DE1923744C3 - Nachrichtenübertragungssystem - Google Patents

Description

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn durch eine Verknüpfung von Bakensignal und Aufrufsignal ein Verschlüsselungssignal für die spezifische Aufrufung der Einzelstationen gebildet ist

Als in dem System zu verwendende Modulationsart hat sich für die Zwecke der Erfindung besonders die Pulsmodulation, insbesondere Pulscodemodulation und Pulsdeltamodulation, erwiesen, vorzugsweise in Form eines verschlüsselten Signals.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen, schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

F i g. 1 zeigt ein Übersichtsbild über ein Nachrichtenübertragungssystem ngch der Erfindung;

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild für die Zentralstation, und

Fig.3 ein Blockschaltbild für eine Boden- bzw. Einzelstation.

Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, befindet sich über dem Erdboden beispielsweise in einer Höhe von etwa 100 m die Zentralstation 1, die mit einer in Richtung auf den Erdboden ausgerichteten Rundstrahlantenne 2 und einer um die Vertikale rotierende Richtantenne 3 versehen ist. Als Rundstrahlantenne dient beispielsweise ein Konusreflektor, der mittels eines Parabolspiegels — wie dargestellt — angestrahlt wird. Als Richtantenne dient ein ellepsoidförmiger Ausschnitt aus einem Parabolid, der mit einem Hornstrahler als Prim,^: rstrahler versehen ist Die Zentralstation wird beispielsweise mittels eines Ballons 4 in der Höhe gehalten, in Verbindung mit einem Halteseil 6, dem ein Stromzuführungskabel zugeordnet ist Das Halteseil ist beispielsweise an einem Lastwagen 5 verankert, was dadurch möglich ist, daß die Zentralstation im allgemeinen ein relativ geringes Gewicht, beispielsweise von 50 bis 100 kg, und demzufolge der Ballon keinen wesentlich höheren Auftrieb hat. Der Lastwagen 5 enthält auch die Stromerzeugungsaggregate, so daß die Zentralstation 1 mit ihrem Zubehör beliebig im Gelände verwendbar ist, vor allem auch hinsichtlirh Her JKu/eiucpn Betriebshöhe einstellbar. Mit disser Zentralstation können innerhalb des von der Rundstrahlantenne strahlungsmäßig bedeckten Empfangsbereichs Einzelstationen bzw. Bodenstationen versorgt werden. In der F i g. 1 sind hierfür die Bodenstationen A, B und C angenommen. Die Bodenstation A ist beispielsweise ein Fahrzeug 7 mit einer auf die Zentralstation 1 ausgerichteten Richtantenne in Form eines Parabolspiegels mit Hornstrahler als Primärstrahler. Der zugehörige radio^frequente Verbindungsweg zwischen A und der Zentralstation 1 ist mit 15 bezeichnet Die Bodenstation B ist ebenfalls ein Fahrzeug, das mit 12 bezeichnet ist und eine Richtantenne U hat, die analog auf die Zentralstation ausgerichtet wurde. Der zugehörige Verbindungsweg trägt die Bezugsziffer 16. Eine weitere Bodenstition ist stationär auf einem Antennenturm 10 vorgesehen und hat die Richtantenne 9.

Die Richtantenne soll eine Strahlungscharakteristik nach Art der bei Radarantennen bekannten cosec²-Funktion haben, d. h. die Antenne stellt sicher, daß die Feldstärke im Nahfeldbereich nicht wesentlich höher ist als im Feldbereich bei gleichzeitig relativ schmalem Strahlungsdiagramm, bezogen auf den durch die Bodenflächen bestimmten Winkelbereich.

Die Wirkungsweise dieses Nachrichtenübertragungssystems ist wie folgt

Über die Rundstrahlantenne wird ein Bakensignal in den gesamten Empfangsbereich ausgestrahlt. Dadurch ist es möglich, daß sich die Einzelstationen A, B und C und weitere nicht dargestellte Stationen auf die Zentralstation ausrichten und hinsichtlich ihrer Pegelverhältnisse einstellen lassen. Sind die Einzelstationcn eingestellt und rotiert die Richtantenne der Zentralstation, so können die gewünschten Verbindungen hergestellt werden. Die Richtantenne 3 sendet bei ihrem Umlauf für jeden kleinen Winkelbereich eine charakteristische Kennziffer aus. Die Breite dieses Winkelbereichs kann beispielsweise zwischen 2° und 5° liegen, jedoch auch hiervon abweichend gewählt werden. Die hierdurch sich ergebenden Winkellagen, bei denen dieses sogenannte Aufrufsignal gesendet wird, sind in

der Fig. 1 mit n, n+\, n+2 n+m angedeutet. Die

Aufrufziffer kann vor allem ein Signal in Form einer Binärzahl sein. Ermittelt beispielsweise die Einzelstation A, die eine Verbindung zur Einzelstation B wünscht, ihr zugehöriges Aufrufsignal n, so sendet sie ihre Information während der kurzen Verbindungszeit zwischen A und der Zentralstation 1 zu der Zentralstation. Diese Zeit ist relativ kurz, auch wenn die Richantenne relativ langsam, beispielsweise mit einigen 100 Umdrehungen pro Minute, rotiert. Die von A zu sendende Information wird zunächst in A gespeichert und dann zeitlich stark komprimiert und während der kurzen Verbindungszeit an die Zentralstation 1 gegeben. Der Information wird dabei in A die Bestimmungsadresse B vorgeordnet. In der Zentralstation 1 wird dieses von A empfangene Signal gegebenenfalls nach Entzerrung oder Regenerierung über die Rundstrahlantenne 2 ausgesendet und gelangt somit zu sämtlichen Bodenstationen. Die bestimmungsgemäße Station B wird jedoch wegen der vorgeordneten Andresseninformation unmittelbar angesprochen und nimmt die zeitlich komprimierte Information auf. In B wird die zeitliche Komprimierung rückgängig gemacht und die Information an den entsprechenden an B angeschlossenen Teilnehmer abgegeben. Die Verbindung der Gegenrichtung (B nach A) wird in gleicher Weise hergestellt. Sowohl bei A als auch bei Boder Cbraucht dabei picht nur ein einzelner Telefoniekanal oder Telegrafiekatial vorzuliegen, sondern es können dort auch mehrere Kanäle zusammengefaßt sein. A, B oder C können demzufolge für sich wieder Vermittlungsstationen sein, die in üblicher Weise ihre Teilnehmer versorgen.

Die Auflösung der zeitlichen Komprimierung muß nicht zwingend in der empfangsseitigen Bodenstation erfolgen, sondern kann auch teilweise oder allein in der Zentralstation 1 geschehen. In diesem Fall ist in der Zentralstation 1 das empfangene aus den Signalen der winkelversetzt abgetasteten Einzelstationen gebildete Zeitmultiplexsignal zur Aussendung z. B. in ein entsprechendes Frequenz- oder Codemulitplexsignal umzusetzen.

Die F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Zentralstation 1 für den Fall, daß die zeitliche Dehnung der Information ausschließlich in der empfangsseitigen Bodenstation vorgenommen wird, also in der Zentralstation entfällt. Die Zentralstation hat einen für alle hochfrequenten Schwingungen gemeinsamen Hochfrequenzgenerator vorzugsweise hoher Frequenzstabilität, wie z. B. einen quarzstabilisierten Oszillator 17. Der Oszillator 17 speist den eigentlichen Sender 18, an dessen Ausgang über eine Gabelschaltung 19 die Rundstrahlantenne 2 angeschaltet ist. Die Gabelschaltung 19 dient der Zusammenführung des Ausgangssignals des Senders 18 mit dem des Bakensenders 20. Die Frequenz des Bakensenders unterscheidet sich von der

für die Informationsübertragung vorgesehenen radiofrequenten Schwingung. Für eine Ausführungsform der Erfindung wurde für den Sender 18 eine Frequenz von 10 GHz und für den Bakensender 20 eine Frequenz von 10,1 GHz in Betracht gezogen. Das vom Bakensender 20 in die Gabelschaltung 19 eingespeiste Signal ist eine hinsichtlich ihrer Amplitude konstante Radiofrequenzschwingung, die jedoch in ihrer Phase mit einem bestimmten Code moduliert sein kann, um dieses Bakensignal in den Bodenstationen gegen Störungen durch einen Dauerstrichsender od. dgl. unterscheidbar zu machen. Dieser Code ist damit eine Art Kennsignal für die jeweilige Zentralstation. Vom Generator 17 wird der Bakensender 20 mitgesteuert.

Der Aufrafsender 21, der ebenfalls von 17 radiofre- 1; quent versorgt wird, gibt eine Aufrufinformation im Sinne der Information n, n,+ \ ...n+m beim Umlaufen der Richtantenne 3 ab. Diese Information wird vom Antennenantrieb 3' abgeleitet und dem Aufrufsender 21 zugeführt zur Modulation des von 21 abgegebenen Signals. Dieses gegen die Radiofrequenz von 20 vorzugsweise gering frequenzversetzte Aufrufsignal gelangt über die Antennenweiche 22 zur Richtantenne 3 und wird über diese ausgesendet.

Die über die Richtantenne 3 empfangenen Signale gelangen über die Antennenweiche 22 zum eigentlichen Radiofrequenzempfänger 23. An den Radiofrequenzempfänger 23 schließt sich beim Ausführungsbeispiel ein Regenerator 24 an, da für das Ausführungsbeispiel angenommen ist, daß die zu übertragende Information mittels Pulscodemodulation übermittelt wird. Die über 24 regenerierte Pulsfolge gelangt als Modulation zum Sender 18 und über die Antennenweiche 19 zur Rundstrahlantenne 2. Zusätzlich kann gegebenenfalls vom Empfänger 23 eine Frequenzfeinnachregelung 25 für den an sich frequenzstabilen Oszillator 17 auf die Frequenz einer als Bezug dienenden Bodenstation vorgesehen werden. Die Empfangsfrequenz der über die Richtantenne 3 aufzunehmenden Signale unterscheidet sich im Regelfall um einen vorzugsweise geringen Frequenzwert wie 50 MHz von der Sendefrequenz des Senders 18, wenn dieser im Bereich um 10 GHz arbeitet.

Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Blockschaltbild einer Bodenstation ist eine Richtantenne 8 vorgesehen. An die Richtantenne 8 ist über eine Antennenweiche 26 sowohl der Bodenstationssender 27 als auch der für die Informationsaufnahme bestimmte Empfänger 28 der Bodenstation angeschaltet. Zusätzlich ist noch ein Bakensignalempfänger 29 an die Antennenweiche 26 angeschaltet. Für die Bodenstation ist angenommen, daß nur ein Teilnehmer mit einer Sprechmöglichkeit Tn und einer Hörmöglichkeit Tn' vorgesehen ist Das über die Sprechmöglichkeit Tn gewonnene Analogsignal wird in einem Analog-Digital-Umsetzer 30 in ein Digitalsignal, insbesondere in ein Pulscodesignal, in an sich bekannter Weise umgesetzt Die über den Empfänger ankommenden Zeichen werden in einem Digital-Analog-Wandler 31 in ein Analogsignal umgewandelt Zum Ruf der gewünschten Gegenstation ist ein Teilnehmerwähler 32 vorgesehen, der bei seiner Betätigung ein der bestimmten Adresse entsprechendes Signal abgibt Dieses Signal wird in einen Pufferspeicher 33 eingegeben, und zwar zeitlich vorgeordnet vor der eigentlichen Information, die von 30 her als Binärsignalfolge im Pufferspeicher 33 eingeschrieben wird. Kommt die Verbindung zwischen der betrachteten Bodenstation und der Zentralstation 1 zustande, so wird mittels eines wesentlich schneller als der Umlaufverteiier 34 umlaufenden Abtasters 35 die im Pufferspeicher 33 gespeicherte Information an den Sender 27 abgegeben und von diesem über die Antennenweiche 26 und die Antenne 8 zur Zentralstation 1 gesendet. Die von 8 empfangenen entsprechend zeitlich komprimierten Empfangssignale werden zufolge der Auswertung in dem Adressendecoder 36 daraufhin überprüft, ob sie für diese Bodenstation bestimmt sind oder nicht. Ist diese Bestimmung gegeben, so gibt der Adressendecoder 36 den Umlaufverteiler 37 frei, der die zeitlich komprimierte Binärinformation in den Pufferspeicher 38 eingibt. Von diesem kann sie dann mit wesentlich geringerer Abtastgeschwindigkeit über den Abtaster 39 für den Digital-Analog-Wandler 31 aufgenommen werden. Hinsichtlich der Umlauf- bzw. Abtastgeschwindigkeiten ist folgendes zu beachten:

Nimmt man beispielsweise an, daß die Analog-Digital-Umwandlung in 30 mit einer Abtastfrequenz von 8 kHz erfolgt, so werden von der Analogspannung Abtastproben im Zeitabstand von 125u£ abgeleitet. Beträgt die Verbindungszeit zwischen der Bodenstation und der Zentralstation bei einem Umlauf etwa 100 \is und ist die Verbindung periodisch alle 100 ms vorhanden, so müssen alle bit die in der Zeit von 100 ms anfallen, und zwar inklusive der Adresseninformation, gegebenenfalls mit zusätzlicher Redundanz zur Erhöhung der Sicherheit in den erwähnten 100 μβ durch den Abtaster 35 aus dem Pufferspeicher 33 ausgelesen werden. Für dieses Zahlenbeispie) ist es also lediglich erforderlich, sicherzustellen, daß der Umlaufverteiler 34 die einzelnen bit aus einem Zeitintervall, das jeweils einem Antennenumlauf entspricht beim Beispiel also 100 ms, in den hierfür ausreichend zu bemessenden Pufferspeicher einschreiben kann, und daß der Abtaster 35 so schnell umläuft, daß er alle diese bit mit guter Sicherheit in den 100 μ5 ausliest Für die entsprechenden Verteiler 37, 39 in Verbindung mit dem Pufferspeicher 38 gilt diese Bedingung entsprechend. Beim Blockschaltbild der Fig.3 ist auch noch die Auswertung des Bakensignals angedeutet Es geschieht dies durch der Empfang des Bakensignals im Empfänger 29, von dessen Ausgang über einen Richtungsdetektor 40 ein Signal für Jie automatische Antennennachführung 41 abgeleitet wird. Es kann dies eine an sich bekannte Minimum-Maximum-Peilung sein oder ein entsprechendes Monopulsverfahren. Des weiteren wird vom Empfänger 29 eine Decodierschaltung 42 für das Aufrufsignal gespeist da; den Abtaster 35 steuert, damit dieser in der kurzer Verbindungszeit zwischen Bodenstation und Zentralstation seinen raschen Umlauf vollzieht Der Taktimpuh für die Aufrufdecodierschaltung 42 wird von einei stationseigenen Ablaufsteuerung bzw. einem entsprechenden Taktgenerator 43 gesteuert, der zugleich der Analog-Digital-Umsetzer 30 und den Digital-Analog-Umsetzer 31 speist ebenso wie die Pufferspeicher 33,3i und die Umlaufverteiier 34 und 39.

Ist im Einzelfall eine Verschlüsselung der zi übertragenden Information erforderlich, so kann mi Vorteil der Verschlußler dem Analog-Digital-Umsetzei 30 zu- insbesondere nachgeordnet und der Entschlußlei dem Digital-Analog-Umsetzer 31 zu- insbesonden vorgeordnet werden.

Weiterhin empfiehlt es sich, von der Einzelstation nui dann zur Zentralstetion 1 zu senden, wenn dei angeschlossene Teilnehmer tatsächlich spricht Dies« Technik ist an sich bekannt und wird mit »voice-activa ted«-Übertragung bezeichnet

Anstelle des in Fig. 1 gezeigten Ballons kann mi

Vorteil auch ein Turm oder ein frei oder gefesselt fliegender Hubschrauber vorgesehen werden. Bei Verwendung eines Hubschraubers kann mit Vorteil in einem Rotorflügel die Richtantenne mit eingebaut werden, z. B. in Form einer Schiitzantennen- oder Dipolantennenkombination.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Nachrichtenübertragungssystem mit einer Zentralstation und einer größeren Anzahl von Einzelstationen, die über die Zentralstation wahlweise miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentralstation(1) ein Sende-Empfangs-Gerät vorgesehen ist, von dem der Empfänger über eine um die Bezugsachse des Systems rotierende Richtantenne (3) periodisch auf die im örtlichen Bereich gelegenen Einzelstationen (A. B, ^zeitlich nacheinander aufschaltbar ist,daß in den Einzelstationen Sende-Empfangs-Geräte vorgesehen sind, deren Sender vorzugsweise über eine Richtantenne (8) mit der Empfangsantenne (3) der Zentralstation in dem kurzen Aufrufintervall in Verbindung stehen und die zwischenzeitlich bei ihnen angefallene und gespeicherte an die Zentralstation weiterzugebende Information in Form einer zeitlich komprimierten Information übermittelt, daß ferner der Zentralstation als Sendeantenne eine Rundstrahlantenne (2) und/oder die auch für den Empfang benutzte Richtantenne vorgesehen ist, über die von Einzelstationen zeitlich versetzt ankommende Informationen in den örtlichen Gesamtbereich, gegebenenfalls frequenzversetzt, ausgestrahlt werden, unter Zwischenschaltung von die zeitliche Komprimierung rückgängig machenden Mitteln in der Zentralstation und/oder in der jeweils bestimmungsgemäßen Einzelstation und daß in der Zentralstation ein Bakensignalsender (20) vorgesehen ist, der der Einstellung insbesondere der Antenne und der Pegelverhältnisse der Einzelstation auf die Zentralstation dient und vorzugsweise über die Rundstrahlantenne abstrahlt.

2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zeitlich komprimierten Information eine Bestimmungsadresse zugeordnet insbesondere vorgeordnet ist.

3. Nachrichtungübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bakensignal ein impulsmoduliertes Signal vorgesehen ist.

4. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Aufrufsignalsender (21) in der Zentralstation (1) vorgesehen ist, der vorzugsweise über die rotierende Richtantenne (3) der Zentralstation abstrahlt und jeweils die Information der Einzelstationen (A, B, C) entsprechend der umlaufenden Abtastrichtung zeitlich versetzt nach Art eines Zeitmultiplexrahmen abruft.

5. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Verknüpfung von Bakensignal und Aufrufsignal ein Verschlüsselungssignal für die spezifische Aufrufung der Einzelstationen (A, B, C) gebildet ist.

6. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im System verwendete Modulationsart eine Pulsmodulation, insbesondere Pulscodemodulation oder Pulsdeltamodulation, ist, vorzugsweise in Form eines verschlüsselten Signals.

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)ie Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenüber- ^ungssystem mit einer Zentralstation und einer größeren Anzahl von Einzelstationen, die über die Zentralstation wahlweise miteinander in Verbindung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nachrichtenübertragungssystem zu schaffen, bei dem unter Verwendung einer relativ hoch gelegenen. Zentralstation frei wählbare Nachrichtenverbindungen zwischen einer größeren Anzahl von Bodenstationen möglich sind. Dabei soll zusätzlich sichergestellt sein, daß beim Auftreten von störenden Sendern im Bodenbereich die Störung des Gesamtsystems in einem erträglichen Rahmen verbleibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Zentralstation ein Sende-Empfangs-Gerät vorgesehen ist, von dem der Empfänger über eine um die Bezugsachse des Systems rotierende Richtantenne periodisch auf die im örtlichen Bereich gelegenen Einzelsiationen zeitlich nacheinander aufschaltbar ist, daß in den Einzelstationen Sende-Empfangs-Geräte vorgesehen sind, deren Sender vorzugsweise über eine Richtantenne mit der Empfangsantenne der Zentralstation in dem kurzen Aufrufintervall in Verbindung stehen und die zwischenzeitlich bei ihnen angefallene und gespeicherte an die Zentralstation weiterzugebende Information in Form einer zeitlich komprimierten Information übermitteln, und daß in der Zentralstation als Sendeantenne eine Rundstrahlantenne und/oder die auch für den Empfang benutzte Richtantenne vorgesehen ist, über die von Einzelstationen zeitlich versetzt ankommende Informationen in den örtlichen Gesamtbereich, gegebenenfalls frequenzversetzt, ausgestrahlt werden, unter Zwischenschaltung von die zeitliche Komprimierung rückgängig machenden Mitteln in der Zentralstation und/oder in der jeweils bestimmungsgemäßen Einzelstation und daß ein Bakensignalsender vorgesehen ist, der der Einstellung insbesondere der Antenne und der Pegel Verhältnisse der verschiedenen Einzelstationen auf die Zentralstation dient und vorzugsweise über die Rundstrahlantenne abstrahlt.

Vnrtpilhaft u/irrl iprler 7pitlirh l/nmnpimiprten infnr.

mation eine Bestimmungsadresse zugeordnet, insbesondere vorgeordnet.

Für das bakensignal empfiehlt sich ein impulsmoduliertes Signal, wobei die Impulsmodulation auch durch Phasenumtastung des dauernd gesendeten Bakensignals übertragen werden kann.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zusätzlich ein Aufrufsignalsender in der Zentralstation vorgesehen ist, der vorzugsweise über die Empfangsrichtantenne der Zentralstation abstrahlt und jeweils die Information der Einzelstationen entsprechend der umlaufenden Abtastrichtung zeitlich versetzt abruft. Für dieses Aufrufsignal kann der gleiche Träger wie für das Bakensignal vorgesehen werden. In diesem Fall ist das Bakensignal mit einer dem Aufrufsignal entsprechenden Information zu modulieren, wobei daran gedacht ist, den durch einen Umlauf der Richtantenne gewonnenen Zeitabschnitt wie einen Zeitmultiplexrahmen zu behandeln, dessen einzelne Kanäle durch kleine Winkelsektoren gebildet werden, die eine entsprechende Kennziffer zugeordnet erhalten, die charakteristisch für das Aufrufsignal des einzelnen Winkelsektors ist. Empfängt dann beispielsweise eine Bodenstation die Aufrufsignale aus mehreren benachbarten Winkelbereichen, beispielsweise weil sie sich im Nahfeld der Zentralstation befindet, so kann sie sich den jeweils nächsten freien Winkelsektor bzw. den jeweils nächsten freien Zeitabschnitt im Zeitmultiplexrahmen für die Abwicklung der Verbindung reservieren.