ebenfalls günstigerweise zwischen identi-

fallsrichtung von Empfangssignalen anzupassen), sehen Signalen unterscheiden, die auf verschiedenem

werden die Phasen der einzelnen Empfangssignale Wege den Empfänger erreichen,

vor der gemeinsamen Demodulation verändert. Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird

Die Schrift »PROC. IEE«, Vol. 109, Part B, Juli 15 das Empfänger-Bezugssignal durch ein Bandpaßfilter 1962, S. 295 bis 304, beschäftigt sich mit den Grund- gefiltert, wodurch eine noch bessere Trennung erlagen von Diversity-Empfang und automatischer reicht wird, insbesondere gegenüber voranlaufenden Phasenkorrektur. Auch hier wird die Verwendung störenden Signalen.

von zwei im Abstand angeordneten Antennen vor- Zur Ausführung des Verfahrens dient ein Signalgeschlagen, deren nicht mehr korrelierte Empfangs- 20 übertragungssystem mit einem Sender zur Erzeugung signale kombiniert werden und so zu einer Erhöhung eines modulierten Trägersignals und einem Empdes mittleren Signal-Rausch-Abstandes führen. fänger zum Empfang des modulierten Trägersignals.

Bei allen vorgenannten Schriften wird Diversity- Die Aufgabe wird von dem System erfindungsgemäß

Empfang zur Verbesserung des Signal-Rausch-Ab- dadurch gelöst, daß das Trägersignal durch ein erstes

Standes herangezogen. - 25 quasi-statistisches Rauschsignal moduliert ist, das

Es gibt aber Fälle, wo Diversity-Verfahren nicht eine festgelegte Aufeinanderfolge und Wiederholungsmöglich sind, beispielsweise wenn der Diversity-Ab- periode von Impulssignalen mit einer ersten Impulsstand (Abstand zwischen zwei Empfangsantennen dauer hat, daß ferner der Empfänger einen Signalmit nicht mehr korrelierten Empfangssignalen) zu generator zum Erzeugen eines Bezugssignals enthält, groß wird. Zudem ist die Anwendung von zwei ge- 30 das durch ein zweites quasi-statistisches Rauschtrennten Empfangskanälen sehr aufwendig. Die Di- signal moduliert ist, das die festgelegte Aufeinanderversity-Verfahren schützen auch nicht gegen absieht- folge und Wiederholungsperiode der Impulssignale liehe Störungen, was besonders nachteilig bei militä- mit einer zweiten Impulsdauer, die nicht größer als rischen Funkverbindungen ist. die erste Impulsdauer und kleiner als das Intervall

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und 35 zwischen dem Empfang zweier beliebiger identischer eine Einrichtung zu schaffen, die zeitlich nachein- Signale, die durch das erste quasi-statistische Rauschander eintreffende, teilweise sich überlappende iden- signal moduliert sind, aufweist, und daß der Emptische Signale trennt und alle nicht gewünschten Si- fänger einen Korrelator aufweist, der auf das empgnale beseitigt, ohne daß dazu zwei Empfangskanäle fangene Trägersignal und das Bezugssignal anbenötigt werden. Die Einrichtung soll dabei einen 40 spricht, um eine Korrelationsfunktion zu bilden, so hohen Übertragungswirkungsgrad aufweisen und daß zwischen identischen Signalen, die über vergegen Störversuche unempfindlich sein. schiedene Wege empfangen sind, unterschieden wer-

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge- den kann. Mit dieser Vorrichtung läßt sich das erlöst, daß ein Trägersignal erzeugt wird, das mittels findungsgemäße Verfahren besonders leicht auseines quasi-statischen Rauschsignals mit einer fest- 45 führen.

gelegten Aufeinanderfolge und Wiederholungs- Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung periode von Impulsen einer ersten Impulsdauer zeichnet sich dadurch aus, daß der Empfänger eine moduliert ist, wobei die Wiederholungsperiode der Verzögerungsleitung zur Verschiebung der Phase des Aufeinanderfolge von Impulsen groß ist gegenüber zweiten quasi-statistischen Rauschsignals gegenüber der - Wiederholungsperiode der einzelnen Impulse, 50 dem empfangenen ersten quasi-statistischen Rauschdaß das Trägersignal übertragen wird, wobei min- signal um einen Betrag, der die beiden Rauschdestens zwei getrennte und identische Trägersignale signale am Korrelatoreingang in Phase bringt, aufzu verschiedenen Zeiten empfangen werden, tlaß ein weist und daß der Korrelator einen Multiplikator die Frequenz des Trägersignals aufweisendes Emp- zum Multiplizieren des Bezugssignals mit dem Träfängerbezugssignal erzeugt wird, das mit einem zwei- 55 gersignal aufweist sowie einen Integrator zur Integraten quasi-statistischen Rauschsignal moduliert ist, tion des durch den Multiplikator erzeugten Signals, das die festgelegte Aufeinanderfolge und Wieder- Gemäß einer anderen günstigen Weiterbildung holungsperiode einzelner Impulse, aber eine zweite gleicht das zweite quasi-statistische Rauschsignal Impulsdauer hat, die nicht größer als die erste Im- dem ersten.

pulsdauer und die kleiner als das kleinste Zeitinter- 60 Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Bevall zwischen den nacheinander eintreffenden identi- zugssignal über ein Bandpaßfilter an den Multiplischen Signalen ist, daß die Phase des zweiten quasi- kator gekoppelt, wodurch bei begrenzter Bandbreite statistischen Rauschsignals verschoben wird, bis es des Gesamtübertragungssystems eine weitere Versich in Phase mit der quasi-statistischen Rausch- besserung der Störunterdrückung erreicht wird,
modulation eines gewünschten Trägersignals befin- 65 Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erdet, daß das Bezugssignal mit dem Trägersignal findung, die besonders geeignet ist beim Empfang multipliziert und das aus der Multiplikation hervor- von identischen Signalen mit sehr geringer Zeitdiffegehende Signal integriert wird. renz, ist die zweite Impulsdauer kleiner als die erste

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Impulsdauer, wobei die erste Impulsdauer größer Wegen empfangenen Signalen, ist es möglich, eine sein kann als das Zeitintervall zwischen identischen Multiplikation des Bezugssignals und des gewünsch-Signalen. ten Trägersignals zu beenden, ehe irgendein Träger-Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungs- signal ankommt, das über einen anderen Weg gemöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den 5 laufen ist und das mit dem Bezugssignal kohärent Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus sein kann. Bei einigen Anwendungsfällen wird das der folgenden Beschreibung. Empfängerbezugssignal durch Filtern abgewandelt,

Es zeigt so daß ein Signal erhalten wird, das zum Abweisen

Fig. 1 die Darstellung einer Mehrwegeübertra- störenden Breitbandrauschens besser geeignet ist.

gung, ίο Durch Verwendung eines quasi-statistischen Rausch-

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Senders und des codes, der einem möglichen Störer unbekannt ist,

Empfängers nach der Erfindung, können Störversuche ausgeschaltet werden.

F i g. 3 eine Veranschaulichung der Signalformen F i g. 1 veranschaulicht das Problem des Mehr-

an verschiedenen Punkten des erfindungsgemäßen wegeempfangs. Ein Sender 20 sendet ein Signal mit

Systems, 15 Hilfe einer Antenne 21, und dies wird mit einer

F i g. 4 eine Veranschaulichung der Korrelation Antenne 28 von einem Empfänger 29 empfangen,

zwischen der Bodenwelle und dem Empfängerbezugs- Das Signal kann auf verschiedenen Wegen von der

signal, Antenne 21 zur Antenne 28 gelangen. Drei Möglich-

F i g. 5 eine Veranschaulichung der Korrelation keiten solcher Wege 22, 24 und 26 sind dargestellt,

zwischen der Raumwelle und dem Empfängerbezugs- 20 Das auf dem Weg 22 laufende Signal gelangt direkt

signal, von der Antenne 21 zur Antenne 28. Dies ist der

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren erfin- kürzestmögliche Weg. Das auf dem Weg 24 laufende

dungsgemäßen Ausführungsform, Signal wird einmal von der Ionosphäre 27 reflektiert,

Fig. 7 eine Veranschaulichung der bei der Aus- ehe es die Antenne 28 erreicht. Das über den Weg 26

führungsform nach F i g. 6 benutzten Korrelations- 25 wandernde Signal wird zweimal von der Ionosphäre

funktionen und 27 und einmal von der Erde reflektiert, ehe es die

F i g. 8 die quasi-statischen Rauschsignale im Antenne 28 erreicht. Es ist ersichtlich, daß im Falle

Sender und Empfänger, wenn die Senderimpulse der Reflexionen der Weg des Signals großer ist als

länger sind als das Intervall zwischen den empfan- der direkte Weg vom Sender zum Empfänger. Da

genen Signalen. . 30 die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale auf

Bei der Anwendung der Erfindung wird ein Trä- jedem Weg etwa die gleiche ist, kommen die über

gersignal mit einer quasi-statischen Rausch-Modu- den längeren Weg wandernden Signale verzögert am

lationswellenform moduliert, die es erlaubt, daß im- Empfänger an im Verhältnis zu den den kürzeren

pulsähnliche Signale zeitlich aneinandergereiht wer- Weg nehmenden Signalen.

den. Das so gebildete Trägersignal gelangt über ver- 35 Ein Blockschaltbild des Senderempfängersystems schiedene Wege zu einem Empfänger, wobei die über nach der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt. Im Senverschiedene Wege laufenden Trägersignale zu ver- der 45 ist ein Oszillator und ein quasi-statistischer schiedenen Zeiten empfangen werden. Das Träger- Rauschgenerator 43 mit einem abgeglichenen Modusignal kann auch gleichzeitig von verschiedenen Sen- lator 41 zusammengeschaltet. Das vom Oszillator 40 dem ausgesendet werden, die an verschiedenen Stel- 40 erzeugte Trägersignal wird mit Hilfe des Rauschien aufgestellt sind oder auch von einem einzigen Modulationssignalgenerators 43 in dem abgegliche-Sender zu verschiedenen Zeiten ausgesendet werden. nen Modulator 41 moduliert und dann einem Band-Der Empfänger enthält eine Anordnung zur Tren- paßfilter 42 zugeführt. Der Bandpaß 42 berücksichtigt nung des gewünschten Signals aus den nacheinander den Effekt des Senders und seiner Antenne auf das empfangenen, sich teilweise überlappenden Signalen. 45 übertragene Signal. Es sei angenommen, daß die In der folgenden Beschreibung wird von Signalen Empfangsantenne und die Empfängereingangsschalausgegangen, die auf Grund von Mehrwegeübertra- tung im Vergleich zum empfangenen Signal breitbandig gung nacheinander empfangen werden. sind. Das Signal wird nun über die Wege 44, 46 und

Das ausgesendete Trägersignal wird mit einem im 47 geleitet, die verschiedene Zeitverzögerungen τ 1,

Empfänger erzeugten Bezugssignal multipliziert, das 50 τ 2 bzw. τ N haben, die sich aus den verschiedenen

das gleiche wie das Modulationssignal im Sender ist Wegen ergeben, über die das Signal zum Empfänger

und das eine Zeitverzögerung hat, so daß es syn- übertragen wird.

chron mit dem Trägersignal ist, das über den ge- Das Trägersignal wird der Empfängereingangs-

wünschten Weg zum Empfänger gelangt. Das hierbei schaltung 48 des Empfängers 51 zugeleitet, die auf entstehende Produktsignal wird integriert, so daß eine 55 die Frequenz des gewünschten Trägersignals abge-

Korrelationsfunktion entsteht, die für das gewünschte stimmt ist. Die Empfängereingangsschaltung 48 ist

Trägersignal ein Maximum und für auf anderen dann an den Multiplikator 49 angeschlossen.

Wegen empfangene Signale ein Minimum ergibt. Der quasi-statistische Rausch-Signalgenerator 55

Das Bezugssignal enthält Impulse, deren Impuls- erzeugt das gleiche Modulationssignal wie der Modudauer kürzer ist als das Zeitintervall zwischen den 60 lationssignalgenerator 43, und sein Ausgang ist an vom Empfänger auf verschiedenen Wegen empfan- den abgeglichenen Modulator 57 über die Phasengenen Signalen. Dies ist notwendig, um jede Schieberschaltung 56 angeschlossen. Der Oszillator kohärente Korrelation zwischen dem Bezugssignal 58 kann die gleiche Frequenz wie der Oszillator 40 und einem Trägersignal, das über einen nicht ge- haben und ist über die Phasenschieberschaltung 54 wünschten Weg gelaufen ist, zu vermeiden. Dadurch, 65 an den abgeglichenen Modulator 57 angeschlossen, daß man die Impulsdauer der Impulse, die das Be- wo mit Hilfe des Ausgangs des Rausch-Modulationszugssignal bilden, kürzer hält als das Zeitintervall Signalgenerators 55 eine Modulation auftritt. Das zwischen den vom Empfänger auf verschiedenen Ausgangssignal des abgeglichenen Modulators 57

wird dem Multiplikator 49 zugeführt, wo es mit dem vom Empfängereingang 48 kommenden Signal multipliziert wird. Die Ausgangsspannung des Multiplikators 49 wird auf ein Tiefpaßfilter oder einen Integrator 50 geführt und von dort der Nutzungsschalrung 53 zugeführt. Die Phasenschieberschaltung 54 stellt sicher, daß die Phasen der Träger des empfangenen Signals und des Bezugssignals entweder in Phase sind, wenn die Amplitude des empfangenen Signals interessiert, oder daß sie in Quadratur sind, wenn die Phase des empfangenen Signals interessiert. Der Phasenschieber 56 ist so eingestellt, daß die Phase des quasi-statistischen Modulationssignals aus dem Rausch-Generator 55 in Phase mit der Modulation des empfangenen Signals ist, das von denjenigen Signalen getrennt werden soll, die zeitlich früher oder später sind. Das Maß der erforderlichen Phasenverschiebung bestimmt sich aus der Verzögerung der Wege rl, r2 bis τΝ.

Die Kurve α in F i g. 3 veranschaulicht ein typi- so sches Modulationssignal, wie es am Ausgang α der quasi-statistischen Rausch-Generatoren 43 und 55 auftritt. Das Ausgangssignal dieser Rausch-Generatoren ist eine Folge von positiven und negativen

Polaritätsumkehr durchläuft, tritt eine Phasenumkehr der sinusförmigen Ausgangsspannung des Oszillators 40 um 180° ein. Zur Zeit t4, wo keine Polaritätsumkehr der Ausgangsspannung des noise-Generators 43 auftritt, findet auch keine Phasenumkehr der Ausgangsspannung des Oszillators 40 statt.

Die Kurve c in F i g. 3 veranschaulicht die spektrale Energiedichte Φ_&(ω) des in der Kurve b dargestellten modulierten Signals.

¹ sin ω —

(U-

te

(5)

Die Hüllkurve der Autokorrelationsfunktion Φ(τ) des Signals in Kurve b der F i g. 3 ist in Kurve d der F i g. 3 dargestellt.

te

Diese Werte nähern sich und werden gleich, wenn. die Periode des Wortes, das für die Modulation ver-

Spannungen, die eine Folge von Einsen und Nullen as wendet wird, ansteigt. Es ist möglich, Zufallscodes darstellen, die quasi zufällig auftreten. Das bedeutet, zu verwenden, deren Korrelationsfunktion identisch daß die Ausgangsspannung als zufällig erzeugte Null für Betrag |r|>i_c ist, sogar wenn der Code Spannung erscheint, daß ihr jedoch eine bestimmte, kurz ist.

und zwar bekannte Ordnung zugrunde liegt. Ein Die Antennen und Schaltungen, die im Sender des

solches Signal läßt sich von einem linearen Umlauf- 30 Systems verwendet werden, stellen eine Bandbegrenschieberegister maximaler Länge erzeugen. Die Wort- zung dar, die durch das Bandpaßfilter 42 nachgebillänge oder die Anzahl der Bits vor der Wieder- det wird. Die Spektraldichte der Ausgangsspannung holung der Folge ist gleich ρ = 2^b — 1 Bit, und die dieses Bandfilters ist in Kurve c der F i g. 3 als Φ ά(ω) Periode des so erzeugten Wortes ist gleich (2^b — \)t_c, dargestellt, und die Autokorrelationsfunktion dieses wobei t_c die Impulsdauer jedes Bits und b die Stufen- 35 Signals ist durch Φ_ά(τ) in der Kurve d der F i g. 3 zahl des Schieberegisters ist. veranschaulicht. Die Kurve c der F i g. 3 zeigt, daß

das Bandpaßfilter 42 die Frequenzen oberhalb und unterhalb eines bestimmten Bandes dämpft. Die Hüllkurve des Signals am Ausgang des Bandfilters 42 ist in Kurve e der F i g. 3 dargestellt.

Wegen der verschiedenen in Fig. 1 dargestellten Weglängen wird das Signal jedoch mit verschiedenen Zeitverzögerungen τ 1, τ 2 bis τ Ν (Fig. 2) empfangen. Die Kurve / der F i g. 3 zeigt das demodulierte Signal 70 am Eingang des Multiplikators 49, das über den kürzesten Übertragungsweg gelaufen ist, und ein

Die normierte Autokorrelationsfunktion R(r) des Ausgangssignals der Rausch-Generatoren 43 und 55 läßt sich durch die folgenden Formeln ausdrücken:

— t <t_e

\>t_e

(D

(2)

Für ein Schieberegister mit einer großen Stufenzahl gilt:

R(r) = 1- -L^ ■ . U

(3)

(4)

Für eine große Wortlänge hat dieses Signal Eigen-

Signal 71, das über einen längeren Weg gelaufen ist und das eine höhere Amplitude hat als das direkte Signal 70.

Das empfangene Signal wird mit der Ausgangsspannung des abgeglichenen Modulators 57 moduliert, das identisch mit dem Ausgangssignal des Modulators 41 ist, außer daß es vermöge der Phasenschiebeglieder 54 und 56 eine Zeitverzögerung er-

schaften wie ein Zufallsimpulszug, bei dem die 55 fahren hat, so daß es mit dem empfangenen Signal Einsen und Nullen wie durch das Werfen einer synchron ist. Das Maß der erforderlichen Phasen-Münze bestimmt sind. Benutzt man nur den mitt- verschiebung ist eine Funktion der Übertragungswegleren Teil des Spektrums und ist die Wortlänge groß, länge.

so ergibt sich ein Signal, das im Aussehen und Er- Die in F i g. 3 f dargestellten empfangenen Signale

scheinen einem in der Bandbreite begrenzten weißen 60 70 und 71 können als Impulszug dargestellt werden, Rauschen sehr ähnlich ist. wie es die Kurven der Fig. 4a zeigen. Infolge der

Die Kurve b in F i g. 3 ist ein ausgedehnter Ab- Filtereigenschaften des Übertragungssystems, die schnitt der Ausgangsspannung des Oszillators 40, durch das Bandpaßfilter 42 wiedergegeben werden, moduliert mit der Ausgangsspannung des Rausch- haben die Impulse abgeflachte Anstiegs- und Abfall-Generators 43, und sie ist auch die Ausgangsspan- 65 flanken. Die Linie 75 in Fig. 4a zeigt die empfannung des abgeglichenen Modulators 41, die bei b im genen Impulse, die über den kürzesten Weg gelaufen Empfanger 45 auftaucht. Zur Zeit 13 und 15, wo die sind und die Bodenwelle darstellen. Die Linie 76 Ausgangsspannung des Rausch-Generators 43 eine stellt das im Empfänger erzeugte Bezugssignal dar,

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mit dem die empfangenen Impulse multipliziert wer- unerwünschten Raumwelle, mit der es kohärent ist, den. Eine zweite Impulsserie 77 hat die gleiche Folge multipliziert, und diese Korrelation hat eine Kompowie die Bodenwelle 57, ist jedoch in der Zeit verzö- nente zur Folge, die zur Korrelationsfunktion des gert um einen Betrag wie ein Signal, das einen lan- gewünschten Signals addiert wird und einen Fehler geren Übertragungsweg durchlaufen hat als die 5 in dessen Korrelationsfunktion hervorruft. Bodenwelle, es ist die sogenannte Raumwelle. Die F i g. 5 a stellt die Bodenwelle 75 und die Die Amplitude dieser Signale ist nicht notwendiger- F i g. 1 a die Raumwelle 77 dar, wobei das Empweise gleich, und im Beispiel ist die Raumwelle mit fängerbezugssignal 76 in Phase mit der Raumwelle 77 größerer Amplitude als die Bodenwelle dargestellt. liegt. Die Fig. 5b, 5c, 5d und 5e veranschaulichen Die Abfallflanken der Raumwelle sind die gleichen io das Ergebnis der Multiplikation des Empfängerbezugswie die Bodenwelle. F i g. 4 b veranschaulicht das Er- signals mit der Bodenwelle und der Raumwelle, gebnis der Multiplikation der Bodenwellensignale wenn sich das Bezugssignal in Phase mit der Raummit dem Bezugssignal, das im Empfänger erzeugt welle befindet. Man sieht, daß die Korrelationsfunkworden ist. Man sieht, daß das entstehende Signal tion der Signale in den F i g. 5 b und 5 e der Abfalleine bestimmte Polarität hat und eine Gleichspan- 15 flanken des Bodensignals und des Raumsignals in nung einer mittleren Höhe ergibt, wenn es durch den Multiplikation mit dem Bezugssignal Null ergibt. Integrator 50 nach F i g. 2 integriert worden ist. Die Die Korrelationsfunktion der Raumwelle hat einen Kurve der Fig. 4c stellt das Ergebnis der Multipli- maximalen Wert, wenn das Empfängerbezugssignal kation der Abfallflanken der Bodenwelle mit dem in Phase mit ihm ist, wie aus der Fig. 5d ersichtlich Empfängerbezugssignal dar. Man sieht, daß diese 20 ist. So wird das Rauschsignal von den anderen anMultiplikation eine Reihe positiver und negativer wesenden Signalen getrennt. Jedoch erzeugt in die-Impulse ergibt. Wird diese Impulsreihe durch den sem Falle das Bezugssignal im Produkt mit den AbIntegrator 50 integriert, so entsteht eine Ausgangs- fallflanken der Bodenwelle ein Signal, dessen Korrelaspannung von Null, wenn die Periode des benutzten tionsfunktion größer als Null ist. Dies wird durch Rausch-Übertragungswertes sehr groß im Hinblick 25 alle oder durch einen Teil der Abfallflanken der auf die Periode der einzelnen Impulse ist. Die Bodenwelle verursacht, die zur gleichen Zeit wie ein Fig.4d und 4e veranschaulichen das Ergebnis der Raumwellensignal anlegt und auch kohärent mit Multiplikation der Raumwellen 77 der F i g. 4 a-mit dem'Bezugssignal ist.

dem Empfängerbezugssignal. Die Korrelationsfunk- Aus der Tatsache, daß die Abfallflanken vorher-

tion dieser Wellen ist ebenfalls Null. 30 gehender Wellen die folgenden Wellen überlappen

Die spektrale Energiedichte Φ₃(ω) des Signals am können, ergibt sich, daß irgendeine andere als die

Punkt g der F i g. 2, das Ausgangssignal des Multipli- auf dem kürzesten Wege ankommende Welle einen

kators 49, ist in Fig. 4f dargestellt. Die Energie, die Fehler einbringt, der durch den Beitrag der Korrela-

dem Empfängerbezugssignal, multipliziert mit dem tionsfunktion des Empfängerbezugssignals mit den

über den kürzesten Weg empfangenen Signal, ent- 35 Abfallflanken der vorausgehenden Wellen verursacht

spricht, ist als dicke schwarze Linie 80 der Frequenz wird.

Null dargestellt. Die sich aus den über längere Wege Die Kurven 90, 91, 92 und 93 in Fig. 7 sind Antempfangenen Wellen und aus den Abfallflanken der Worten des Empfangssystems auf ein Signal, das über Bodenwelle ergebende Energie ist durch den Bereich einen einzigen Weg ankommt. Bei diesem Korrela-81 dargestellt. Läßt man dieses Signal durch ein Tief- 40 tionsempfänger sind diese Antworten Korrelationspaßausgangsfilter laufen, wie es durch die Bezugs- kurven von gesendeten und Empfängerbezugsziffer 82 in Fig. 4f und 50 in Fig. 2 dargestellt ist, Signalen. Die Kurve90 ist die Antwort als eine Funkso erhält man im wesentlichen eine Gleichspannung. tion von r, der Zeitverzögerung zwischen dem emp-Diese Gleichspannung hat ein Minimum, wenn das fangenen Signal und dem Empfängerbezugssignal, Empfängerbezugssignal in Phase mit dem gewünsch- 45 wenn beide Signale wie oben beschrieben aussehen ten Signal ist. und keine Filterung in einem Signal vorgenommen So hat die Korrelationsfunktion der Bodenwelle wird. Die Kurven 91, 92 und 93 sind die Antworten, ein Maximum, wenn das im Empfänger erzeugte Be- wenn nur das gesendete Signal gefiltert wird. Bei zugssignal in Phase mit der empfangenen Bodenwelle dem oben beschriebenen System liegt keine Filterung ist. Die Korrelationsfunktion der Abfallflanken der 50 des Empfängerbezugssignals vor, und demzufolge ist Bodenwelle oder der folgenden Raumwellen liefern die Systemantwort eine der in F i g. 7 gezeigten keinen Betrag zur Korrelationsfunktion der Boden- Formen. In allen Fällen, in denen das empfangene welle, da die Korrelationsfunktionen dieser Wellen Signal um weniger als t_c zurückbleibt, und ohne unter diesen Umständen Null sind. Da die Kreuz- Rücksicht darauf, wieviel Weg es zurückgelegt hat, korrelationsfunktion irgendeines während der Über- 55 ist die Antwort größer als Null, tragung zu dem Signal hinzugefügten Rauschens In dem oben besprochenen Fall führt die Bodennicht kohärent mit dem Empfängerbezugssignal ist, welle, wenn sie mit der Raumwelle synchronisiert ist, ist die Korrelationsfunktion dieses zugefügten Rau- das Empfängerbezugssignal. Daher leistet sie einen schens oder dieser Störung und des Empfänger- Beitrag zu der Empfängerantwort. Wenn die Raumbezugssignals überall Null. So welle von Interesse ist, ist die Antwort um den Be-

Um irgendwelche Wirkungen von Raumwellen mit trag der Bodenwelle falsch.

der Korrelationsfunktion der Bodenwelle zu vermei- Wegen der Antwort auf Signale, die dem ge-

den, macht man die Impulsdauer t_c des im Sender wünschten Signal vorangehen, möchte man den Ein-

und Empfänger erzeugten Bezugssignals kleiner als fluß der vorangehenden Signale minimal halten. Dies das Zeitintervall zwischen dem Empfang der Boden- 65 erreicht man durch die Verwendung so breitbandiger

welle und der folgenden Raumwelle oder zwischen Signale wie möglich, d. h. durch Reduzierung von t_c

zwei Raumwellen. Macht man dies nicht, so wird auf ein Minimum. Falls jedoch die dem gesendeten

das im Empfänger erzeugte Bezugssignal mit einer Signal aufgeprägte Filterung nicht über ein be-

stimmtes Maß verbreitert werden kann, nützt eine weitere Reduzierung von t_c nichts und vermindert den Betriebswirkungsgrad. Zur Minimalisierung des Einflusses der voranlaufenden Signale kann der Empfänger nach F i g. 2 in der in F i g. 6 dargestellten Weise modifiziert werden. Zwischen dem abgeglichenen Modulator 57 und dem Multiplikator 49 ist ein Bandpaßfilter 60 eingefügt. Durch Anpassung des Filters 60 an die auf das übertragene Signal ausgeübte Filterung läßt sich eine minimale Antwort des vorangehenden Signals erreichen. In diesem Falle ist die Systemantwort die gleiche wie in F i g. 3 d oder Φ_ά(τ). Die durch Minimalisierung des vorangehenden Signals erlittene Einbuße liegt darin, daß die Anwort auf Signale, die dem gewünschten Signal nachlaufen, vergrößert wird. Das Ausmaß der Filterung im Empfänger läßt sich justieren, so daß für irgendeinen bestimmten Fall die unerwünschte Antwort insgesamt minimal wird.

In dem oben beschriebenen Beispiel sind die durch die quasi-statistischen Rausch-Generatoren 43 und 55 der F i g. 2 erzeugten Signale im wesentlichen die gleichen. Das quasi-statistische Rauschsignal besteht aus einer Reihe von Impulsen mit einer vorbestimmten Anordnung und einer Pulsdauer t_c, die gleich der Periode der Impulse T_c (F i g. 3 a) ist. Die Pulsdauer t_c und die Periode T_c werden kleiner gemacht als das Intervall zwischen dem Empfang von irgendwelchen zwei identischen Signalen, die vom Sender ausgesandt und über verschiedene Wege zum Empfänger gelangen, damit die Erzeugung einer Korrelationsfunktionskomponente, die durch Multiplikation des Bezugssignals mit einem unerwünschten Raumsignal, das kohärent ist, hervorgerufen wird, unterbunden ist. Machte man die Impulsdauer nicht kleiner als das Intervall zwischen dem Empfang der identischen Signale, so würde die erzeugte Komponente zu der Korrelationsfunktion des gewünschten Signals hinzuaddiert werden und würde einen Fehler in ihrer Korrelationsfunktion hervorrufen.

Dieser Fehler läßt sich ausschalten, wenn man die Impulsdauer t'_c des quasi-statistischen Empfänger-Rausch-Signals kleiner als i,- macht, wie es in F i g. 8 b gezeigt ist. Die Kurve 101 stellt wiederum das um das Zeitintervall V₁ verzögerte Signal dar.

Die Kurve 103 ist das durch den Empfänger erzeugte quasi-statistische Rausch-Signal. Es hat die gleiche vorbestimmte Impulsanordnung und die gleiche Periode T_c wie das vom Empfänger erzeugte Signal, aber die Impulsdauer t'_c des Empfängersignals ist kleiner als das Intervall i,- zwischen dem Empfang zweier beliebiger identischer Signale, die vom Sender zum Empfänger über verschiedene Wege gelangt sind. Während der Zeit, in der das unerwünschte Signal kohärent mit dem quasi-statistischen Empfänger-Rausch-Signal ist, reduziert sich dieses Signal auf Null, und die vom Multiplikator 49 der F i g. 2 erzeugte Komponente, die sich auf Grund des unerwünschten Signals ergibt, ist Null. So schleicht sich in die Korrelationsfunktion des gewünschten Signals kein Fehler ein, selbst wenn die Impulsdauer des quasi-statistischen Sender-Rausch-Signals größer ist als das Intervall zwischen identischen Signalen am Empfänger.

Obgleich mit dem vorbeschriebenen Beispiel ein System beschrieben ist, das zwischen zwei identischen Signalen unterscheidet, die von einem einzigen Sender auf einen einzigen Empfänger über verschiedene Wege übertragen wird, ist die Erfindung nicht auf dieses System beschränkt. Das System kann auch benutzt werden, um zwischen zwei identischen Signalen zu unterscheiden, die eine quasistatistische Rausch-Modulation tragen und die zu verschiedenen Zeiten von einem Empfänger empfangen werden. Beispielsweise können identische Signale gleichzeitig von getrennten Sendern ausgesandt werden, die an verschiedenen Orten aufgestellt sind, oder auch zu verschiedenen Zeiten von einem oder mehreren am selben Ort aufgestellten Sendern.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zum Auswählen eines bestimmten Signals aus einer Gruppe gleicher Signale, die zu verschiedenen Zeiten von einem einzigen Empfänger empfangen werden. Durch die Verwendung einer geeigneten Form

4» der quasi-statistischen Rausch-Modulation, bei der die Modulation bildenden Impulse eine Periode haben, die kleiner ist als das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Empfängern desselben Signals, wird eine maximale Unterdrückung des unerwünschten Signals erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 signals (55) gegenüber dem empfangenen ersten Patentansprüche: quasi-statistischen Rauschsignal (43) um einen Betrag, der die beiden Rauschsignale am Korre-

1. Verfahren zur Trennung von auf verschie- latoreingang in Phase bringt, aufweist und daß denen Wegen vom Sender zum Empfänger gelan- 5 der Korrelator (49, 50) einen Multiplikator (49) genden identischen Signalen, gekennzeich- zum Multiplizieren des modulierten Bezugssignals net durch Erzeugung eines Trägersignals, das mit dem Trägersignal aufweist sowie einen Intemittels eines quasi-statistischen Rausch-Signals grator (50) zur Integration des durch den Multimit einer festgelegten Aufeinanderfolge und plikator (49) erzeugten Signals. Wiederholungsperiode von Impulsen einer ersten io 5. Signalübertragungssystem nach Anspruch 3, Impulsdauer moduliert ist, wobei die Wieder- dadurch gekennzeichnet, daß das zweite quasiholungsperiode der Aufeinanderfolge von Im- statistische Rauschsignal gleich dem ersten quasipulsen groß ist gegenüber der Wiederholungs- statistischen Rauschsignal ist.

periode der einzelnen Impulse, Übertragung des 6. Signalübertragungssystem nach den An-Trägersignals, wobei mindestens zwei getrennte 15 Sprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß und identische Trägersignale zu verschiedenen das modulierte Bezugssignal über ein Bandpaß-Zeiten empfangen werden, Erzeugung eines die filter (60) an den Multiplikator (49) gekoppelt ist. Frequenz des Trägersignals aufweisendes Emp- 7. Signalübertragungssystem und Verfahren fängerbezugssignals, das mit einem zweiten quasi- nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dastatistischen Rausch-Signal moduliert ist, das 20 durch gekennzeichnet, daß die zweite Impulsdie festgelegte Aufeinanderfolge und Wieder- dauer kleiner als die erste Impulsdauer ist, wobei holungsperiode einzelner Impulse, aber eine die erste Impulsdauer größer sein kann als das zweite Impulsdauer hat, die nicht größer als die Zeitintervall zwischen identischen Signalen, erste Impulsdauer und die kleiner als das kleinste
Zeitintervall zwischen nacheinander eintreffenden 25
identischen Signalen ist, Verschieben der Phase
des zweiten quasi-statistischen Rausch-Signals,

bis es sich in Phase mit der quasi-statistischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung

Rausch-Modulation eines gewünschten empfan- von auf verschiedenen Wegen vom Sender zum

genen Trägersignals befindet, Multiplizieren des 30 Empfänger gelangenden identischen Signalen und

modulierten Bezugssignals mit dem Trägersignal eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

und Integrieren des aus der Multiplikation her- Bei Mehrwegeempfang treten am Empfängerein-

vorgehenden Signals. gang zeitlich gegeneinander verschobene, möglicher-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- weise auch verschieden starke, aber ansonsten idenkennzeichnet, daß das modulierte Empfänger- 35 tische Signale auf, die sich überschneiden können. Bezugssignal durch ein Bandpaßfilter gefiltert Ein bisher angewendetes Verfahren, um bei Funkwird. Verbindungen Störungen durch Mehrwegeausbreitung

3. Signalübertragungssystem zur Ausführung zu verringern, ist der sogenannte Diversity-Empdes Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit fang.

einem Sender zur Erzeugung eines modulierten 40 In »Hochfrequenz und Elektroakustik«, Bd. 65 Trägersignals und einem Empfänger zum Emp- (1956), H. 3, S. 74 bis 76, wird der Einfluß der fang des modulierten Trägersignals, dadurch ge- Korrelation zwischen den Empfangsfeldstärken bei kennzeichnet, daß das Trägersignal (40) durch Diversity-Empfang mathematisch behandelt. »Diverein erstes quasi-statistisches Rauschsignal (43) sity«-Empfang ist hier der Empfang eines (beispielsmoduliert (41) ist, das eine festgelegte Aufein- 45 weise durch unvollkommene Reflexion oder durch anderfolge und Wiederholungsperiode von Im- Streuung) statisch schwankenden Sendersignals mit pulssignalen mit einer ersten Impulsdauer hat, Hilfe von zwei räumlich voneinander getrennten daß ferner des Empfänger (51) einen Signalgene- Antennen. Sind die beiden Antennen so weit voneinrator (58, 54) zum Erzeugen eines Bezugssignals ander entfernt, daß die Schwankungen der Signale enthält, das durch ein zweites quasi-statistisches 50 in den beiden Antennen nicht mehr korreliert sind, Rauschsignal (55, 56) moduliert (57) ist, das die ergibt sich bei Integration beider Signale eine Unterfestgelegte Aufeinanderfolge und Wiederholungs- drückung der statistischen Schwankungen. Der Abperiode der Impulssignale mit einer zweiten Im- stand der Antennen kann längs oder quer zur Auspulsdauer, die nicht größer als die erste Irhpuls- breitungsrichtung gewählt werden, dauer und kleiner als das Intervall zwischen dem 55 Diversity-Empfang kann auch erreicht werden, Empfang zweier beliebiger identischer Signale, wenn unterschiedlich polarisierte Antennen verwendie durch das erste quasi-statistische Rausch- det werden (»Nachrichtentechnische Zeitschrift«, Signal moduliert sind, aufweist, und daß der Bd. 11 [1958], S. 91 bis 95, »PROC. IEE«, Part B, Empfänger (51) einen Korrelator (49, 50) auf- Januar 1957, S. 39 bis 51).

weist, der auf das empfangene Trägersignal und 60 Es sind auch technische Einrichtungen bekannt-

das modulierte Bezugssignal anspricht, um eine geworden, die mittels Diversity-Empfang die unter

Korrelationsfunktion zu bilden, so daß zwischen Fading leidende Nachrichtenübertragung zwischen

identischen Signalen, die über verschiedene Wege Sender und Empfänger verbessern (PROC. IEE,

empfangen sind, unterschieden werden kann. Juli 1962, S. 305 bis 309), indem auf jeweils die An-

4. Signalübertragungssystem nach Anspruch 3, 65 tenne mit höchstem Signal umgeschaltet wird oder dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (51) indem die Signale addiert werden.

eine Verzögerungsleitung (56) zur Verschiebung Es wurde auch vorgeschlagen, Kohärenz-Diversity-

der Phase des zweiten quasi-statistischen Rausch- Demodulation zu verwenden, wobei mit Hilfe der