DE1591341C2 - Verfahren zur Bitsynchronisierung einer Bodenstation in einem ZeitmultiplexÜbertragungssystem mit mehreren Bodenstationen und einem Satelliten als Relaisstation - Google Patents

Description

Fig.3 die Signalaufteilung zur Erläuterung der Synchronisierung einer Bodenstation, ..-■-.

F i g. 4 das Blockschaltbild einer Bodenstation und

F i g. 5 von der betreffenden Bodenstation abgesandte Pulscodes im Synchronzustand.

Eine Relaisstation Sin Form eines Synchronsatelliten oder eines Satelliten mittlerer Höhe steht mit den Bodenstationen M, A und B im Austausch, die jeweils innerhalb des Reichweitebereichs der Satelliten-Relaisstation 5 liegen. Innerhalb dieses Zeitmultiplexsystems werden HF-Signale m, a und b von je einer Bodenstation M, A und B ausgesandt und von der Relaisstation 5 wieder ausgestrahlt; die entsprechenden HF-Signale S(m), S(a) und S(b) werden in der entsprechenden Bodenstation erfaßt. Die HF-Signale S(m), S(a) und S(b) erreichen die jeweilige Bodenstation jeweils mit einer kleinen Zeitdifferenz, enthalten jedoch jeweils die gleiche Information. Innerhalb des Systems nach F i g. 1 sind drei Bodenstationen vorgesehen, die Anzahl der verwendeten, mit der Relaisstation S im Austausch stehenden Bodenstationen kann jedoch größer als drei sein.

Der Satellit 5 dient lediglich als Relaisstation und entsprechend zur Verstärkung der HF-Signale. Wenn keine Gewichtsbeschränkung für die Relaisstation S vorhanden wäre, könnte man innerhalb derselben Schaltstufen zur aufeinanderfolgenden Auswahl der Bodenstationen vorsehen, deren Signale nacheinander empfangen, verstärkt und als HF-Signale zu der jeweiligen Bodenstation zurückgestrahlt würden, und zwar auf der gleichen Frequenz. Aus praktischen Gründen kann man jedoch innerhalb der Satelliten-Relaisstation S solche Wahlstufen nicht unterbringen. Wenn man deshalb die Zeitmultiplextechnik unter Ausnutzung der Satelliten-Relaisstation 5 anwenden will, müssen die von den jeweiligen Bodenstationen M, A und B zu der Satelliten-Relaisstation S übertragenen HF-Signale in einen Pulsrahmen s nach F i g. 2 im Ort der Relaisstation S geordnet sein. Innerhalb des Pulsrahmens s sind die Kanäle M, A und B den Bodenstationen M, A und B jeweils zugeteilt. Der verstärkte und wiederausgestrahlte Pulsrahmen 5 wird in jeder Bodenstation M, A und B empfangen. Jede Station trennt den für sie selbst bestimmten Kanal ab und demoduliert denselben.

Demnach dient die Relaisstation S lediglich zur Verstärkung und Wiederaussendung der empfangenen Signale, wobei die Sendezeit für eine jede Bodenstation vorbestimmt sein muß, damit man einen Zeitmultiplexpulsrahmen am Ort des Satelliten 5 erhält Zum Beispiel muß die Bodenstation Λ in Fig. 2(1) den Impuls a\, der innerhalb des Kanals A erscheinen soll, um die Ausbreitungszeit t_As entsprechend der Laufzeit der HF-Welle zwischen der Relaisstation S und der Bodenstation A früher aussenden. (Im einzelnen werden für einen Übertragungsweg etwa 0,12 Sekunden benötigt, da der Abstand zwischen der Erde und dem Synchronsatelliten 36 000 km beträgt.) In ähnlicher Weise müssen die Bodenstationen ßund M die Impulse b\ und mi um die Ausbreitungszeit tes und tMS früher gegenüber den Kanälen Bund Maussenden. In diesem Fall ist ein System angenommen, wo die Bodenstationen M, A und B jeweils auf ein Mittel der Pulsrahmenperioden der beteiligten Stationen synchronisiert sind. Der Einfachheit halber ist die Bodenstation M als Mutterstation genommen, die innerhalb des gesamten Systems das Synchronisiernormal liefert Die übrigen Bodenstationen A und B bestimmen den jeweils ihnen zugeteilten Kanal in bezug auf den Kanal m der Mutterstation M Wenn sich die Relativstellung der Relaisstation 5 nicht ändert, ändern sich auch die Ausbreitungszeiten tAS, tes und Ims. nicht Infolgedessen könnte die jeweilige Ausbreitungszeit für die Stationen A und B vorgegeben werden. Wie bereits gesagt, ist die Ausbreitungszeit in der Praxis nicht , konstant Wenn man also die Sendezeitpunkte festlegt, werden die Kanäle einander teilweise überlappen, so daß gegenseitige Störungen derselben auftretea

Die beliebig wählbare Mutterstation sendet zunächst einen Synchronisierimpuls in Form besonderer Codezeichen aus. Damit die Bodenstation A innerhalb des Systems in Betrieb genommen werden kann, muß jeder Kanalimpuls in der Relaisstation S in den Pulsrahmen s eingefügt werden. Wenn sich die Relativstellung der Relaisstation S ändert, muß man innerhalb der Bodenstation A eine Schaltstufe zur Überwachung der Zeitdifferenz zwischen dem Signal m, der Mutterstation M und dem Signal «1 der Tochterstation A vorsehen, wie sich dies aus dem Empfangspuls 5 (a) in F i g. 2 (2) ergibt, ebenso zum Ausgleich der Ausbreitungszeit der Bodenstation A, damit die Zeitdifferenz innerhalb des Empfangspulsrahmens konstant gehalten werden kann. Entsprechend muß jede Bodenstation eine Schaltstufe aufweisen, in der das Signal m der Mutterstation M empfangen wird und in der die Komponente des Synchronisierimpulses aus dem Signal m abgetrennt und ferner die Zeitdifferenz zwischen dieser Komponente und der vorgegebenen Sollzeit der betreffenden Station überwacht wird. Damit kann der Sendezeitpunkt der jeweiligen Station genau eingehalten werden.

Innerhalb des beschriebenen Systems stellt das Aufschaltverfahren der Bodenstation A auf das System, wenn die Mutterstation bereits in Betrieb ist, d. h. die Einstellung der Synchronisierung, einen wichtigen Bestandteil dar, der genau betrachtet werden muß. Wenn z. B. die Tochterstation A sich plötzlich mit hoher Sendeleistung in das System einschaltet, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß andere Kanäle gestört oder überdeckt werden. Deshalb muß jede Bodenstation mit einer Synchronisierschaltung ausgestattet sein, welche die Bodenstation A zum Sendebeginn der Signale a innerhalb des fest zugeteilten Kanals befähigt, ohne daß dadurch eine Störung des Systems auftritt.

In F i g. 3 sind die Kanäle, in denen die Signale der Bodenstationen ausgesandt werden sollen, zu dem Pulsrahmen s geordnet, wobei der Kanal der Mutterstation als Bezugskanal dient Die Bodenstation A empfängt die Wellenform s von der Relaisstation S und trennt aus derselben den Kanal m der Mutterstation M ab. Sodann erfolgt eine Synchronisierung des Zeittaktes im Empfänger in Abhängigkeit von dem Synchronisierimpuls der Wellenform m. Danach beginnt die Bodenstation A mit der Aussendung der Wellenform a", die zur Synchronisierung bestimmte Impulse enthält; diese Sendung erfolgt bei einem so weit herabgesetzten Leistungspegel, daß keine merkliche Störung anderer Nachrichtenkanäle auftritt Da der Leistungspegel des Sendesignals der Bodenstation A gering ist und da außerdem der Empfänger einer jeden Bodenstation einen gewissen Schwellenwert hat, bringt der Sendebeginn der Station A keine Störung der Nachrichtenkanäle, die bereits auf das System aufgeschaltet sind. Das Sendesignal der Bodenstation A besteht aus einem bestimmten Pulscode, der gegenüber Rauschen unempfindlich ist, damit der Empfang in der Station A erleichtert wird. Derartige Pulscode sind in Kapitel 7

des Werkes «Digital Communication with Space Applications« von Golomb u.a., erschienen bei Prentice-Hall Co., beschrieben, wonach eine Kombination von »I«- und »O«-Impulsen mit nahezu statistischem Verhalten für diesen Zweck geeignet ist. Zum Nachweis dieses Pulscode wird ein optimales Nachweisverfahren unter Verwendung eines abgestimmten Filters oder eines Korrelationsnetzwerkes benutzt. Ein solcher Pulscode, der unempfindlich gegenüber Rauschen ist, belegt über einen oder mehrere Pulsrahmen alle in einem Pulsrahmen vorgesehenen Kanäle. Dieser Pulscode wird fortgesetzt ausgestrahlt. Folglich sind alle Pulscode a'io, a'u, a'n,. ■ ■, a\g, a 20, a 21, a 22,... jeweils gleich. Der Empfänger der Bodenstation A arbeitet als Detektor für den der betreffenden Bodenstation A zugeteilten Kanal unter Verwendung eines mit der Mutterstation M synchronisierten Taktgebers. Wenn der Pulscode sich über mehrere Pulsrahmen erstreckt, arbeitet der Detektor der Bodenstation A ebenfalls über diese Vielzahl von Pulsrahmen. In diesem Zustand ist der Pulscode normalerweise nicht genau auf den festgelegten Kanal ausgerichtet. Indem man jedoch allmählich die durch die Ausbreitungszeit bedingte Zeitabweichung korrigiert, wird der Pulscode a'y nach dem /-ten Pulsrahmen in Übereinstimmung mit dem Kanal A gebracht. Da der Pulscode zur Zeitdiskriminierung geeignete Bestandteile besitzt, kann er innerhalb des Pulsrahmens verschoben werden.

Außerdem wird die Kanalnummer, die dem zweiten Index der Größe a' entspricht, dem sich über mehrere Pulsrahmen erstreckenden Pulscode aufmoduliert, z. B. als Binärzahl. Entsprechend wird der Pulscode invertiert in Abhängigkeit von dem »1«- oder »O«-Wert der Binärzahl. Dadurch kann der zweite Index beim Empfang der Wellenform 5 über mehrere Pulsrahmen innerhalb des Kanals erkannt werden. Nachdem die Bodenstation A die Wellenform m in dem Kanal M als Synchronisierimpuls und den modulierten Pulscode innerhalb des Kanals A der Bodenstation A empfängt, kann die im Kanal A empfangene Kanalnummer j innerhalb der Wellenform a'festgestellt werden.

Darauf unterbricht die Bodenstation A die Aussendung derjenigen in der Wellenform a' enthaltenen Pulscodes, die nicht im Kanal A während des Auftretens der Wellenform s enthalten sind. Nach F i g. 3 erfolgt somit die Aussendung der Wellenform a" jeweils nur innerhalb des /-ten Kanals. In der Bodenstation A wird der Kanal A der Wellenform s um eine Zeitspanne entsprechend dem Hin- und Rückweg der HF-Welle zu der Relaisstation 5 nach der Aussendung der Wellenform a"empfangen. Die Bodenstation A überprüft, ob der empfangene Kanal A den Pulscode a\j, a"2/ ... enthält oder nicht Wenn der Pulscode a'\j, a"2j... nicht innerhalb des Kanals A enthalten ist, bedeutet dies, daß die Wellenform a"auf einen falschen Kanal ausgerichtet ist. Dann wird die oben beschriebene Synchronisierungseinstellung wiederholt. Wenn die Wellenform a" von Seiten der Bodenstation A auf den Kanal A ausgerichtet ist, erfolgt die Sendung der Bodenstation A in richtiger Weise, so daß die Sendeleistung, die auf einem geringeren Pegel gehalten war, auf den Sollwert erhöht werden kann. Ein Langcode, der mehrere Kanäle überdeckt (a' in Fig.3), muß auf eine vorgesehene Länge (a"'m F i g. 3) verkürzt werden.

Damit werden innerhalb der Bodenstation A der Sender und der Empfänger mit dem Synchronisierimpuls des Systems synchronisiert. Nunmehr kann die Bodenstation A unter Benutzung von Kanälen, die nicht belegt sind, mit der Nachrichtenübermittlung beginnen. An Hand der F i g. 4 wird der Aufbau der Bodenstation A als Beispiel einer Bodenstation beschrieben, die mit Schaltstufen zur Durchführung der oben beschriebenen Einstellvorgänge ausgestattet ist Innerhalb des Sende-Empfangs-Geräts wird das HF-Signal von Seiten der Relaisstation über eine Antenne 55 aufgenommen. Ein Demodulator und Verstärker 56 dient zur Verstärkung und Demodulation des Zeitmultiplexsignals in üblicher Weise. Eine Empfangs-Synchronisierschaltung 10 umfaßt die Baugruppen zur Erzeugung des Taktimpulses synchron zum Synchronisierimpuls im Zeitmultiplexsignal oder zum Synchronisierimpuls der Mutterstation M. Ein Rahmensynchronisierdetektor 11 wird zur Feststellung des Synchronisierimpulses aus dem Empfangssignal S(a) oder der Wellenform m der Mutterstation M durch ein optimales Nachweisverfahren benutzt. Ein abgestimmtes Differentialfilter 12 umfaßt einen Verzögerungskreis 12Dund eine Subtraktionsschaltung 12//. Dieses Filter 12 bewirkt die erforderliche Zeitdiskriminierung zur Erfassung der Zeitstellung des Rahmensynchronisierimpulses, und zwar möglichst genau durch Differentiation des Ausgangssignals des Rahmensynchronisierdetektors 11.

(Ein derartiges abgestimmtes Differentialfilter 12 ist in der Arbeit »Delay-lock Tracking of Binary Signals von J. S ρ i 1 k e r in IEEE Transactions on Space Electronics and Telemetry, März 1963, S. 1 bis 8, beschrieben.) Ein Phasenvergleicher 13 erzeugt ein Signal, das steuert ob der Sendetaktimpuls vorgerückt oder verzögert werden muß. Eine Zeiteinstellschaltung 14, in die der Taktimpuls von selten des Phasenschiebers 15 einläuft dient zur Aussendung von Zeitstellungsimpulsen. Der Phasenschieber 15 ändert die Phase der Taktimpulse des Taktimpulsgenerators 60 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Phasenvergleichers 13 und speist dieselben in die Zeiteinstellschaltung 14 ein. Der Taktimpulsgenerator 60 erzeugt Taktimpulse für die Bodenstation A. Ein Pulscodedetektor 57 enthält zwei abgestimmte Filter oder ein abgestimmtes Filter, welches den positiven oder negativen Ausgang abnimmt; dieses Filter weist jeweils einen modulierten Pulscode als solchen oder in komplementärer Form nach, so daß damit selektiv der zur Synchronisierung verwendete Pulscode in seiner Lage ermittelt werden kann. Ein Kanalnummerncode-Demodulator 58 demoduliert die Kanalnummer des modulierten Pulscode. Ein integrierender Pulscodedetektor 59 ist an den Pulscodedetektor 57 angeschaltet In dieser Schaltstufe wird der gesendete Pulscode vor der Demodulation der Kanalnummer daraufhin überprüft ob er genau im Kanal A innerhalb insgesamt der Wellenform S (a) liegt Diese Prüfung erstreckt sich über mehrere Pulsrahmen, und der integrierende Pulscodedetektor 59 gibt nach Abschluß dieser Überprüfung ein Bestätigungssignal ab, ob der übertragene Code a "(F i g. 3) mit dem Kanal der Bodenstation A innerhalb der Empfangswellenform 5 (a) synchronisiert ist Nach dieser Bestätigung gibt der Detektor 59 ein Signal an die Synchronisierschaltung 40 ab. Eine Sende-Synchronisierschaltung 30 legt den Sendezeitpunkt genau fest und umfaßt ein abgestimm-' tes Differentialfilter 36; einen Phasenvergleicher 31 und einen Phasenschieber 32, wobei die Aufgaben dieser Schaltstufen denen der Baugruppen der Empfangs-Synchronisierschaltung 10 entsprechen. Der Phasenvergleicher 31 vergleicht mittels des abgestimmten Differentialfilters 36 die Phase des differenzierten Signals des Ausgangs des Pulscodedetektors 57, welches von der

Bodenstation A ausgesandt worden ist und in dem Empfangssignal 5 (a) enthalten ist, mit der Phause des Zeiteinstellimpulses, der von der Empfangs-Synchronisierschaltung 10 ausgesandt wird und die richtige Zeitstellung für die Bodenstation A angibt. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleichs gibt der Phasenvergleicher 31 ein Signal an den Phasenschieber 32, in Abhängigkeit von dem die Zeiteinstellung des Sendekanals vorgerückt oder verzögert wird. In dem Phasenschieber 32 wird die Phase des Taktimpulses von ι ο Seiten des Taktimpulsgenerators 60 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 31 geändert. Die Zeiteinstellschaltung 33 legt die Zeitstellung des Sendekanals, den Sendezeitpunkt eines Synchronisierpulscode der Bodenstation A und die Zeitstellung für den Kanal zur Übertragung der Kanalnummer fest. Eine Pulscodesteuerschaltung 34 dient zur Einstellung der Zeitstellung des von der Bodenstation A ausgesandten Pulscodes in Abhängigkeit von der Synchronisierschaltung 40.

Eine Kanal-Codenummer-Steuerschaltung 35 legt mittels der Synchronisierschaltung die Zeitstellung (Kanal) fest, zu der der Pulscode durch die Kanalnummer moduliert werden soll. Ein Pulscodegenerator 20 dient zur Erzeugung des Synchronisierimpulses für die Bodenstation A und zur Modulation des letzteren. Der eigentliche Pulscodegenerator 21 gibt die Pulscode a' bzw. a"nach Fig.3 ab. Eine Pulscodeumkehrstufe 22 dient zur Umkehrung der Pulswertigkeit »1« und »0«, die von dem Pulscodegenerator 21 abgegeben werden, damit dieselben in Komplementärform ausgegeben werden. Ein Kanal-Codenummergenerator 23 wird durch die Kanal-Codenummer-Steuerschaltung 35 gesteuert. Ferner ist ein Schalter 24 vorhanden. Der in dem Pulscodegenerator 21 erzeugte Pulscode wird unmittelbar an den Kontaktbelag 24<?des Schalters 24 gegeben und in Komplementärform an den Kontaktbelag 24P. Der Schalter 24 ist auf die Seite des Kontaktbelags 24ζ) umgelegt, solange die Bodenstation im Normalbetrieb läuft; damit wird der unveränderte Pulscode in den Zwischenfrequenzmodulator 51 eingespeist. Wenn jedoch die Bodenstation den Synchronisierungseinstellvorgang zum Zwecke der Aufschaltung auf das System durchführt und ein fortlaufend wiederholter Pulscode entsprechend der Kanalnummer moduliert wird, wird der Schalter entsprechend dem »1«- oder »0«-Wert des in dem Kanal-Codenummergenerator 23 erzeugten Impulses eingestellt. Der Zwischenfrequenzmodulator 51 arbeitet in herkömmlicher Weise und beaufschlagt eine Pegelsteuerung 52 zur Einstellung der Sendeleistung mit üblichen Mitteln. Eine HF-Sendestufe 53 dient zur Umwandlung der Frequenz und zur Leistungsverstärkung, wobei die Sendeleistung über eine Antenne 54 abgestrahlt wird.

Die Synchronisierschaltung 40 steuert die verschiedenen obengenannten Schaltkreise während des Aufschaltvorgangs der betreffenden Bodenstation auf das System. Ein Steuerzähler 41 dient zur jeweiligen Einstellung von zwei bistabilen Kippstufen im Verlauf des Synchronisierungseinstellvorgangs. Eine Und-Schaltung 45 verarbeitet als Eingangsspannungen die Ausgangsspannung des Kanalnummerncodedemodulators 58 und die Ausgangsspannung des integrierenden Pulscodedetektors 59. Eine Kippstufe 42 bestimmt die Einstellung der Pegelsteuerung 52, die jeweils auf eine verminderte Sendeleistung in Abhängigkeit von dem Signal der Und-Schaltung 45 eingestellt werden kann. Eine Kippstufe 43 wird durch die Ausgangsspannung des Steuerzählers 41 eingestellt und gibt ihrerseits über eine Oder-Schaltung 47 ein Signal an die Pulscodesteuerschaltung 34 weiter. Diese Kippstufe kann durch die Ausgangsspannung des integrierenden Pulscodedetektors 59 zurückgestellt werden. Eine Kippstufe 44 wird durch den Steuerzähler 41 eingestellt und arbeitet in der Weise, daß der Kanalnummerncodegenerator 23, der ununterbrochen einen Pulscode aussendet, durch die Kanalnummerncode-Steuerschaltung 35 gesteuert werden kann, wodurch die Kanalnummer aufmoduliert wird. Eine Koinzidenzschaltung 46 verwertet als Eingangsspannungen die Ausgangsspannung des Kanalnummerncodedemodulators 58 und die Ausgangsspannung der Zeiteinstellschaltung 33. Sie erfaßt die Zeitlage des Sendezeitpunkts und steuert die Pulscodesteuerschaltung 34 derart, daß dieselbe den Pulscode während des in der Oder-Schaltung 47 erfaßten Koinzidenzzeitintervalls aussendet. Die Oder-Schaltung verwertet als Eingänge die Ausgangsspannungen der Koinzidenzschaltung 46 und der Kippstufen 43 und 44.

Im Rahmen der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung nach der Erfindung ergibt sich folgende Arbeitsweise.

Für die erstmalige Einstellung der Synchronisation empfängt die Bodenstation A über die Antenne 55 die von der Relaisstation S ausgestrahlte Wellenform s (F i g. 3). Der Kanal m der Mutterstation M wird in dem Demodulator 56 abgetrennt. Unter Auswertung des Synchronisierimpulses bringt die Empfangs-Synchronisierschaltung 10 den Empfangsteil in Synchronisation. Sodann stellt der Steuerzähler 41 die Kippstufen 42 und 43 in »Ein«-Zustand. Die Kippstufe 42 steuert die Pegelsteuerung 52 auf eine verminderte Sendeleistung. Andererseits erregt die Kippstufe 43 die Pulscodesteuerschaltung 34 über die Oder-Schaltung 47, damit der Pulscodegenerator 21 kontinuierlich einen Pulscode abgibt. Dieser Pulscode läuft über den Kontaktbelag 24Q des Schalters 24 und wird in dem Zwischenfrequenzmodulator 51 einem Hochfrequenzsignal aufmoduliert. Dieses modulierte Signal läuft dann durch die Pegelsteuerschaltung 52 und die HF-Sendestufe und wird schließlich über die Sendeantenne 54 zu der Relaisstation 5 ausgestrahlt. Die von seiten der Relaisstation 5 empfangene Wellenform 5 (a) wird von der Empfangsantenne 55 aufgenommen und in dem Demodulator 56 demoduliert. Innerhalb der demodulierten Wellenform erfaßt der Pulscodedetektor 57 den von der Bodenstation A innerhalb des zuvor zugeteilten Rahmenausschnitts (Kanal) ausgesandten Pulscode. In Abhängigkeit von der zeitlichen Lage der Erfassung eines Pulscodes im Pulscodedetektor 57 und der von der Empfangs-Synchronisierschaltung 10 angegebenen Zeitstellung wird die Zeiteinstellung der Sende-Synchronisierschaltung 30 sowie des abgestimmten Differentialfilters 36 und Phasenvergleichers 31 derart nachgeführt, daß der ausgesandte Pulscode am Ort der Relaisstation S genau in den der Bodenstation A zugeordneten Kanal im Pulsrahmen paßt. Sobald die Bestätigung gewonnen ist, daß ein Teil des kontinuierlich ausgesändten Pulscode genau in dem der Bodenstation A zugeteilten Kanal erscheint, stellt der integrierende Pulscodedetektor 59 die Kippschaltung 43 zurück und schaltet gleichzeitig den Steuerzähler 41 um eine Stellung weiter. Derselbe schaltet dann die Kippstufe 44 ein; dadurch wird der Kanalnummerncodegenerator 23 von der Kanalnummerncode-Steuerschaltung 35 beaufschlagt, so daß der kontinuierlich abgestrahlte Pulscode mit der Kanalnummer moduliert wird.

Als Inhalt des dem Pulscode aufzumodulierenden Signals ist die Kanalnummer der Zeiteinstellschaltung 33 bestimmt Diese Kanalnummer wird durch einen Binärcode ausgedrückt, und der Pulscode wird während der Dauer einer Anzahl von Pulsrahmen moduliert, die gleich der Anzahl der Binärzifferstellen ist, die für die Kanalnummer benötigt werden. Nach F i g. 5 enthält der kontinuierlich wiederholte, modulierte Sendecode a'der Bodenstation A innerhalb der ersten drei Pulsrahmen »0«-Werte für den Kanal mit der Dezimalnummer Nummer 0. Zur Einschaltung des »O«-Wertes innerhalb des ersten Pulsrahmens wird während des Intervalls a'w über den auf den Kontaktbelag 24P umgeschalteten Schalter 24 der Komplementärcode ausgestrahlt. Während des zweiten Pulsrahmens wird innerhalb des Intervalls a 20 wiederum der Codewert »0« ausgesandt. Innerhalb des dritten Pulsrahmens wird der »O«-Wert innerhalb des Intervalls a 30 ausgesandt Es sei angenommen, daß die Kanalnummer, die im /ten Kanal übertragen werden soll, gleich 3 ist. In diesem Fall wird »0« innerhalb al, während des ersten Pulsrahmens ausgesandt Während des zweiten und dritten Pulsrahmens werden für a 2/ und a'₃j jeweils »1 «-Werte übertragen. Damit wird innerhalb dreier Pulsrahmen eine Kanalnummer »011« entsprechend dem Dezimalwert »3« ausgesandt. Dieses Verfahren dient zur Verringerung des Fehlers, der beim Empfang auftreten kann, dabei ist dieses Verfahren so ausgestattet, daß über mehrere Pulsrahmen »1«- oder »0«-Werte des Binärsystems übertragen werden. Innerhalb des ao'-Pulsrahmens einer solchen Rahmengruppe wird ein besonders festgelegter Code dem /ten Kanal zugeordnet Zum Beispiel ist nach der Zeichnung für (ao') im /ten Kanal der Wert »001« moduliert (F i g. 5, Zeile 2). In dem a\'- Pulsrahmen ist im /ten Kanal der Wert »110« aufmoduliert und ebenso in dem ai'-Pulsrahmen (siehe Zeile 3 und 4 in Fig.5). Diese Codegruppen »001« und »110« werden entsprechend den Codewerten »0« und »1« der Kanalnummern festgelegt und in dem abgestimmten Filter des Kanalnummerncodedemodulators 58 auf der Empfangsseite empfangen. Dieser Demodulator 58 trennt das modulierte Signal von dem Pulscode ab, der in dem der Bodenstation A zugeordneten Kanal empfangen wird. Dadurch erkennt der Kanalnummerncodedemodulator 58 die Kanalnummer des empfangenen Kanals, auf die Zeiteinstellschaltung 33 der Sende-Synchronisierschaltung 30 eingestellt war. Diese Kanalnummer wird gespeichert, und gleichzeitig stellt der Demodulator die Kippstufe 44 zurück und gibt ein Modulationsbeendigungssignal an die Kanal-Nummerncode-Steuerschaltung 35 weiter. Dadurch wird die kontinuierliche Aussendung des Pulscodes abgebrochen. Die zuvor dem gesendeten und modulierten Pulscode zugeteilte Einstellung entspricht der in dem Kanal-Nummerncodedemodulator 58 erfaßten Einstellung. Diese Kanalnummer und die Zeiteinstellüng der Zeiteinstellschaltung 33 werden von der Kozinzidenzschaltung 46 erfaßt; ein entsprechender Befehl liegt über die Oder-Schaltung 47 an der Pulscodesteuerschaltung 34 an, damit ein Pulscode nur innerhalb des Kanals, der durch diese Zeiteinstellung erfaßt ist, übertragen wird. In diesem Zustand wird die Wellenform a"nach Fig.3 mit verringerter Sendeleistung ausgestrahlt. Nach Ablauf der Rückkehrzeit 2tas der HF-Wellen von der Relaisstation S wird der integrierende Pulscodedetektor 59 in Gang gesetzt und stellt sicher, daß der Pulscode der Bodenstation A genau innerhalb des zugeteilten Kanals liegt. Wenn eine solche Bestätigung nicht gewonnen werden kann, bedeutet dies, daß der ausgestrahlte Pulscode in einem anderen Kanal liegt. Infolgedessen muß das Synchronisierungseinstellverfahren nach Rückstellung des Steuerzählers 41 wiederholt werden. Wenn dagegen diese Bestätigung gewonnen wird, tritt das Ausgangssignal des integrierenden Pulscodedetektors 59 durch die Und-Schaltung 45 und stellt die Kippstufe 42 zurück. Dadurch wird die Pegelsteuerschaltung 52 so eingestellt, daß die Sendeleistung auf den Nennwert erhöht wird.

Damit kann sich die Bodenstation A auf das Nachrichtenübertragungssystem aufschalten.

Wie im einzelnen beschrieben ist, wird die Zeiteinstellstufe der Sende-Synchronisierschaltung 30 immer wieder nachgeführt, wenn die Relaisstation 5 ihre relative Stellung ändert und sich infolgedessen die Zeitdifferenz zwischen dem Signal ader Bodenstation A und dem Signal m der Mutterstation M ändert, damit diese Zeitdifferenz entsprechend dem Ausgangswert der Zeiteinstellschaltung 14 korrigiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Bitsynchronisierung einer Bodenstation in einem Übertragungssystem mit mehreren Bodenstationen und einem Satelliten als Relaisstation, der im Zeitmultiplexbetrieb mit Mehrfachzugriff derart betrieben wird, daß innerhalb eines von ihm gesendeten Pulsrahmens jeder Bodenstation einer von mehreren Kanälen zugeordnet ist, welcher durch den zeitlichen Abstand gegenüber einem Synchronisiersignal definiert wird, das von einer Mutterstatidn über den Satelliten gesendet wird, und bei dem die Synchronisierung der Sendezeitpunkte der Bodenstation durch einen kontinuierlich mit verminderter Sendeleistung gesendeten und nach Rücksendung vom Satelliten wieder empfangenen Pulscode erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Synchronisierung des über alle Kanäle mehrerer aufeinanderfolgender Pulsrahmen gesendeten Pulscode (a') hinsichtlich eines Zeitfachs (a,]) mit dem empfangsseitig der Bodenstation zugeordneten Kanal Q) eine Pulscode-Steuerschaltung (34) bewirkt, daß sendeseitig der Pulscode in dem der Bodenstation (^zugeordneten Kanal über mehrere aufeinanderfolgende Pulsrahmen hinweg mit einer Kanalnummer moduliert wird, und daß ferner empfangsseitig ein Kanalnummern-Demodulator (59) vorgesehen ist, und daß, sobald die Demodulation dieselbe Kanalnummer ergibt, mit der sendeseitig moduliert wurde, eine Synchronisierschaltung (40) bewirkt, daß die Kanalnummernmodulation des gesendeten Signals beendet wird und die weitere Aussendung von Pulscodes nur noch in dem Kanal Q), in dem die Modulation mit der Kanalnummer vorgenommen wurde, und mit voller Sendeleistung erfolgt.

   40

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art.

   Derartige Synchronisierverfahren sind bekannt [»A Communication Satellite System for Many Users« by R. S. Davies and J. M. Stephenson, Communications Satellite System Technology, AIAA Communications Satellite System Conference, 2.-4. May 1966, S. —694]. Um die hohen Kosten eines Satelliten für die Relaisstation zu rechtfertigen, und zwar sowohl für synchron umlaufende Satelliten in ca. 36 000 km Höhe als auch für asynchron »in mittlerer Höhe« umlaufende Satelliten, kann man die Relaisstation im Zeitmultiplexbetrieb betreiben. Innerhalb eines von der Relaisstation ausgesendeten Pulsrahmens ist jeweils ein bestimmter von mehreren Kanälen, die in ihrer Gesamtheit den Pulsrahmen bilden, einer Bodenstation zugeordnet. Die Sendezeitpunkte der Pulscodes bei einer Bodenstation müssen nun jeweils genau bestimmt werden, um innerhalb des Pulsrahmens, der von der Relaisstation gesendet und von allen Bodenstationen empfangen wird, genau in dem Kanal zu liegen, der dieser Bodenstation zugeordnet ist Da sich jedoch bei einem frei fliegenden Körper wie einem Satelliten stets, also auch im Falle von synchronumlaufenden Satelliten, Lageveränderungen gegenüber den ^: Bodenstationen ergeben, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Sendezeitpunkte der Bodenstationen genau zu bestimmen, d. h. die Pulscodes sind exakt in dem Kanal auszusenden, der nach Empfang und Wiederaussendung/durch den Satelliten in dem von allen Bodenstationen empfangenen Pulsrahmen an der ihm zugeordneten Stelle liegt. Diese Schwierigkeit ist besonders groß bei Beginn des Betriebs einer Bodenstation, da die Einschaltung und die Einstellung au££dip",richtigen Sendezeitpünkte für die Pulscodes erfolgen soll, ohne'die bereits'im Betrieb befindlichen Übertragungskanäle zu stören. Daher hängt die Einsatzfähigkeit eines derartigen Satelliten-Übertragungssystems weitgehend von seiner Fähigkeit ab, die Synchronisation beim Einschalten ohne Störung der bereits bestehenden Betriebsverbindungen herzustellen. Dies erfolgt dadurch, daß eine der Bodenstationen als »Mutter«-Station bestimmt ist, die ständig Pulscodes aussendet, die selbst oder darin enthaltene Synchronisiersignale für die anderen Bodenstationen dazu dienen, die Lage des der eigenen Bodenstation zugeordneten Kanals in dem von der Relaisstation gesendeten Pulsrahmen in vorher festgelegter Weise — also unter Wahrung eines bestimmten zeitlichen Abstandes — zu bestimmen. Diese Bestimmung erfolgt entweder durch Berechnung in einem Computer auf der Grundlage bekannter Daten über die Umlaufbahn bzw. die Position des Satelliten (IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, AES-I, No. 3, December 1965, S. 272 — 282) oder durch Übertragung eines Pilotsignals und direkte Messung der Laufzeit desselben (AIAA Comm. Sat. Syst. Conf., a. a. O., S. 684). Sofern dabei das zur Messung verwendete Signal in dem eigentlichen für die Übertragung des Pulscodes vorzusehenen Band erfolgt, ist es dabei auch bekannt, für dieses Signal ein pseudozufallsmoduliertes Signal einzusetzen, das mit verminderter Leistung gesendet wird.

   Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß bei Beginn des Betriebs einer Bodenstation möglichst schnell und zuverlässig die Bestimmung der richtigen Sendezeitpunkte erfolgen kann.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

   Die Erfindung ist durch die bekannten Anordnungen, bei denen ein moduliertes Signal mit verminderter Leistung ausgesendet und empfangen wird (AIAA Comm. Sat. System Conference), auch nicht nahegelegt, da bei dem bekannten System offen bleibt, wie denn nun im Einzelfall aufgrund der zeitlichen Lage des eingehenden Signals die zeitliche Einstellung des gesendeten Pulscodes erfolgt. Es ist lediglich ausgeführt, daß auf diese Weise die zeitliche Verzögerung zwischen Sendung und Empfang gemessen wird. Bei der Erfindung hingegen erfolgt zunächst eine Synchronisation lediglich hinsichlich eines Zeitfaches in dem kontinuierlich gesendeten Pulscode, während dann dieser — bereits synchronisierte — Pulscode moduliert wird und im Sinne einer Ja/Nein-Entscheidung festgestellt wird, ob eben dasselbe modulierte Signal (Zeitfach-Nummerncode) sich auch wieder bei der Demodulation zu dem bereits vorher durch die genannte Synchronisation festgelegten Zeitfach ergibt.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt

   Fig. 1 die schematische Darstellung eines Satelliten-Zeitmultiplexsystems,

   F i g. 2 die Signalverschachtelung zur Erläuterung der Zeitmultiplextechnik,