DE1949351C3 - Funktelefoniesystem - Google Patents

Description

Dit Erfindung bezieht sich auf ein Funktdefoniesystem 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.

Beim Empfang elektromagnetischer Wellen im Gebiet diffuser Reflexion treten häufig durch Auslöschung von 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 Eingangssignal wegen mangelnder Sicht zum Sender nur noch auf durch Reflexionen gegebenen Umwegen eintrifft. Man h;at jedoch festgestellt, daß auch an di<:sen Orten minimaler Ernpfangsfeldstärke dann wieder ein besserer Empfang möglich ist, wenn der Sender mit einer der ursprünglichen Frequenz benachbarten Trägelfrequenz

arbeitet. Bei Funktelefoniesystemen, bei denen Gegensprechverkehr notwendig ist, kann jedochi auch bei Auswertung dieser Erkenntnis keine Verständigung zwischen beiden Stationen erfolgen, da zur Absprache eines Frequenzwechsels, selbst wenn es aus frequenzplanungstechnischen 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 Leerkanäk zur Verfugung stehen, dajnit durch probeweises Ausweichen auf einen dieser Kanäle festgestellt werden kann, welche Trägerfrequenz eine erneute Verständigung ermöglicht.

Durch die deutsche Patentschrift 8 77 325 ist es bekannt, insbesondere für ein !Sogenanntes Tiroposcattersystem, die Richtwiikung, also die Bündelungsscihärfe der Sende- oder Empfangsantenne, so aufeinander abzustellen, und Jiwar über eine drahtlose Rfiickverbindung vom Sendeir zum Empfänger, daß immer ein möglichst schwundfreier Empfang möglich ist. Die Wirkung beruh! dabei darauf, daß der Empfangsschwund bei Kurzwellen, besonders bei Dezime-

ierrichtstiahlverbindungen, durch Abänderung der Atmosphäre zwischen Sender und Empfänger verursacht wird. Es ist bei diesem Gegeinstanu daran gedacht, durch Veränderung des Abstrahlwinkels vorzugsweise gegen die Horizontale, die: Ablenkung des Richtstrahls, die dieser durch Vorgänge in der Atmosphäre, z. B. im unteren Teil der Trajsosphäre erfährt, weitgehend aufzuheben, und zwar nicht nach dem Gesichtspunkt Biaximaler Empfangsfddstärke, sondern offenbar nach dem Gesichtspunkt minimalen Rauschens im Empfangssignal. Mit einer solchen Einrichtung könnte jedoch das oben gescrdlderte Problem auch nicht gelöst werden, da die Strahlungsverhältnisse für die bodenniahe Übertragunij» anders gelagert sind als bei Abstrahlungen über die Troposphäre. Insbesondere kann das Problem nicht aJlein durch Veränderung der Bündelungsschärfe der Antenne gelöst werden.

Durch die deutsche Auslegeschrift 12 27 959 ist ferner ein Verfahren zur Nachsteuemng der Polarisationsebene der Richtantennen für Gegensprechfunk-Nachrichtenverbindungen zwischen Bodenstationen über künstliche Erdsatelliten als Relaisstellen bekannt, bei der sende- und/oder empf angsseitig bei den Antennen die Polarisation so geändert wird, daß optimale Übertragungsverhältnisse gewährleistet sind. Es ist dabei auch vorgeschlagen, die Nachstellung der Polarisation über zusätJ'Jiche Verständigungen zwischen Sender und Empfänger einzustellen oder auf der Sendeseite mehrere unterschiedliche, in ihrer Frequenz eng benachbarte Pilotfrequenzen mit verschiedenen PolarisationsrichtuTigen 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 nncht im ausreichenden Maße gelöst werden, da bei 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 Rückverbmdung zwischen Sender und Empfänger herzustellen, vielmehr muß zunächst ein Suchvorgang eingeleitet werden, ob überhaupt eine Übertragung möglich ist.

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

Diese Aufgabe wiird, ausgehend von einem Funkielefoniesystem zur Übertragung von Nachrichten mittels digitaler Signale, wie mittels puiscodo- 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 tier Empfangsstation bestem; aius 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

S Diagrammeinstellung für optimalen Empfang

hinsichtlich Feldstärke und/oder richtiger Wiedergabe der Nachrichten gesuciit,

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

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

Vorteilhaft wird hierzu die Testimpulsfolge von einer an sich im System vorhandenen Verschlüsselungs-¹S 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 horizontaler, vertikaler und zirkularer Polarisation überstreicht.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn während des Suchvorgarigs nach der optimalen Empfangsrichtung für *5 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 Bitrate/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 Rückmeldungen 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 Reflexion, 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 eine Richtantenne verwendet wird, die selbsttätig ihr Diagramm, und zwar innerhalb eines weiten Bereiches und möglichst auch innerhalb mehrerer Polarisitionsrichtun-

gen, die Richtung optimaler Empfangsfeldstärke suchend verändert. Während dieser Zeit des Suchens wird zweckmäßig von der Sendeseite zwischen der eigentlichen Nachrichtenübertragung eine leicht erkennbare und nach dem Passieren der Kryptologie-

einrichtung 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 Testpro-

grammes feststellbaren Übertragungsqualität vorgenommen werden. Durch dieses Vorgehen laßt 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 Bitrate bezeichnet) und kleinerer Empfängerbandbreite vorgenommen wird. Auf diese Mitteilung hin kann der Sender seine Frequenz und/oder sein Antennendiagramm so lange in Schlitten 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 Sachverhalts eine Funktelef oniestation, 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 5, der hier der Einiachhe·! halber als mechanischer Schalter dargestellt ist, auf ein Antennensystem, z. B. mit mehreren Hinzelstrahlern. Ein solcher Fall ist in der F lj; 1 dargestellt, bei dem ein Schalter 5 über ein Abschirmblech AB in ihrem StrahiungsverhaUen weitgehend voneinander getrennte Einzelstrahler 51 bis 54 speist. 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 52 allem. 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 Schauer durch die Einrichtung STE in Rotationsrichtur.g 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 fcinzeldipole .Sl bis S4 rotationssymmetrisch aufgebracht sind, die über einstellbare Laufzeitglieder LX bis IA vom Generator het gemeinsam gespeist sind. Die Steuerung der Laufzeat für diese Glieder geschieht über die Steuereinrichtung 57Έ in dem Sinne, daß wie beider h ig. 1 ein Antennendiagramm mn umlaufender Richtcharakteristik entsteht. Eis ist so, »ie in ti· ■ lip 3 angedeutet möglich, daß die Antenne A, rkrcTi Diagramm mit /) angedeutet ist. eine in Schritten in Rotationsrichtung (angedeutet durch den Pfeil) fortschaltbare umlaufende Richtcharakteristik erzeugt.

Der Schalter 5 besteht zweckmäßig aus elektronisehen Elementen, z. B. spannungsgesteuerten Schaltdioden, deren Schaltspannungen periodisch so verändert werden, daß die gewünschte Rotation des Antennendiagramm« erzielt wird. Eine weitere Möglichkeit für die Erzeugung einer solchen umlaufenden ίο Richtcharakteristik Desteht in der Verwendung sogenannter »Phased anay«-Antennen. Es sind auch andere bekannte M·:hrfachantennensystemie (»integrierte Antennensysteme«) für die Erzeugung des gewünschten Diagr.mtrro. verwendbar.
Dieses Antennensystem kann in analoger Form auch bei der Empfangsstation verwendet werden, d. h. daß dann an Stelle des Hochfrequenzgeneraltors der Empfänger mit Abstimmeinrichtung und Deinudolator tritt.

Das Antennensystem kann jedoch für höhere Ansprüche auch wesentlich komplizierter aufgebaut sein, wodurch sich erreichen läßt, daß mil einem entsprechend ausgebildete η periodischen Schalter 5 die Hauptkeule des Amennendiagramms nichit nur in ei- »5 ner horizontalen Ebene rotiert, sondern daß das Antennendiagramm gleichzeitig, insbesondere im Stadtbereich 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 Fallen 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 \on den Antennen aufgenommen bzw. gesendet werden

Wird nun ein derartig aufgebautes Funktelefoniesystem in einem Gebiet diffuser Reflexion der zu empfangenden elel.trornagnetischen Wellen betrieben und erfolgt auf der Empfängerseite eine entsprechend schnelle Auswertung der Empfangsfeldstärke abhängig von der Richtung der Hauptkeule des Antennendiagramms, »ο wird diese Einrichtung bereits nach einem oder spätestens nach mehreren Umläufen die Richtung festste ilen, aus der die zu empfangenden elektromagnetischen Wellen mit maximaler Feldstärke einfallen. In solchen Gebieten mit diffuser Reflexion der elektromagnetischen Wellen, z.B. im iiäuserrnccr einer Großstadt, ist nämlich häufig ein 5« relativ guter Emp^ir.g eines !licht im Sichrivrp.ich de! Empfangsantenne liegenden Senders über eine odei gegebenenfalls mehrere sich phasenrichtig addierende Komponenten reflektierter Energieanteile der ausge sendeten Wellen möglich. Wird nun gemäß dem Vor schlag nach der Erfindung diese Tatsache ausgenutz und ist der Bitfluß der Nachrichtenübertragung ge ge η über der Umlaufdauer für den Suchvorgang fü: die optimalen Empfangsbedingungen nicht allzu groß so können gegebenenfalls unter geringen Verlustei an Nachrichteninhalt oder besser während Sprech pausen weitere, die optimale Antennenausrichtun] korrigierende Suchvorgänge zwischengeschaltet wer den.

Der materielle Aufwand fur ein derartiges Syster mag zunächst hoch erscheinen, er ist es jedoch im all gemeinen aus folgenden Gründen nichi. Eiucisei!

werden derartige Funktelefoniesysteme zwischen StE tionen. von denen wt„i^stens eine mobil ist. beispieli

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 Abhören des Nachrichtentextes möglich ist. Meist ist hierzu eine Krypiologjeeinrichtung, d.h. e;ine Einrichtung zur Verschlüsselung der Digitalsignale vorgesehen. Diese arbeitet im allgemeinen nach der Art eines elektronischen Rechners, der den ausgt sendeten Signalen eine bestimmte Programmfolge vorschreibt. Diese Verschlüsselungseinrichtung kann ohne Schwierigkeiten im allgemeinen auch dazu herangezogen werden, in gewissen /Leitabständen das periodische Absuchen der optimalen Empfangsbecingungen zu veranlassen. letzteres ist besonders dann wichtig, wenn sich das Fahrzeug während der Überträgung bewegt, so daß gegebenenfalls eine relativ häufige und schnelle Korrektur des Antennendiagramms zum Aufsuchen der optimalen Hmpfangsbeclingungcn wünschenswert ist.

Wenn es erforderlich ist. daß auch wahrend der Umlaulzeit des Antennendiagramms keinerlei Nachricht verlorengehl, ist es zweckmäßig, wenn Sender und Empfänger so durch eine Synchronisiereinrichtung (abgeleitet von der Kryptologieeinrichtung) gesteuert werdpn, daß (während des Umlaufes) von der Sendeseite eine feststehende Test impulsfolge in periodischen Zeitabstanden ausgesendet wird, die auf der Hmpfängerseite leicht als solche durch dessen Sucheinrichtung erkannt werden kann. Es ist, ähnlich wie hei Fernsehsystemen, dadurch leicht möglich, durch die Kryptologieeinnchtung auf der Sendeseite den Rhythmus des Absuchens auf der Empfangsseitc 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 Nachncht sendeseitig zeitlich etwas zu verkürzen und zu speichern und empfangsseitig wieder zu dehnen, so daß ein Zeitraum für die Einblendung der Testimpulsfoige frei bleibt. So kann z. B. wahrend jeder Sekunde e me Testimpulsfolge von einigen ms Zeitdauer ausgesendet werden und gleichzeitig zur optimalen Ausrichtung des Antennendiagramms 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 Fällen 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 bei Anwendung der oben geschilderten erfindungsgemäßen Mittel im allgemeinen Orte vorhanden, bei denen auch die über die optimale Reflexion kommende Welle, ζ Β. wegen Selektivschwunds, keine guic Nachrichtenübertragung sicherstellt. In solchen Fallen i*t es jedoch häufi«? möglich.

daß bereits bei kleiner Frequenzänderung gegenüber der ursprünglichen Trägerfrequenz wieder eine reflektierte Welle bei der Empfangsstation feststellbar ist, die wesentlich günstigere Übertragungsbedingun-

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 Rückmeldung von der Empfangsseite zur Sendeseite notwendig. Diese Rückmeldung kann deshalb mit einiger Sicherheit auch bei sehr schlechten Übertragungsbe-

¹S dingungen vorgenommen werden, da für die Rückmeldung einer wesentlich langsameren Bitrate, d.h. mit einem gegenüber der Signalübertragung einfacheren und langer dauernden digitalen Signal vorgenommen werden kann. Stellt also in solchen Fällen die

ao Empfangsstation fest, daß auch bei Veränderung ihres Antennendiagramm* ein einwandfreier Empfang des Testirnpulsprogrammes nicht mehr vorhanden ist, so sendet sie in der erwähnten Art ein Rückmeldesignal aus, das der sendenden Station mitteilt, es sei notwendig, 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 eingeplant werden, beispielsweise derart, daß fünf verschiedene Trägerfrequenzen innerhalb eines insgesamt 200 kHz breiten Bandes zur Auswahl stehen, also eine Mittenfrequenz, auf der normalerweise die Übertragung erfoigt (Hauplkanaifrequenz) und zwei beidseits davon um 50 bzw. 100 kHz abliegende Ausweichfrequenzen.

Wegen der möglichen Nichtreziprontät der Funkfelder oder auftretenden Störungen, die sich wegen der örtlichen Lage nur bei einem der Teilnehmer bemerkbar machen, kann es hierbei auch notwendig werden, den optimalen üegensprechverkehr bei unterschiedlichen Trägerfrequenzen vorzunehmen, und diese optimalen Trägerfrequenzen zu suchen. Hierbei ist es vorteilhaft, bei Verwendung von je nur einen" Synthesizer (Rechner in der Kryptologieeinrichtung' beim Sender und beim Empfänger eine Programmsteuerung in der Form vorzusehen, daß entsprechenc den Ergebnissen der Suchvorgänge am Synthesize! beim Gegensprechen die jeweilige Sende- oder Emp fangsfrequenz auch richtig eingestellt wird. Die Fre quenzumsteuerung muß dann von der Sendeemp fangstaste veranlaßt werden. Beim Senden kann ζ. Β der Kanal 1, beim Empfang der Kanal 5. optimal sem Es ist vorteilhaft, während des Suchvorganges ein pe

riodisches Abtasten einer Reihe von aufeinanderfol genden Kanälen vorzunehmen.

Bei äußerst schlechten Übertragur.gsverhältnissei kann es notwendig werden, wegen der vielen vorzu nehmenden Operationen gegebenenfalls bei kleine Bitrate durch ein Signal seitens der Auswerteeinrich tung dem Bedienungspersonal die Schwierigkeitei üPi7uzeigeri und ei'.T Anhalten des Fährzeu°es anzura ten

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Zur Hebung der Redundanz des Systems kann mit Vorteil, wenn auch mit wesentlich erhöhtem Aufwand, auch eine Mehrfachiiibertragung des Nachrichteninnaltes auf versichiederien Radiofrequenzkanälen durchgeführt werden, und 3war derart, daß nach einer Art Diversisyverfahrert das beste Signal ermittelt wird.

Die obenerwähnten Ennpfangsfälle treten häufig in bergigen Gegenden auf, wo, wie in Fig. 4 schematisch gezeigt, die eine Station .SVl mit einer anderen Station S/2, obwohl die direkte Entfernung zwischen beiden Stationen ü.cht allzu groß ist, nur über einen relativ langen reflektierten Umwegstrahl miteinander verbunden sind. Deser gegebenenfalls mehrfach an Felswänden u. dgl. reflektierte Strahl ist in der Fig. 2 mit RS angedeutet.

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 auf Sprachübertragung. Während dieses Notbetriebes kann beispielsweise festgestellt werden, in weiche Richtung der ebenfalls mit einer Antenne veranderbare Richtcharakteristik ausgestaltete Sender strahlen muß, um günstigere Übertragungsbedingungen zu schaffen. Durch langsame R tickmeldung zwischen den beiden Stationen können so beide Antennenrichtungen für optimale Übcrtragurigsbedingungen 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 er'olgreich, da bereits die erste Rückmeildurg unter besseren Bedingungen stattfindet. Der Empfänger wird nämlich an sich bereits beim Umlauf seines Antennendiagramms im ersten Suchvorgang die optimale Empfangsrichtung und damit seint: optimale Senderichtung festgestellt haben.

Zur Optimierung der Senderichtung beider Stationen sind prinzipiell zwei Verfahren möglich. Im ersten Falie 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 die Feldstärke optimal war. Durch Mitteilung dieser Zt.teinheit hat der Sender (Station II) wegen der Verknüpfung mi*- dem Efrehwinkel bereits die optimale Richtung für sein Serideantennendiagramm. Einfachheitshalber wird diese Änderung des Sendediagiamms in gröberen, z. B. in acht länger dauernden. Schritten 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 selbs.t sendet, am besten zu empfangen isc. Dies ist mit weniger Aufwand verbunden, da dann die Sendeantenne der Station II auf die gleiche Richtung eingestellt werden kann, aus der ihre Empfangsantenne optimalen Empfang der Station I feststellte. Eine noch einfachere Lösung ist in vielen Fällen dann gegeben, wenn die Antennen bei beiden Stationen simultan für Senden und Empfang benutzt werden, was durch Einbau eines einfache.» Sjfidrecipfangsschalters oder einer Antennenweiche, wenn für Senden und Empfangen verschiedene Frequenzen benutzt werden, leicht möglich ist. LH;:-ch Verwendung von sogenannten PIN-D ioden im elektronischen Sende-Empiangs-Schalter lassen sich auch größere Sendelleistungen schalten.

Zum besseren Verständnis eines Verbindungsaufbaus wird nachfolgend an Hand von Beispielen 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 Empfanger der

ίο Station A erwartet auf seiner Hauptkanalfrequenz ei nen Anruf. Die Empfangsantenne dieser Station habe zunächst eine Rundstrahlcharakteristik und die Empfängerbandbreite sei auf »schmal« eingestellt. 1 .a) Eine Alternative hierfür kann vorteilhaft darin bestehen, daß die Empfai igsantenne ihr Diagramm vorzugsweise langsam - rotieren Saßt. Unter langsam ist hierbei zu verstehen, daß die Rotation des. Diagramms langsamer erfolgen soll, als fur die bereits vorgeschilderten Falle für Korrekturen während der

ao Nachrichtenübertragungsperiode.

2. Eine weit entfernte Station B rufe nun die unter 1 genannte Station A und zwar mit gegenüber der normalen Nachrichtenübertragung stark verringerter Bitraie. Bei den zuerst unier Punkt 1 genannten Ver-

s5 hältnissen 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 Eiiinzelstationen diskrete Radiofrequenzen, bzw. Rufkennzeichen zugeordnet sind. Darauf meldet sich die unter 1 genannte Station A nach folgendem Verfahren: Es ist zunächst vorausgesetzt, daß die rufende Station B nach jedem Ruf auf Empfang mit Rundstrahlcharakteristik ihres Antennendiagramms umschalten und dabei gleichzeitig die Empfängerbanclbreite auf »schmal« einstellt. Ferner soll die gerufene Station A, falls sie vorher mit einer Rundstrahic'narakteristik der Empfangsantennen arbeitete, bereits während des Rufens der Station B die optimale Einstellung des

Eimpfangs-Antennendiagramms vorgenommen haben. Unter diesen Voraussetzungen teilt die gerufene Station A der rufenden Station B 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 Ruridstrahlcharakterisiik ihrer Sendeantenne weiterarbeiten können, im anderen Fall wird eine mehr Zeiit 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 Wahrscheinlichkeit durch den höheren Antennengewinn eine höhere Feldstärke bei der gerufenen Station A erzielt.

Es sind nun zwei Fälle hervorzuheben:

2a) Eine Ausrichtung des Sendeantennendiagramms der Station B ist nicht notwendig (hohe Feldstärke).

Die Station B beginnt nun mit der Ausstrahlung

eines Testimpuisprogramms mit der höheren Bitrate" An Hand der Auswertung dieses Tesflimpulsprogramms auf der Empfangsseite der Station A kann fetzt geklärt werden, ob eine gute Nachrichtenübertragung bei höheren Bitraten möglich ist. Die Testim-

pulsfGige wird nämiich zeigen, ob, auch iim nunmehr breiteren beanspruchten Frequenzband., beispielsweise Selektivschwund oder andere Arten von Stöiungen vorliegen. Das Auswerteergebnis der Station

A wird nun der Station B, vorzugsweise mil 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 Test - S programm mit noirmal schneller Bitrate wiederholt und ausgewertet, bis entweder eine brauchbare Frequenz gefunden 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 Station B auf gioße Bandbreite umgeschaltet. Die Station B kann femer, falls dies nicht bereits geschehen ist, ihr Antennendiagramm zum Empfang der Station A optimal einstellen. Seitens der Station B erfolgt im Anschluß daran eine eimeute Rückmeldung zur Station A, die bei Vorliegen guter Übertragungsverhältnisse mit schneller Bitrate und gegebenenfalls auf der optimalen Sendefrequenx erfolgt. Gleichzeitig wird dadurch der Station A mitgeteilt, welches die brauchbarste Frequenz nach der Optimierung ihres ^a5 Empfangsantennendiagranims 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 Übeyrtragungskanäle nacheinander überprüft werden, um einen brauchbaren Übertragungskanal zu ermitteln. Ferner können nun die bereits vorhergehend erläuterten Mehrfachnachrichtenübertragungsarten verwendet werden, z.B. die Mehrfachaussendung.

Die Anwendung des erfindunpsgemäßen 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 wenigen zusätzlichen Mitteln ausgestattet, die Aufgabe des periodischen Umlaufs des Ahtennendiagramms und der Aussendung eines Testimpulsprogramms mit übernehmen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Funktele{oniw,ystem zur Übertragung von Nachrichten mittels digitaler Signale, wie mittels pulscode- oder pulsdelta-modulierter 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 ausgebildetsind,gekennzeichnet durch die Kombination folgender z.T. an sich bekajinter Merkmale:

a) Dk; Antenne der Empfangsstation besteht aus einer Gruppenanordnung, deren Richtwirkung einen winkelmäßig eng begTenzKen 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 gevässen, vorzugsweise periodischen Zeitabstiinden die Diaigramnueinstellung für optimalen Empfang hinsichtlich Feldstärke und/oder richtiger Wiedergabe der Nachrichten gesucht,

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

2. Funktelefoniesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Testimpulsfotge von einer an sich im System vorhandenen Verschlüsselungseinrichtung (Krypiologieeinrichtung) 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 Empfangsbedingungen Bereiche horizontaler, vertikaler und zirkularer Polarisation überstreicht.

4. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Suchvorgangs für die optimalen Empfangsbedingumgen 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 dar N achrichtenübertragung 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

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmeidung der Empfangsstation mit gegenüber der normalen Nachrichtenübertragung wesentlich geringerer Bitrate/sec. erfolgt, und dziß 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 Rückmeldungen zwischen beiden Stationen ebenfalls mit langsamer Bitrate/sec. und geringer Empfangsbandbreite vorgenommen werden.

7. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gleicht Nachrichteiainhalt gleichartig auf verschiedenen Radio-Trägerfrequenzen mehrfach ausgesendet wird.