DE1949351B2 - Funktelefoniesystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Funktelefoniesystem zur Übertragung von Nachrichten mittels digitaler Signale, wie mittels pulscode- oder pulsdeltamodulierter Signale, bei dem die Antenne für den

as Empfänger sich in einem Gebiet befindet, in dem sich mehrere refiektierte elektromagnetische Wellen vom gleichen Sender überlagern, bei dem die miteinander korrespondierenden Stationen als mobile Anlagen ausgebildet sind.

Beim Empfang elektromagnetischer Wellen im Gebiet diffuser Reflexion treten häufig durch Ausiöschungvon Wellenzügen an bestimmten Empfangsorten sehr starke selektive Schwundeinbrüche auf, die selbst bei der digitalen Nachrichtenübertragung die Signalverständlichkeit unmöglich machen. Dies ist besonders beim mobilen Betrieb von Sendern und/ oder Empfängern feststellbar und insbesondere in Gebieten, bei denen das Empfangssignal wegen mangelnder Sicht zum Sender nur noch auf durch Refle-

xionen gegebenen Umwegen eintrifft. Man hat jedoch festgestellt, daß auch an diesen Orten monimaler Empfangsfeldstärke dann wieder ein besserer Empfang möglich ist, wenn der Sender mit einer der ursprünglichen Frequenz benachbarten Trägerfrequenz

arbeitet. Bei Funktelefoniesystemen, bei denen Gegensprechverkehr notwendig ist, kann jedoch auch bei Ausweitung dieser Erkenntnis keine Verständigung zwischen beiden Stationen erfolgen, da zur Absprache eines Frequenzwechsels, selbst wenn es aus frequenz-

planungstechnischen Gründen möglich wäre, auf eine neue Frequenz umzuschalten, bei der eine Verbindungsaufnahme u.U. möglich wäre, eine vorhergehende Verständigung zwischen beiden Teilnehmern Voraussetzung ist. Ferner ist Voraussetzung für den

freien Frequenzwechsel, daß in der Frequenz genügend abweichende Leerkanäle zur Verfügung stehen, damit durch probeweises Ausweichen auf einen dieser Kanäle festgestellt werden kann, welche Trägerfrequenz eine erneute Verständigung ermöglicht.

Durch die deutsche Patentschrift 877 325 ist es bekannt, insbesondere für ein sogenanntes Troposcattersystem, die Richtwirkung, also die Bündelungsschärfe der Sende- oder Empfangsantenne, so aufeinander abzustellen, und zwar über eine drahtlose Rückverbindung vom Sender zum Empfänger, daß immer ein möglichst schwundfreier Empfang möglich ist. Die Wirkung beruht dabei darauf, daß der Empfangsschwund bei Kurzwellen, besonders bei Dezime-

litstraWverbindungen, durch Veränderung der [tmaspbüre «wischen Sender und Empfänger verur-"(it wird. Es tat bei diesem Gegenstand daran geht, durch Veränderung des Abstrahlwinkels vorweise gegen die Horizontale, die Ablenkung des lU8tranJs,die dieser durch Vorgänge in der Atraophäre, z. B. im unteren Teil der Troposphäre erfährt, ettgehend aufzuheben, und zwar nicht nach dem Ge_rrfuspunkt maximaler Empfangsfeldstärke, sondern offenbar nach dem Gesichtspunkt minimalen Rauliens im Empfangssignal. Mit einer solchen Einrichng könnte jedoch das oben geschilderte Problem ch nicht gelöst werden, da die Strahlungsverhältse für die bodennahe Übertragung anders gelagert I als bei Abstrahlungen über die Troposphäre. Ins- srtdere kann das Problem nicht allein durch Vererung der Bändelungsschärfe der Antenne gelöst erden.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1227959 ist ferner ein Verfahren zur Nachsteuerung der Polarisationsebene der Richtantennen für Gegensprechfunk-Nachrichtenverbindungen zwischen Bodenstationen über künstliche Erdsatelliten als Relaisst Ilen bekannt, bei der sende- und/oder empfangsseitig bei den Antennen die Polarisation so geändert wird, daß optimale Übertragungsverhältnisse gewährleistet sind. Es ist dabei auch vorgeschlagen, die Nachstellung der Polarisation über zusätzliche Verständigungen zwischen Sender und Empfänger einzustellen oder auf der Sendeseite mehrere unterschiedliche, in ihrer Frequenz eng benachbarte Pilotfrequenzen mit verschiedenen Polarisationsrichtungen auszustrahlen und dann durch empfangsseitigen Vergleich zwischen den einzelnen Polarisationen die mit den optimalen Übertragungsverhältnissen zu ermitteln und der Sendeseite mitzuteilen. Auch durch Anwendung dieser Maßnahme allein könnten die beim Erfindungsgegenstand vorliegenden Probleme nicht im ausreichenden Maße gelöst werden, da hei den vorliegenden Verhältnissen es einerseits nicht in erster Linie darauf ankommt, die optimale Polarisation zu finden. Ferner ist es ja bei den vorgegebenen Verhältnissen von Anfang an meist nicht möglich, eine zur Antenneneinstellung notwendige Rückverbindung zwischen Sender und Empfänger herzustellen, vielmehr muß zunächst ein Suchvorgang eingeleitet werden, ob überhaupt eine Übertragung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System anzugeben, das auch unter den obigen schwierigen Empfangsbedingungen eine bessere Nachrichtenübertragung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Funktelefoniesystem zur Übertragung von Nachrichten mittels digitaler Signale, wie mittels pulscode- oder pulsdeltamodulierter Signale, bei dem die Antenne für den Empfänger sich in einem Gebiet befindet, in dem sich mehrere reflektierte elektromagnetische Wellen vom gleichen Sender überlagern, bei dem die miteinander korrespondierenden Stationen als mobile Anlagen ausgebildet sind, gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender z. T. an sich bekannter Merkmale gelöst:

a) Die Antenne der Empfangsstation besteht aus einer Gruppenanordnung, deren Richtwirkung einen winkelmäGig eng begrenzten Raum umfaßt,

b) das Diagramm der Antenne ist mittels elektronischer Schalter einstellbar, so daß eine in einem Raumgebiet umlaufende Vorzugsempfangsrichtung entsteht,

c) durch eine Einstelleinrichtung wird in gewissen, vorzugsweise periodischen Zeitabständen die

s Diagrammeinstellung für optimalen Empfang hinsichtlich Feldstärke und/oder richtiger Wiedergabe der Nachrichten gesucht,

d) durch em Testsignal, das bei allen Stationen gleich und leicht lesbar ist und das während der

« Zeit des Sucbens ausgesendet wird, wird die Antenneneinstellung für optimalen Empfang festgestellt.

Vorteilhaft wird hierzu die Testimpulsfolge von einer an sich im System vorhandenen Verscblüsselungs-

einrichtung (Kryptologieeinrichtung) für die digitalen Signale erzeugt.

Zur Optimierung der Signalübertragungsverhältnisse ist es zweckmäßig, wenn das Antennendiagramm der sendenden und/oder empfangenden Station während des Suchvorgangs für die optimalen Empfangsbedingungen Bereiche horizortaler, vertikaler und zirkularer Polarisation überstreLat.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn während des Suchvorgangs nach der optimalen Empfangsrichtung für

as den Fall, daß der Prüfvorgang eine fehlerhafte Nachrichtenübertragung ergibt, ein oder mehrere weitere Suchvorgänge durch eine Rückmeldung von Seiten der Empfangsstation zur Sendestation angeregt werden, und zwar mit in Schritten veränderter Richtcharakteristik des Antennendiagramms der Sendeseite.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Rückmeldung der Empfangsstation mit gegenüber der normalen Nachrichtenübertragung wesentlich geringerer Bitrale/sec.

erfolgt, und daß der Empfänger der Sendestation nach der Aussendung der Testimpulsfolge automatisch auf Empfang mit der obigen Bitrate angepaßter geringerer Bandbreite geschaltet wird, und daß gegebenenfalls notwendige weitere Rückmeldunger zwischen beiden Stationen ebenfalls mit langsamer Bitrate/sec. und geringer Empfangsbandbreite vorgenommen werden.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der gleiche Nachrichteninhalt auf verschiedenen Radio-Trägerfrequenzen mehrfach ausgesendet wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auch im Gebiet diffuser Refle.^on, z. B. innerhalb geschlossener Ortschaften an jedem beliebigen Ort der Empfang einer zwar gegebenenfalls reflektierten oder

mehrfach reflektierten Welle mit einwandfrei zu entzifferndem Signalinhalt möglich ist, wenn ein**. Richtantenne verwendet wird, die selbsttätig ihr Diagramm, und rwar innerhalb eines weiten Bereiches und möglichst auch innerhalb mehrerer Polarisatiomsrichtungen, die Richtung optimaler EmpfangsfeldMärke suchend verändert. Während dieser Zeit des Suchens wird zweckmäßig von der Sendeseite zwischen der eigentlichen Nachrichtenübertragung eine leicht erkennbare und nach dem Passieren der Kryptologieeinrichtung stets gleichbleibende Testimpulsfolge ausgesendet. Die optimale. Ausrichtung des Antennendiagramms wird bevorzugt nach den Feldstärkeverhältnissen vorgenommen, kann jedoch auch in Ausnahmefällen nur nach der an Hand des Testprogrammes feststellbaren Übertragungsqualität vorgenommen werden. Durch dieses Vorgehen läßt sich bereits in einem Großteil der Orte mit schlechten Empfangsbedingungen, also nicht direkter Sicht zum

Sender, eine einwandfreie Signalübertragung erreichen. Es ist vorteilhaft, zusätzlich noch - nach Art des Transceiverbetriebs auf Gleichwelle - eine Rückmeldung von der Empfangs- zur Sendeseite und/oder umgekehrt vorzusehen, die der Gegenstation mitteilt, daß der Empfang des normalen Testprogramms in keinem Fall für eine gute Nachrichtenübertragung ausreichend ist. Diese Rückmeldung kann dann mit einiger Sicherheit vorgenommen werden, wenn in solchen Fällen die Übertragung mit geringerer Bitrate/ see. (im folgenden Text einfachheitshalber nur mit Bi' träte bezeichnet) und kleinerer Empfängerbandbreite vorgenommen wird. Auf diese Mitteilung hin kann der Sender seine Frequenz und/oder sein Antennendiagramm so lange in Schritten verändern, bis die Empfangsstation guten Empfang meldet, d. h. daß nun eine Nachrichtenübertragung mit höherer Bitrate/sec. möglich ist. Die Durchführbarkeit eines solchen Systems ist deshalb gegeben, da bereits mit geringem Aufwand mit Schaltdioden arbeitende Umschaltsysteme für die Diagrammeinstellung von mit mehreren Elementen ausgestatteten Sende- oder Empfangsantennen erstellbar sind.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt zur Veranschaulichung des Sachverhaltseine Funktelefuniestation, bestehend aus dem Erzeuger für die Hochfrequenz G, einem Modulator M und einer Abstimmeinrichtung AE zur Einstellung der Sendefrequenz des Generators G. Der Antennenanschluß des Hochfrequenzsenders führt über einen Mehrwegeschalter S, der hier der Einfachheit halber als mechanischer Schalter dargestellt ist, auf ein Antennensystem, z. B. mit mehreren Einzelstrahlern. Ein solcher Fall ist in der Fig. 1 dargestellt, bei dem ein Schalter 5 über ein Ahschirmblech AB in ihrem Strahlungsverhalten weitgeh-.nd voneinander getrennte Einzelstrahler 51 bis 54 spetsi. Es werden so der Reihe nach ein und zeitweise auch zwei nebeneinander liegende Einzelstrahler gleichzeitig gespeist, um eine rotierende Richtcharakteristik zu erzielen. Zwei Stellungen des Schalters sind in der Figur beispielsweise dargestellt. Bei der ausgezogenen Schaltstellung befindet sich der Generator im Kontakt mit dem Einzelstrahler S2 allein. Bei der gestrichelt gekennzeichneten Schaltstellung sind die Antennensysteme 51 und 54 parallel angeschaltet Wie durch den die Drehrichtung anzeigenden Pfeil, die strichpunktierte Linie und die Steuereinheit STE angedeutet, wird der Schalter durch die Einrichtung STE in Rotationsrichtung in einzelnen Schritten weitergeschaltet. Die Steuereinheit wird vorzugsweise als elektronische Schaltung ausgeführt, ebenso wie der als mechanischer Schalter dargestellte Schalter 5.

Es ist auch, um ein weiteres Beispiel zu nennen, an ein System gedacht, bei dem, wie in der Fig. 2 dargestellt, auf einem trommeiförmigen Isolierkörper Tr, beispielsweise nach Art der gedruckten Schaltungen Einzeldipole 51 bis 54 rotationssymmetrisch aufgebracht sind, die über einstellbare Laufzeitglieder Ll bis L4 vom Generator her gemeinsam gespeist sind. Die Steuerung der Laufzeit für diese Glieder geschieht über die Steuereinrichtung STE in dem Sinne, daß wie bei der F i g. 1 ein Antennendiagramm mit umlaufender Richtcharakteristik entsteht. Es ist so, wie in der Fig. 3 angedeutet möglich, daß die Antenne A, deren Diagramm mit D angedeutet ist, eine in Schritten in Rotationsrichtung (angedeutet durch den Pfeil, fortschaltbare umlaufende Richtcharakteristik er zeugt.

Der Schalter 5 besteht zweckmäßig aus elektrant sehen Elementen, z. B. spannungsgesteuerten Schaltdioden, deren Schaltspannungen periodisch so verändert werden, daß die gewünschte Rotation de; Antennendiagramms erzielt wird. Eine weitere Möglichkeit für die Erzeugung einer solchen umlaufenden

to Richtcharakteristik besteht in der Verwendung sogenannter »Phased array«-Antennen. Es sind auch andere bekannte Mehrfachantennensysteme (»integrierte Antennensysteme«) für die Erzeugung des gewünschten Diagramms verwendbar.

Dieses Antennensystem kann in analoger Form auch bei der Empfangsstation verwendet werden, d. h. daß dann an Stelle des Hochfrequenzgenerators der Empfänger mit Abstimmeinrichtung und Demudolator tritt.

so Das Antennensystem kann jedoch für höhere Ansprüche auch wesentlich komplizierter aufgebaut sein, wodurch sich erreichen läßt, daß mit einem entsprechend ausgebildeten periodischen Schalter 5 die Hauptkeule des Antennendiagramms nicht nur in ei-

ss ner horizontalen Ebene rotiert, sondern daß das Antennendiagramm gleichzeitig, insbesondere im Stadt-Bereich und in gebirgigem Gelände, in periodischer Folge auch in der Vertikale verändert wird, wodurch bei mehreren Umläufen ein sektorförmiger Raum

überstrichen wird. Ferner ist es in manchen Fällen von Vorteil, das Antennendiagramm periodisch so umzuschalten, daß auch zirkulär polarisierte oder beliebig vertikal oder horizontal polarisierte Wellen nach automatischer wechselseitiger Absprache zwischen den Stationen optimal von den Antennen aufgenommen bzw. gesendet werden.

Wird nun ein derartig aufgebautes Funktelefoniesystem in einem Gebiet diffuser Reflexion der zu empfangenden elektromagnetischen Wellen betrieben und erfolgt auf der Empfängerseite eine entsprechend schnelle Auswertung der Empfangsfeldstärke abhängig von der Richtung der Hauptkeule des Antennendiagramms, so wird diese Einrichtung bereits nach einem oder spätestens nach mehreren Umläufen die Richtung feststellen, aus der die zu empfangenden elektromagnetischen Wellen mit maximaler Feldstärke einfallen. In solchen Gebieten mit diffuser Reflexion der elektromagnetischen Weiien, z.B. im Häusermeer einer Großstadt, ist nämlich häufig ein

relativ guter Empfang eines nicht im Sichtbereich der Empfangsantenne liegenden Senders über eine oder gegebenenfalls mehrere sich phasenrichtig addierende Komponenten reflektierter Energieanteile der ausgesendeten Wellen möglich. Wird nun gemäß dem Vor-

schlag nach der Erfindung diese Tatsache ausgenutzt und ist der Bitfluß der Nachrichtenübertragung gegenüber der Umlaufdauer für den Suchvorgang für die optimalen Empfangsbedingungen nicht allzu groß, so können gegebenenfalls unter geringen Verlusten

an Nachrichteninhalt oder besser während Sprechpausen weitere, die optimale Antermenausrichtung korrigierende Suchvorgänge zwischengeschaltet werden.

Der materielle Aufwand für ein derartiges System

mag zunächst hoch erscheinen, er ist es jedoch im allgemeinen aus folgenden Gründen nicht. Einerseits werden derartige Funktelefoniesysteme zwischen Stationen, von denen wenigstens eine mobil ist, beispiels-

weise des öffentlichen Landfunks, oder bei militärischen Einrichtungen, an sich schon einen relativ hohen Aufwand bei der sendenden oder empfangenden Station haben, denn es ist ja in den meisten Fällen notwendig, die ausgesendeten Signale in einer verschlüsselten Pulsmodulation, z. B. in Pulsdeltamodulation zu modulieren, damit nicht jedermann ohne weiteres ein Abhöre« des Nachrichtentextes möglich ist. Meist ist hierzu eine Kryptologieeinrichtung, d.h. eine Einrichtung zur Verschlüsselung der Digitalsignale vorgesehen. Diese arbeitet im allgemeinen nach der Art eines elektronischen Rechners, der den ausgesendeten Signalen eine bestimmte Programmfolge vorschreibt. Diese Verschlüsselungseinrichtung kann ohne Schwierigkeiten im allgemeinen auch dazu herangezogen werden, in gewissen Zeitabständen das periodische Absuchen der optimalen Empfangsbedingungen zu veranlassen. Letzteres ist besonders dann wichtig, wenn sich das Fahrzeug während der Übertragung bewegt, so daß gegebenenfalls eine relativ häufige und schnelle Korrektur des Antennendiagramms zum Aufsuchen der optimalen Empfangsbedingungen wünschenswert ist.

Wenn es erforderlich ist, daß auch während der Umlaufzeit des Antennendiagramms keinerlei Nachricht verlorengeht, ist es zweckmäßig, wenn Sender und Empfänger so durch eine Synchronisiereinrichtung (abgeleitet von der Kryptologieeinrichtung) gesteuert werden, daß (während des Umlaufes) von der Sendeseite eine feststehende Testimpulsfolge in periodischen Zeitabständen ausgesendet wird, die auf der Empfängerseite leicht als solche durch dessen Sucheinrichtung erkannt werden kann. Es ist, ähnlich wie bei Fernsehsystemen, dadurch leicht möglich, durch die Kryptologieeinrichtung auf der Sendeseite den Rhythmus des Ansuchens auf der Empfangsseite ohne Rückmeldung zu synchronisieren. Diese Testimpulsfolge kann dann auch auf der Empfängerseite hinsichtlich der Feldstärke und/oder der richtigen Wiedergabe, d.h. hinsichtlich der Empfangsbedingungen, besser ausgewertet werden als der Nachrichtenfluß. Es ist vor allem vorgesehen, die Aussendung der Testimpulsfolge ohne Unterbrechung des Nachrichtenflusses vorzunehmen. Dazu ist lediglich erforderlich, die digitalisierte Nachricht sendeseitig zeitlich etwas zu verkürzen und zu speichern und empfangsseitig wieder zu dehnen, so daß ein Zeitraum für die Einblendung der lestimpulsfolge frei bleibt. So kann z. B. während jeder Sekunde eine Testimpulsfolge von einigen ms Zeitdauer ausgesendet werden und gleichzeitig zur optimalen Ausrichtung des Anteimendiagrantms verwendet werden.

Durch die Anwendung der vorbezeichneten Mittel läßt sich besonders beim Vorliegen diffuser Reflexionen im Nahbereich der beiden Stationen etwa im Umkreis Von einem oder auch mehreren Kilometern in den allermeisten Fallen bereits eine einwandfreie Nachrichtenübertragung herstellen.

Eine weitere Verbesserung der Sicherheit der Nachrichtenübertragung läßt sich durch Anwendung der nachfolgend erläuterten Mittel erreichen.

Wenn der sogenannte Nahbereich überschritten wird, sind auch 5jei Anwendung der oben ge»ch3deT-ten erfindungsgemäßen Mittel im allgemeinen Orte vorhanden, bei denen auch die über die optimale Reflexion kommende Welle, z.B. wegen Selektivsemvunds, keine gute Nachrichtenübertragung sicher-

lt. In solchen Fällen ist es jedoch häufig möglich.

daß bereits bei kleiner Frequenzänderung gegenüber der ursprünglichen Trägerfrequenz wieder eine reflektierte Welle bei der Empfangsstation feststellbar ist, die wesentlich günstigere Ubertragungsbedingun-S gen sichert. Es ist dazu jedoch nötig, die Trägerfrequenz des Senders in kleinen Schritten von z. B. einigen 10 kHz so lange zu ändern, bis der Empfänger an Hand des Testimpulsprogramms einwandfreien Empfang, d. h. bis der Empfänger die Vollständigkeit

ίο des z. B. verschlüsselten Testimpulsprogramms feststellt. Hierzu wird jedoch im allgemeinen eine Rück* meldung von der Empfangsseite zur Sendeseite notwendig. Diese Rückmeldung kann deshalb mit einiger Sicherheit auch bei sehr schlechten Ubertragungsbe-

dingungen vorgenommen werden, da für die Rückmeldung einer wesentlich langsameren Bitrate, d. h. mit einem gegenüber der Signalübertragung einfache* ren und länger dauernden digitalen Signal vorgenommen werden kann. Stellt also in solchen Fällen die

*o Empfangsstation fest, daß auch bei Veränderung ihres Antennendiagramms ein einwandfreier Empfang des Testimpulsprogrammes nicht mehr vorhanden ist, so sendet sie in der erwähnten Art ein Rückmeldesignal aus, das der sendenden Station mitteilt, es sei notwen-

»5 dig, eine Veränderung der Sendefrequenz, gegebenenfalls bei gleichzeitig langsamer Pulsfolge, vorzunehmen. Erst bei der Frequenz, bei der die Verbindung für die Signalübertragung wieder in Ordnung befunden wird, wird seitens des Empfängers eine entsprechende Rückmeldung gesendet, die der Sendeseite mitteilt, daß nunmehr einwandfreier Empfang, gegebenenfalls mit schnellerer Impulsfolge, möglich ist. Für diese Frequenzänderung muß von vornherein ein bestimmter Frequenzbereich in das System einge plant werden, beispielsweise derart, daß fünf ver schiedene Trägerfrequenzen innerhalb eines insgesamt 200 kHz breiten Bandes zur Auswahl stehen, also eine Mittenfrecjuenz, auf der normalerweise die Übertragung erfolgt (Hauptkanalfrequenz) und zwei

beidseits davon um 50 bzw. 100 kHz abliegende Ausweichfrequenzen.

Wegen der möglichen Nichtreziprorität der Funkfelder oder auftretenden Störungen, die sich wegen der örtlichen Lage nur bei einem der Teilnehmer be merkbar machen, kann es hierbei auch notwendig werden, den optimalen Gegensprechverkehr bei unterschiedlichen Trägerfrequenzen vorzunehmen, und diese optimalen Trägerfrequenzen zu suchen. Hierbei ist es vorteilhaft, bei Verwendung von je nur einem Synthesizer (Rechner in der Kryptoiogieeinrichtung) beim Sender und beim Empfänger eine Programmsteuerung in der Form vorzusehen, daß entsprechend den Ergebnissen der Suchvorgänge am Synthesizer beim Gegensprechen die jeweilige Sende- oder Emp-

fangsfrequenz auch richtig eingestellt wird. Die Frequenzumsteuerung muß dann von der Sendeetnpf angstaste veranlaßt werden. Beim Senden kann z. B. der Kanal 1, beim Empfang der Kanal 5, optimal sein. Es ist vorteilhaft, während des Suchvorganges ein pe-

riodisches Abtasten einer Reihe von aufeinanderfolgenden Kanälen vorzunehmen.

Bei äußerst schlechten Übertragungsverhältnissen kann es notwendig werden, wegen der vielen vorzunehmenden Operationen gegebenenfalls bei kleiner Bitrate durch ein Signal seitens der Auswerteeinrichtung dem Bedienungspersonal die Schwierigkeiten anzuzeigen und ein Anhalten des Fahrzeuges anzuraten.

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ίο

Zur Hebung der Redundanz des Systems kann mit Vorteil, wenn auch mit wesentlich erhöhtem Aufwand, auch eine Mehrfachübertragung des Nachrichteninnaltes auf verschiedenen Radiofrequenzkanälen durchgeführt v/erden, und zwar derart, daß nach einer Art Diversisyverfahren das beste Signal ermittelt wird.

Die obenerwähnten Empfangsfälle treten häufig in bergigen Gegenden auf, wo, wie in F i g. 4 schematisch gezeigt, die eine Station StI mit einer anderen Station StI, obwohl die direkte Entfernung zwischen beiden Stationen nicht allzu groß ist, nur über einen relativ langen reflektierten Umwegstrahl miteinander verbunden sind. Dieser gegebenenfalls mehrfach an im elektronischen Sende-Empfangs-Schalter lassen sich auch größere Sendeleistungen schalten.

Zum besseren Verständnis eines Verbindungsaufbaus wird nachfolgend an Hand von Eleispielen deren zeitlicher Ablauf erläutert.

1. Eine anzurufende Station A, z. B. bei der militärischen Anwendung des Systems ein Panzerfahrzeug, befinde sich in einem für die Wellenausbreitung nicht sehr günstigen Geländegebiet. Der Empfänger der Station A erwartet auf seiner Hauptkanalfrequenz einen Anruf. Die Empfangsantenne dieser Station habe zunächst eine Rundstrahlcharakteristik und die Empfängerbandbreite sei auf »schmal« eingestellt.

1 .a) Eine Alternative hierfür kann vorteilhaft darin

Felswänden u. dgl. reflektierte Strahl ist in der Fi g. 2 15 bestehen, daß die Empfangsantenne ihr Diagramm mit RS angedeutet. vorzugsweise langsam - rotieren läßt. Unter langsam

Gerade in solchen Fällen kann es ferner von Vorteil sein, zwischen den beiden Stationen lediglich einen Notbetrieb aufrechtzuerhalten, d. h. einen Betrieb mit langsamer Bitrate und gegebenenfalls unter Verzicht ao auf Sprachübertragung. Während dieses Notbetriebes kann beispielsweise festgestellt werden, in welche Richtung der ebenfalls mit einer Antenne veränderbare Richtcharakteristik ausgestaltete Sender strahlen muß, um günstigere Übertragungsbedingungen zu schaffen. Durch tangsame Rückmeldung zwischen den beiden Stationen können so beide Antennenrichtungen für optimale Übertragungsbedingungen festgelegt werden. Anschließend kann dann eine Umschaltung auf normale Nachrichtenübertragung versucht werden. Mit diesen Hilfsmitteln läßt sich eine gegebenenfalls beträchtliche Reichweitevergrößerung erzielen. Dieses Verfahren ist i. a. deshalb erfolgreich, da bereits die erste Rückmeldung unter besseren Bedingungen stattfindet. Der Empfänger wird nämlich an sich bereits beim Umlauf seines Antennendiagramms im ersten Suchvorgang die optimale Empfangsrichtung und damit seine optimale Senderichtung festgestellt haben.

ist hierbei zu verstehen, daß die Rotation des Diagramms langsamer erfolgen soll, als für die bereits vorgeschilderten Fälle für Korrekturen während der Nachrichtenübertragungsperiode.

2. Eine weit entfernte Station B rufe nun die unter 1 genannte Station A und zwar mit gegenüber der normalen Nachrichtenübertragung stark verringerter Bitrate. Bei den zuerst unter Punkt 1 genannten Verhältnissen wird die Station A mit Wahrscheinlichkeit Empfang auf einer Frequenz erhalten, und zwar unter dem der Station A eigenen Anrufkennzeichen oder der ihr eigenen Anruffrequenz, falls den Einzelstationen diskrete Radiofrequenzen, bzw. Rufkennzeichen zugeordnet sind. Darauf meldet sich die unter I genannte Station A nach folgendem Verfahren: Es ist zunächst vorausgesetzt, daß die rufende Station B nach jedem Ruf auf Empfang mit Rundstrahlcharakteristik ihres Antennendiagramms umschaltet und da-^K"^: gleichzeitig die Empfängerbandbreite auf

»schmal« einstellt. Ferner soll die gerufene Station A, falls sie vorher mit einer Rundstrahlcharakteristik der Empfangsantennen arbeitete, bereits während des Ruf ens der Station B die optimale Einstellung des Zur Optimierung 4er Senderichtung beider Statio- 40 Empfangs-Antennendiagramms vorgenommen hanen sind prinzipiell zwei Verfahren möglich. Im ersten ben. Unter diesen Voraussetzungen teilt die gerufene Falle befiehlt z. B. die Station I der Station II, sie solle ·"■-*·— - -·- '
ihr Antennendiagramm im Absuchbereich, z. B. in der

360°-Ebene in horizontaler Richtung verändern und _ ._.,._

meldet anschließend zurück, bei welcher Zeiteinheit 45 fernte rufende Station B zunächst mit Rundstrahlchadie Feldstärke optimal war. Durch Mitteilung diesel
Zeiteinheit hat der Sender (Station H) wegen der Verknüpfung mit dem Drehwinkel bereits die optimale

Richtung für sein Sendeantennendiagramm. Einfach- _o, „,, .—. —_K.-.._o ---

keitshalber wird diese Änderung des Sendediagramms 50 gerufenen Station A erhalten wurde, erforderlich sein. in gröberen, z. B. in acht langer dauernden, Schritten Aufdiese Weise wird, wenn die Station B wiederum vorgenommen.

Im zweiten Fall wird von der Station II über den ihr zugeordneten Empfänger, dessen Antenne ebenfalls ein rotierendes Diagramm hat, festgestellt, aus welcher Richtung die Station I, wenn diese selbst sendet, am besten zu empfangen ist. Dies ist mit weniger Aufwand verbunden, da dann die Sendeantenne der

Station II auf die gleiche Richtung eingestellt werden _ö

kann, aus der ihre Empfangsantenne optimalen Emp- 60 eines Testimpulsprogramms mit der höheren Bitrate fang der Station I feststellte. Eine noch einfachere Lö- An Hand der Auswertung dieses Testimpulspro sung ist in vielen Fällen dann gegeben, wenn die An- gramms auf der Empfangsseite der Station A kam tennen bei beiden Stationen simultan für Senden und jetzt geklärt werden, ob eine gute Nachrichtenüber Empfang benutzt werden, was durch Einbau eines tragung bei höheren Bitraten möglich ist. Die Testim einfachen Sendeempfangsschalters oder einer Anten- 65 pulsfolge wird nämlich zeigen, ob, auch im nunmeh nenweiche, wenn für Senden und Empfangen ver- breiteren beanspruchten Frequenzband, beispiels schiedene Frequenzen benutzt werden, leicht möglich weise Selektivschwund oder andere Arten von Stc ist. Durch Verwendung von sogenannten PIN-Dioden rangen vorliegen. Das Ausv erteergebnis der Statio

Station A der rufenden Station Ii nun ihrerseits mit, ob das Signal mit hoher oder nur geringer Feldstärke ankam. Lag eine hohe Feldstärke vor, so wird die entfernte rufende Station B zunächst mit Rundstrah
rakteristik ihrer Sendeantenne weiterarbeiten können, im anderen Fall wird eine mehr Zeit beanspruchende Ausrichtung ihres Sendeantennendiagramms nach der Richtung, aus der optimaler Empfang der gerufenen Station A erhalten wurde, erforderlich sein. Auf diese Weise wird, wenn die Station B wiederum auf Senden umschaltet, mit großer Wahrscheinlichkeil durch den höheren Antennengewinn eine höhere Feldstärke bei der gerufenen Station A endelt^
Es sind nun zwei Fälle hervorzuheben:
2.a) Eine Ausrichtung des Sendeantennendia gramms der Station B ist nicht notwendig (hohe Feld stärke).

Die Station B beginnt nun mit der Ausstrahluni

A wird nun der Station B, vorzugsweise mit der kleineren Bitrate, mitgeteilt. Falls die Auswertung negativ war, wird nun eine Übertragung auf den zur Verfügung stehenden Auswahlfrequenzen nach einem vorgegebenen Schema versucht und jeweils das Testprogramm mit normal schneller Bitrate wiederholt und ausgewertet, bis entweder eine brauchbare Frequenzgefunden ist oder angezeigt wird, daß ein Funkbetrieb mit normaler Bitrate nicht möglich ist. Eine Ausweichmöglichkeit besteht dann u. U. durch Ortsveränderung. Hat sich eine der Radiofrequenzen als brauchbar erwiesen, so wird die Station A ihrerseits einen Sendeversuch mit normal schneller Testimpulsfolge und gegebenenfalls auf verschiedenen Frequenzen unternehmen. Erst jetzt ist der Empfänger der »5 Station B auf große Bandbreite umgeschaltet. Die Station B kann ferner, falls dies nicht bereits geschehen ist, ihr Antennendiagramm zum Empfang der Station A optimal einstellen. Seitens der Station B erfolgt im; Anschluß daran eine erneute Rückmeldung ^ao zur Staticin A, die bei Vorliegen guter Übertragungsverhältniüse mit schneller Bitrate und gegebenenfalls auf der optimalen Sendefrequenz erfolgt. Gleichzeitig wird dadurch der Station A mitgeteilt, welches die brauchbarste Frequenz nach der Optimierung ihres ^a5 Empfangsantennendiagramms war, falls mehrere Übertragungsfrequenzkanäle abgetastet wurden.

2.b) Eine Ausrichtung des Sendeantennendiagramms der Station B erscheint aus Gründen mangelnder Feldstärke notwendig.

Die Station B richtet nun ihr Sendeantennendiagramm - falls nicht ohnehin für Senden und Empfang nicht die gleiche Antenne verwendet wird - gemäß der optimalen Richtung für den Empfang der Station A aus. Station A sendet dabei z. B. das Testimpulsprogramm mit langsamer Bitrate. Erst nach der Herstellung dieses Zustandes beginnt die Station B die Testimpulsfolge mit schneller Bitrate auszusenden. Dabei können nun wiederum verschiedene Übertragungskanäle nacheinander überprüft werden, um einen brauchbaren Übertragungskanal zu ermitteln. Ferner können nun die bereits vorhergehend erläuterten Mehrfachnachrichtenübertragungsarten vei Aendet werden, z. B. die Mehrfachaussendung.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Systems hat ferner den Vorteil, daß wegen der Anwendung von Antennen mit gerichtetem Diagramm relativ kleine Antennen verwendet werden können, während auch für eine in der Vertikale befindliche Rundempfangsantenne für die Erzeugung der gleichen Empfangsfeldstärke zumindest wesentlich größere Antennengebilde und meist auch wesentlich höhere Sendeleistungen notwendig wären. Diese Rundstrahlantennen wären dann wiederum wegen ihrer mangelnden Richtcharakteristik nachteilig, denn durch eine gleichzeitige Energieaufnahme aus mehreren Richtungen können zusätzliche Feldstärkeminima innerhalb der Modulationsbandbreite durch gegenphasige Radiofrequenz-Signale entstehen.

Die Diodenschalter zur periodischen Umschaltung des Richtdiagramms, zumindest der Empfangsantennen, erfordern beim heutigen Stand der Technik ebenfalls keinen großen Aufwand, denn da nur relativ geringe Leistungen zu schalten sind, können relativ kleine und billige Dioden verwendet werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn, wie bereits im vorstehenden Text angedeutet, bei den Stationen Kryptologieeinrichtungen vorgesehen sind, die, mit weniger zusätzlichen Mitteln ausgestattet, die Aufgabe des periodischen Umlaufs des Antennendiagramms und dei Aussendung eines Testimpulsprogramms mit übernehmen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Fuoktelefoniesystem zur Übertragung von Nachrichten mittels digitaler Signale, wie mittels pulscode· oder pulsdelta-raodulierter Signale, bei dem die Antenne für den Empfänger sieb in einem Gebiet befindet, in dem sieb mehrere reflektierte elektromagnetische Wellen vom gleichen Sender Oberlagern, bei dem die miteinander korrespondierenden Stationen als mobile Anlagen ausgebildetsind,gekennzeichnet durch die Korabination folgender z.T. an sich bekannter Merkmale:

a) Die Antenne der Empfangsstation besteht aus einer Gruppenanordnung, deren Richtwirkung einen winkelmäßig eng begrenzten Raum umfaßt,

b) das'Diagramm der Antenne ist mittels elektronischer Schalter einstellbar, so daß eine in einem Raumgebiet umlaufende Vorzugsempfangsrichtung entsteht,

c) durch eine Einstelleinrichtung wird in gewissen, vorzugsweise periodischen Zeitabständen die Diagrammeinstellung für optimalen Empfang hinsichtlich Feldstärke und/oder richtiger Wiedergabe der Nachrichten gesucht,

d) durch ein Testsignal, das bei allen Stationen gleich xuA leicht lesbar ist und das während der Zeit des Suchens ausgesendet wird, wird die AntenneneListelluug für optimalen Empfang festgestellt.

2. Funktelefoniesy^tem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testimpulsfolge von einer an sich im System vorhandenen Verschlüsselungseinrichtung (Kryptologieeinrichtung) für die digitalen Signale erzeugt wird.

3. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antennendiagramm der sendenden und/ oder empfangenden Station während des Suchvorgangs für die optimalen Empiangsbedingungen Bereiche horizontaler, vertikaler und zirkularer Polarisation überstreicht.

4. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Suchvorgangs für die optimalen Empfangsbedingungen für den Fall, daß die Testimpulsfolge Fehler in der Nachrichtenübertragung erkennen läßt, eine oder mehrere weitere Suchvorgänge durch eine Rückmeldung von seiten der Empfangsstation zur Sendestation angeregt werden, und die Suchvorgänge mit in kleinen Schritten veränderten sendeseitigen Trägerfrequenzen vorgenommen werden.

5. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Suchvorgangs für die optimalen Empfangsbedingungen für den Fall, daß die Testimpulsfolge Fehler in der Nachrichtenübertragung erkennen läßt, eine oder mehrere weitere Suchvorgänge durch eine Rückmeldung von seiten der Empfangsstation zur Sendestation angeregt wird, und zwar mit in Schritten veränderter Richtcharakteristik des Antennendiagramms der Sendeseite.

6. Funktelefoniesystem nach Anspruch 4 oder

S, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeldung der Empfangsstation mit gegenüber der normalen Nachrichtenübertragung wesentlich geringerer Bitrate/sec. erfolgt, und daß der Empfänger der Sendestation nach der Aussendung der Testirapulsfolge automatisch auf Empfang mit der obigen Bitrate angepaßter geringe! er Bandbreite geschaltet wird, und daß gegebenenfalls notwendige weitere Rückmeldungen zwischen beiden Stationen ebenfalls mit langsamer Bitrate/seu und geringer Empfangsbandbreite vorgenommen werden.

7. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Nachrichteninhalt gleichzeitig auf verschiedenen Radio-Trägerfrequenzen mehrfach ausgesendet wird.