DE1950095C3 - Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems - Google Patents
Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-NachrichtenübertragungssystemsInfo
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- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/204—Multiple access
- H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
- H04B7/2125—Synchronisation
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems, bestehend aus zwei und mehr
über einen Satelliten miteinander in Verbindung stehenden Erdestationen.
Bei dem TDMA-System handelt es sich um einen Zeitvielfachzugriff (time division multiple access) für das
Satellitensystem (multiple access satellite communication system).
Seit den letzten Jahren ist es beabsichtigt, für Satelliten-Nachrichtenübertragungssysteme ein derartiges TDMA-System zu verwenden. Bei diesem wird die
Übertragung in der Weise ausgeführt, daß in einem Pulsrahmen F im Satelliten mit einer Zeitdauer von in
der Regel 125 μ$ in der Zeit eines ersten Zeitabschnitts
TS1 ein Impulsbündel (burst) B1 eines ersten Amtes, in
der Zeit eines zweiten Zeitabschnitts 752 ein Impulsbündel (burst) B 2 eines zweiten Amtes und in der
Zeit TS 3 ein Impulsbündel B 3 eines dritten Amtes unter Einschiebung einer Schutzzeit (guard time) G
derart auf der Zeitachse t angeordnet werden, daß diese Impulsbündel (burst) nicht übereinanderliegen, wie es in
F i g. 1 dargestellt ist. Deshalb soll in jedem Pulsrahmen jedes Amtes während eines bestimmten Zeitabschnitts
sein Impulsbündel (burst signal) aussenden.
Das Impulsbündel (burst) jedes Amtes besteht in der Regel aus einem Hilfssignal P, das ein Unterscheidungssignal des Amtes, ein Gleichlaufsignal, ein Abfragesignal
usw. enthält, und aus einem Informationssignal /, wie beispielsweise einem Gespräch.
Der Inhalt jedes Impulsbündels (burst) wird in der Regel durch ein digitales Signal gebildet, und jede
Um dieses digitale Signal auszusenden, wird die Sendeträgerwelle (Mikrowelle) moduliert Für dieses
Modulationssystem sind zwar verschiedene Verfahren bekannt, jedoch ist das PSK-System das am häufigsten
verwendete. Bei diesem System wird die Phase der Trägerwelle entsprechend dem Wert des digitalen
Signals (»1« oder »0«) geändert (phase shift keying system). Um einen möglichst geringen Bit-Fehler zu
erhalten, ist für die Demodulation auf der Empfangsseite das sogenannte Synchrondemodulationssystem verwendet Hierbei ist es erforderlich, daß von dem
ankommenden Signal die Trägerwelle regeneriert wird, um die Synchrondemodulation auszuführen.
Die Technik dieser Trägerwellenregeneration stellt einen der Kerne des digitalen Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems dar. Hierfür sind verschiedene
Verfahren vorgeschlagen worden, wobei es sich insbesondere um die folgenden Verfahren handelt:
a) Verfahren, bei denen ein Synchronoszillator vorgesehen ist, dessen Oszillatorfrequenz in der Trägerfrequenz jedes ankommenden Impulsbündels
(burst) nacheinander mitgezogen wird.
b) Verfahren, bei dem ein Synchronoszillator entsprechend der Zahl des Impulsbündels (burst), d.h.
entsprechend dem Amt, mit dem «iie Sprechverbindung herzustellen ist, getrennt vorgesehen ist und
die Trägerfrequenz für jedes Amt regeneriert wird.
c) Verfahren, das zwischen dem Verfahren a) und b) steht
Nach dem Verfahren a) muß zwar ein Synchron-Mitzieh-Oszillator mit hoher Geschwindigkeit vorgesehen
werden, seine Konstruktion ist jedoch einfach. Ein Nachteil besteht darin, daß aus Gründen einer sehr
schnellen Mitziehzeit notwendigerweise eine große Bandbreite vorgesehen werden muß und der Geräuschabstand der regenerierten Trägerwellen ungenügend ist.
Nach dem Verfahren b) ist in jedem Amt ein getrennter Oszillator vorgesehen, so daß die Mitziehung
nicht mit so großer Geschwindigkeit durchgeführt werden muß. Dadurch wird die Synchronisation in
einem schmalen Frequenzband ermöglicht und eine genügende Verbesserung von S/N erreicht Die
Konstruktion zur Durchführung dieses Verfahrens ist jedoch kompliziert und wegen des schmalen Frequenzbandes wird bei der großen Frequenzschwankung des
ankommenden Signals die Mitziehung gegebenenfalls unmöglich. Da das Verfahren b) zwar, wie oben
erwähnt, Nachteile aufweist, aber sein Wirkungsgrad gut ist, ist es für Satelliten-Nachrichtenübertragungssysteme vorteilhaft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Frequenz jedes ankommenden Impulsbündels (burst)
möglichst konstantzuhalten, Frequenzschwankungen zu unterdrücken und die obengenannte Synchronmitziehung zu erleichtern.
Ausgehend von einem Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems, bestehend aus zwei und mehr über einen
Satelliten miteinander in Verbindung stehenden Erdestationen, bei dem die Frequenz des auf einer
Erdestation empfangenen, vom Satelliten ausgesendeten Pulsrahmens mit der Sollfrequenz eines Bezugsoszillators verglichen und in Abhängigkeit des ermittelten
Frequenzfehlers die Sendefrequenz dieser Erdestation korrigiert wird, wird diese Aufgabe gemäß der
Erfindung dadurch gelöst, daß in einem ersten
Regelschritt einer lediglich auf die Empfangsseite einer Erdestation beschränkten ersten Regelschleife die
empfangsseitige Zwischenfrequenz dadurch konstantgehalten wird, daß Ober einen Frequenzvergleich des
Zwischenfrequenzsignals mit der Frequenz eines stationseigenen Bezugsoszillators der Überlagerungsoszillator
des Empfangsmischers in seiner Frequenz gesteuert wird und daß in einem zweiten Regelschritt
einer den Satelliten mit einschließenden zweiten Regelschleife zusätzlich der Frequenzfehler zwischen
der Sendefrequenz der Bezugserdestation und der betreffenden Erdestation dadurch ausgeregelt wird, daß
über einen Frequenzvergleich der Frequenzen der zugehörigen, auf der Empfangsseite der betreffenden
Erdestation vorhandenen Synchronoszillatoren die Sendefrequenz dieser Erdestation gesteuert wird.
Durch die DE-PS 12 69 687 ist zwar ebenfalls ein Frequenzregelverfahren für ein Nachrichtensystem mit
Satelliten bekannt, bei dem zwei Regelschleifen zur Anwendung kommen. Abgesehen davon, d*cß sich das
bekannte Frequenzregelverfahren auf ein mit Frequenzvielfach arbeitendes Nachrichtensystem bezieht
und zur Durchführung der Regelung von einem Pilotsignal Gebrauch machen muß, unterscheiden sich
auch die Regelschleifen dadurch, daß bei dem bekannten Frequenzregelverfahren die erste Regelschleife für die
Grobregelung den Satelliten mit einschließt und die zweite, die Feinregelung durchführende Regelschleife
auf das Empfangsteil einer weiteren Erdestation beschränkt ist, mit der die in die erste Regelschleife
einbezogene Erdestation in Verbindung treten will.
An Hand von den in der Zeichnung angegebenen schematischen Darstellungen soll die Erfindung im
folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet
F i g. 1 ein bereits erläutertes Zeitdiagramm der zu einem Pulsrahmen zusammengefaßten Impulsbündel
(burst),
Fig.2 ein die Frequenzschwankungen in einem Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem näher erläuterndes
Schaubild,
: j das Blockschaltbild einer nach dem Verfahren
nach der Erfindung arbeitenden Erdestation.
An Hand der Fig.2 werden die Gründe für die
Frequenzschwankung im Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem erklärt In dieser Figur bedeuten Seinen
Satellit, AR eine Empfangsantenne des Satelliten, AT
eine Sendeantenne des Satelliten, TP den Antwortsen-
K) der (transponder) des Satelliten, Ei, EZ, E 3 Erdestationen,
Ai, AZ, A3 Antennen dieser Erdestationen, T
Sender und R Empfänger der Erdestation.
Die Gründe für die Frequenzschwankung, die im Satelliten-Nachrichtenübertragungssystem auftreten
ι--, kann, bestehen in folgenden fünf Punkten: 1. Frequenzschwankung
des Senders T der Erdestalion: Afr, 2. Frequenzschwankung durch den Antwortsender TP im
Satellit S: Afs; 3. Frequenzschwankung durch eine Doppler-Verschiebung, die in einer von der Erdestation
.•ο bis zum Satelliten verlaufenden Strecke (up link)
auftritt: Afu; 4. Frequenzschwankung durch die Doppler-Verschiebung,
die in einer von dem Satelliten bis zur Erdestation verlaufenden Strecke (down link) auftritt:
Δίο: 5. Schwankung der Überlagerungsoszillatorfre-
2-, quenz im Empfänger /?der Erdestation:Afr.
Von den obengenannten Punkten treten die unter I. und 3. genannten Schwankungen im Impulsbündel
(burst) jedes Amtes verschieden auf, so daß sie eine Fiequenzschwankung zwischen jedem Impulsbündel
jo (burst) darstellen. Die unter 2., 4. und 5. genannten
Schwankungen stellen keine Frequenzschwankung zwischen jedem Impulsbündel (burst) dar, da das
Impulsbündel (burst) jedes Amtes einer gleichen Schwankung unterworfen wird.
Γι Nachstehend wird für ein zur Zeit verwendetes
Frequenzmodulationssystem ein Beispiel gezeigt, aus dem sich ergibt, wie jede obengenannte Schwankung
auftritt.
Grund Frequenzschwankungsmaß
Bemerkungen
1. A fr ± 5 · 10-V5 Jahre = ±30 kHz/5 Jahre
± 2 · 10 b = +12 kHz/Monat
2. Af, 2,5 -JO-' ±50 kHz
3. Af1, ±2 kHz
4. Af,,± 1,2 kHz
5. Afn± 5 · 10"= ±20 kHz/5 Jahre
± 2- 10" = ± 8 kHz/Monat
Beispiel für die Kenndaten der Erdestation
Überlagerungsoszillator im 6-GHz-Band
Beispiel für den gemessenen Wert des Satelliten Überlagerungssoszillator im 2-GHz-Band
Überlagerungsoszillator im 6-GHz-Band
Beispiel für den gemessenen Wert des Satelliten Überlagerungssoszillator im 2-GHz-Band
stationäre Bahn mit einer Steigung von 10°
stationäre Bahn mit einer Steigung von 10°
stationäre Bahn mit einer Steigung von 10°
Beispiel für die Kenndaten der Erdestation
Überlagerungsoszillator im 4-GHz-Band
Überlagerungsoszillator im 4-GHz-Band
In diesem Beispiel beträgt das maximale Schwankungsmaß
bei 1. und 3. zwischen jedem Impulsbündel (burst) ±32 kHz und die gemeinsame Schwankung
beträgt 71,2 kHz. Da diese Werte zu groß sind, müssen sie komprimiert werden. Erfindungsgemäu werden
diese Werte so korrigiert, wie es im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 näher erläutert ist.
In F i g. 3 stellen die Bauteile, die mit den gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet sind, die gleichen Gegenstände dar. Jede Erdestation Ei, EO und
F.2 stellt jeweils über den Satelliten Seine Sprechverbindung
her. wobei in der von der Erdestation bis zum Satelliten verlaufenden Strecke (up link) das 6-GHz-Band
und in der vom Satelliten S bis zur Erdestation γ, verlaufenden Strecke (down link) das 4-GHz-Band
verwendet wird und in dem Satelliten die Frequenzumwandlung vom 6-GHz-Band in das 4-GHz-Band und die
Verstärkung durch den ausgerüsteten Antwortsender TP ausgeführt wird. Jede Erdestation Fl, EO und E2
ti» weist die gleiche Konstruktion wie die Erdestation £"1
in Fig.3auf.
Diese Erdestation FI enthält einen Empfangsfrequenzkonverter
1, einen Zwischenfrequenzverstärker 2, einen demodulator 3, einen Empfangsüberlagerungsos-
h"> zillator4, einen Verstärker 5, einen Frequenzvergleicher
6, einen Bezugsfrequenzoszillator 7, Synchronoszillatoren 8, 9 und 10, einen Frequenzvergleicher 11, einen
Hochfreauenzverstärker 12. rinpn "spnHpfrennpn^knn-
verter 13, einen Sendeüberlagerungsoszillator 14, einen
Modulator 15, einen Verstärker 16, ein Suchteil 17 und einen Schalter 18.
Ein von der Antenne Ai der Erdestation Ei
empfangenes Signal wird durch den Empfangsfrequenzkonverter 1 mit dem Signal des Empfangsüberlagerungsoszillators
4 gemischt, in eine Zwischenfrequenz umgewandelt, durch den Zwischenfrequenzverstärker 2
verstärkt und dann dem Demodulator 3 zugeführt. Andererseits werden dem Demodulator 3 Ausgangsleistungen
der Oszillatoren 8,9 und 10 zugeführt, die jeder Erdestation £0, £1 (eigenes Amt) und E2 zugeordnet
sind und deren Oszillatorfrequenz im Impulsbündel (burst) jeder Erdestation in die Trägerfrequenz (in die
Zwischenfrequenz umgewandelt) jeweiliger Erdestation mitgezogen ist.
Im Demodulator 3 wird die obengenannte Zwischenfrequenz auf die Oszillatoren 8, 9 und iO normiert, der
Synchrondemodulation (Trägerwellenregeneration) und der Phasendemodulation unterworfen, in ein
digitales Zeichen umgewandelt und dann in eine analoge Information decodiert. Das auszusendende Informationssignal
wird im Modulator 15 in ein digitales Zeichen codiert, der Phasenmodulation unterworfen
und dem Sendefrequenzkonverter 13 zugeführt. Dieses dem Sendefrequenzkonverter 13 zugeführte Signal wird
mit der Oszillatorfrequenz des Sende-Überlagerungsoszillators
14 gemischt, in eine Hochfrequenz umgewandelt, durch den Hochfrequenzverstärker 12 verstärkt
und dann über die Antenne A 1 ausgesandt.
Der Sende- und Empfangsteil einer solchen Erdestation wird erfindungsgemäß wie folgt ausgebildet:
Zunächst wird der Empfangs-Überlagerungsoszillator 4 im Empfangsteil der Erdestation einer automatischen
Frequenzregelung (AFC) unterworfen. In dieser sogenannten ersten Schleife wird die Trägerwelle des
ankommenden Impulsbündels (burst), die durch den Empfangsfrequenzkonverter 1 in die Zwischenfrequenz
umgewandelt ist, durch den Verstärker 2 verstärkt, dann dem Frequenzkonverter 6 zugeführt und dort mit der
Ausgangsleistung des Bezugsfrequenzoszillators 7 (beispielsweise Quarzoszillator von 140 MHz) verglichen,
der jeder Erdestation getrennt zugeordnet ist Die Ausgangsleistung dieses Frequenzvergleichers 6 (Differenz
aus der Zwischenfrequenz) des obengenannten ankommenden Impulsbündels (burst) und der Oszillatorfrequenz
des Bezugsfrequenzoszillators 7 wird dem Empfangs-Überlagerungsoszillator 4 zugeführt und
dieser so gesteuert, daß die Ausgangsleistung des Frequenzvergleichers 6 Null wird.
Indem eine solche Rückkopplung durch die erste Schleife erfolgt, wird die Frequenz in der Zwischenfrequenz
des von jeder Erdestation ankommenden Impulsbündels (burst) abgeglichen und auf einen
bestimmten richtigen Wert gesteuert Deshalb wird von den obengenannten Frequenzschwankungen die gesamte,
jeder Erdestation gemeinsame Schwankungskomponente komprimiert, die auf die Schwankung durch de
Antwortsender 2. Ais, die Schwankung durch di
Doppler-Verschiebung der Strecke (down link) 4. Af
und die Schwankung des Empfangs-Überlagerungsos zillators 5. 4/äzurückzuführen ist.
Gemäß der Erfindung wird ferner der Sende-Über lagerungsoszillator 14 im Sendeteil der Erdestation de
automatischen Frequenzregelung (AFC) unterworfer In dieser sogenannten zweiten Schleife wird dii
κι Oszillatorfrequenz des Synchronoszillalors 8, die in di<
Zwischenfrequenz der Trägerwelle des von eine normierten Erdestation, d. h. von der Erdestation EO ir
diesem Beispiel, ankommenden ImpulsbUndcl (burst mitgezogen wird, mit der Oszillatorfrequenz de;
ι r> Synchronoszillators 9, die mit der Zwischenfrequenz dei
rückgeführten Trägerwelle des eigenen Amtes El synchronisiert wird, durch den Frequenzvergleicher 11
verglichen.
Die Ausgangsleistung des Frequenzvergleichers 11 (Differenz aus den Oszillatorfrequenzen des Oszillators
die mit der Frequenz des normierten Amtes mitgezoger sind, und den Oszillatorfrequenzen des Oszillators, die
mit der Frequenz des eigenen Amtes mitgezogen sind] wird ferner über den Verstärker 16 dem Sende-Über
2r> lagerungsoszillator 14 zugeführt, und die Oszillatorfrequenz
des Sende-Überlagerungsoszillators 14 wird se
gesteuert, daß die Ausgangsleistung des Frequenzvergleichers 11 Null wird.
Auf diese Weise stellt die zweite Schleife eine den
Auf diese Weise stellt die zweite Schleife eine den
j(i Satelliten S enthaltende Schleife dar, so daß die
Trägerfrequenz, die von jeder Erdestation ausgesandt wird, in der Strecke (down link) derart gesteuert wird,
daß die der Trägerfrequenz des Impulsbündels (burst) des normierten Amtes £0 entspricht. Deshalb wird die
jj Frequenzdifferenz zwischen den Impulsbündeln jeder
Erdestation komprimiert.
Für die Bildung der zweiten Schleife ist erforderlich, daß für die Trägerwelle des normierten Amtes und die
rückgeführte Trägerwelle des eigenen Amtes die Synchronoszillatoren miteinander synchronisiert sind.
Hierbei ist die Synchronisation des eigenen Amtes mit dem normierten Amt leicht, aber für die rückgeführten
Frequenzen des eigenen Amtes ist bei der großen Frequenzschwankung der rückgeführten Trägerwelle
die Synchron-Mitziehung unmöglich.
In einem solchen Fall wird der Schalter 18 umgeschaltet, der Suchteil 17 an den Sende-Überlagerungsoszillator
14 geschaltet, die Sendefrequenz des eigenen Amtes etwa abgetastet und die Synchronisation
so ausgeführt.
Wie oben erwähnt kann die Frequenz des Impulsbündels
(burst) jedes Amtes gleichmäßig geordnet werden, indem die erste und zweite Rückkopplungsschleife im
Empfangs-Überlagerungsoszillator 4 sowie im Sende-Überlagerungsoszillator
14 gebildet werden. Hierdurch wird die Synchron-Mitziehung für die Regeneration der
Trägerwelle erleichtert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:. Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems, beste- ■; hend aus zwei und mehr über einen Satelliten miteinander in Verbindung stehenden Erdestationen, bei dem die Frequenz des auf einer Erdestation empfangenen, vom Satelliten ausgesendeten Pulsrahmens mit der Sollfrequenz eines Bezugsoszilla- tors verglichen und in Abhängigkeit des ermittelten Frequenzfehlers die Sendefrequenz dieser Erdestation korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Regelschritt einer lediglich auf die Empfangsseite einer Erdestation i> beschränkten ersten Regelschleife die empfangsseitige Zwischenfrequenz dadurch konstantgehalten wird, daß über einen Frequenzvergleich des Zwischenfrequenzsignals mit der Frequenz eines stationseigenen Bezugsoszillators (7) der Oberlage- >o rungsoszillator (4) des Empfangsmischers (1) in seiner Frequenz gesteuert wird und daß in einem zweiten Regelschritt einer den Satelliten (S) mit einschließenden zweiten Regelschleife zusätzlich der Frequenzfehler zwischen der Sendefrequenz der j Bezugserdestation (EO) und der betreffenden Erdestation (E 1) dadurch ausgeregelt wird, daß über einen Frequenzvergleich der Frequenzen der zugehörigen, auf der Empfangsseite der betreffenden Erdestation vorhandenen Synchronoszillatoren (8, 9) die Sendefrequenz dieser Erdestation gesteuert wird.
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---|---|---|---|
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---|---|
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Family
ID=13591864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691950095 Expired DE1950095C3 (de) | 1968-10-17 | 1969-10-03 | Verfahren zur Synchronisation eines TDMA-Satelliten-Nachrichtenübertragungssystems |
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---|---|
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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JPS61165531A (ja) * | 1985-01-17 | 1986-07-26 | Sapporo Aruna Kk | 建物室内への外気導入装置 |
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1968
- 1968-10-17 JP JP7597968A patent/JPS4938047B1/ja active Pending
-
1969
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4938047B1 (de) | 1974-10-15 |
DE1950095B2 (de) | 1977-12-29 |
DE1950095A1 (de) | 1970-06-04 |
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