DE2048199C1

DE2048199C1 - Funktelefoniesystem

Info

Publication number: DE2048199C1
Application number: DE2048199A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Gammel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-30
Filing date: 1970-09-30
Publication date: 1979-11-29

Description

2. Funktelefoniesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung der Synchronisierung der Umschaltzeitpunkte für den Frequenzwechsel von zwei in Verbindung tretenden Stationen aus verschiedenen Gruppen eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Sendefrequenzfolge und ggf. Rufkennzeichenfolge der rufenden Station durch eine weitere Einrichtung auf die jeweilige Empfangsfrequenzfolge und ggf. Rufkennzeichenfolge der gerufenen Station einstellt.

3. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer Gruppe je eine oder ein Paar von Radiofrequenzen zugeordnet ist, und daß die einzelnen Stationen dieser Gruppe modulationsseitig durch ein bestimmtes, vorzugsweise verschlüsseltes Rufkennzeichen unterschieden sind.
4. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Recheneinrichtung vorgesehen ist, der einerseits ein gemeinsames Programm für die Radioträgerfrequenzen und deren Wechselzeitpunkte bei allen Stationen in gleicher Art, z. B. in Form einer bei allen Teilnehmern gleichen Lochkarte eingegeben ist und andererseits ein jeder Station eigenes Programm, das für den Empfang die für diesen Teilnehmer gültige momentane Empfangsfrequenz, deren zeitliche Änderung innerhalb eines bestimmten Zeitraumes, z. B. eines Tages, und ggf. dessen modulationsseitiges Rufkennzeichen im Zusammenwirken mit dem gemeinsamen Programm festlegt und der Frequenzaufbereitungsanlage für den Empfänger mitteilt und daß dieses Programm analog für den Sendebetrieb die analogen Informationen für die anzurufende Station ebenfalls im Zusammenwirken mit dem gemeinsamen Programm festlegt und der Frequenzaufbereitungsanlage (Synthesizer) für den Sender mitteilt.

5. Funktelefoniesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei kurzperiodigem Frequenzwechsel, d. h. bei Perioden, die unter einer Sekunde liegen, zur Vermeidung von Störungen, die durch einen momentanen Frequenzsprung entstehen, zumindest jeweils in einem Zeitraum von einem Bit vor und einem Bit nach dem Umschaltzeitpunkt für die Sendefrequenz die Sendeenergie kontinuierlich, z. B.

nach einer Gaußschen oder cosinusförmigen Spannungs-Zeitfunktion vermindert und dann wieder erhöht wird.

6. Funktelefoniesystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender im Zeitpunkt eines Nulldurchganges der radioträgerfrequenten Schwingung von der Antennenzuleitung durch einen elektronischen Schalter abgetrennt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Funktelefoniesystem mit mehreren miteinander korrespondierenden, vorzugsweise als mobile Anlagen ausgebildeten Stationen, wobei den Stationen eine Anzahl diskreter Radio-Trägerfrequenzen zugeordnet sind, die in vorzugsweise periodischen Zeitabständen gewechselt werden, bei dem die Nachrichten mittels digitaler Signale, wie der Pulscode- oder Pulsdeltamodulation übertragen werden und jede Station eine Einrichtung hat, in der die Sende- und Empfangsfrequenzen für einen gewissen Zeitraum gespeichert sind, und das aus der Kombination folgender Merkmale besteht:

a) Die Einrichtung ist eine elektronische Rechenmaschine, in deren Speicher das Frequenzwechselschema für alle- Stationen und für einen größeren, vorzugsweise einen Tag, umfassenden Zeitraum enthalten ist,

b) bei jeder Station ist eine eigene, schwingquarzkontrollierte Zeitmeßeinrichtung vorgesehen, die die elektronische Rechenmaschine derart steuert, daß die Umschaltzeitpunkte des Frequenzwechselschemas eingehalten werden,

c) es ist eine weitere Einrichtung vorgesehen, die gegen Ende einer Nachrichtenübertragungsperiode die Übertragungsqualität, vorzugsweise an Hand der Feldstärkeverhältnisse, automatisch feststellt und in Abhängigkeit von dieser Feststellung die Übertragung am Anfang der neuen Nachrichtenübertragungsperiode mit langsamer Bitrate/sec. bei ungünstigen Verhältnissen und mit normal schneller Bitrate/sec. bei guten Empfangsverhältnissen vornimmt,

d) für den Fall, daß für die neuen Trägerfrequenzen durch die Umschaltung lediglich ein Tausch der Frequenzkanäle der einzelnen Stationen untereinander vorgenommen wird, findet eine Unterbrechung der Signalausstrahlung während einer kurzen, durch die Zeitmeßtoleranzen bei den einzelnen Stationen bedingten Zeit statt, und zwar derart, daß um die Zeitmeßtoleranz vor und nach dem individuellen Umschaltzeitpunkt jeder Station deren Sender gesperrt wird, während der Empfiinger zu diesem Umschaltzeitpunkt auf die neue Trägerfrequenz umgeschaltet wird, nach Patent 19 54 754.

Bereits dem oben charakterisierten Funktelefoniesystern nach dem Hauptpatent lag die Aufgabe zugrunde, ein Abhören und Stören der Nachricht durch andere, insbesondere feindliche Stationen beim militärischen Einsatz, zu erschweren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System hinsichtlich tier Lösung dieses Problems noch weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß insbesondere bei einer größeren am System beteiligten Anzahl von Stationen mehrere Gruppen von Stationen gebildet sind, du en Frequenzwechselzeitpunkte voneinander unterschiedlich sind.

/ur Sicherung der Synchronisierung der Umschalt-/eitpunkte für den Frequenzwechsel von zwei gerade in Verbindung stehenden Stationen aus verschiedenen Gruppen ist es vorteilhaft, wenn eine weitere Einrichtung vorgesehen ist. die die Sendefrequenz und ggf. das Kufkennzeichen der rufenden Station auf den Frequenzplan der gerufenen Station einstellt.

Vorteilhalt soll lerner zumindest einer Gruppe von Stationen je eine oder ein Paar von Radio-Trägerfrequen/en zugeordnet sein, und die einzelnen Stationen dieser Gruppe sollen modulationsseitig durch ein bestimmtes, vorzugsweise verschlüsseltes, Rufkennzeichen unterschieden sein.

Es ist ferner vorteilhaft, für den automatischen Ablauf dieser Vorgänge eine elektronische Recheneinrichtung vorzusehen, der einerseits ein gemeinsames Programm für die Radio-Trägerfrequenzen und deren Wechselzeitpunkte bei allen Stationen in gleicher Art, z. B. in Form einer bei allen Teilnehmern gleichen Lochkarte, eingegeben ist, und andererseits ein jeder Station eigenes Programm, das für den Empfang die für diesen Teilnehmer gültige momentane Empfangsfrequenz, bo deren zeitliche Änderung innerhalb eines bestimmten Zeitraumes, z. B. eines Tages, und ggf. dessen modulationsseitiges Rufkennzeichen im Zusammenwirken mit dem gemeinsamen Programm festlegt und der Frequenzaufbereitungsanlage für den Empfänger mitteilt und daß dieses Programm analog für den Sendebetrieb die analogen Informationen für die anzurufende Station ebenfalls im Zusammenwirken mit dem gemeinsamen Programm festlegt und der Frequenzaufbereitungsanlage (Synthesizer) für den Sender mitteilt.

Vor allem für kurzp^riodigen Frequenzwechsel, d. h. bei Frequenzwechselperioden, die gleich oder kleiner als eine Sekunde lang sind, ist es vorteilhaft, zur Vermeidung von Störungen, die durch einen momentanen Frequenzsprung entstehen, zumindest jeweils in einem Zeitraum von einem Bit vor und einem Bit nach dem Umschaltzeitpunkt für die Sendefrequenz die Sendeenergie kontinuierlich z. B. nach einer Gaußschen oder cosinusförmigen Spannungszeitfunktion zu vermindern und dann wieder auf den vollen Wert zu erhöhen. Zum gleichen Zweck ist es vorteilhaft, den Sender im Zeitpunkt eines Nulldurchganges der radioträgerfrequenten Schwingung von der Antennenzuleitung durch einen elektronischen Schalter abzutrennen.

Nachstehend wird die Erfindung mit ihren Vorteilen anhand von Figuren näher erläutert.

Im Hauptpatent ist ein Funktelefoniesystem beschrieben, bei dem die einzelnen Teilnehmerstationen ständig einen Wechsel der Radioträgerfrequenzen vornehmen, um die Signal- und die Trägerfrequenzerkennbarkeit zu erschweren. Letzteres ist besonders wichtig für den militärischen Einsatz solcher Systeme. Dabei tritt jedoch das Problem auf, die Synchronisierung der Umschaltzeitpunkte bei den miteinander korrespondierenden Stationen vorzunehmen. Dies geschieht durch eine jeder Station eigene, insbesondere schwingquarzkontrollierte Zeitmeßeinrichtung, die z. B. bei einer Genauigkeit von nur K)-⁶/'und einer Frequenz /von etwa 1 MHz für einen Tag schon sehr kleine Abweichungen der Umschaltzeitpunkte voneinander bringt. Zusätzlich kann, falls die Periodendauer der Umschaltungen relativ kurz bemessen wird, eine Synchronisierung zumindest der Zeitmeßeinrichtiingen der miteinander korrespondierenden Stationen vorgenommen werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein solches System vor allem hinsichtlich der Erkennbarkeit der Signale bzw. der benutzten Trägerfrequenzen dadurch erschwert, daß vor allem bei einer Gruppenbildung von Stationen die Frequenzwechselzeitpunkte dieser Gruppen von Stationen voneinander unterschiedlich gewählt werden. Es sind also z. B. bei einer militärischen Einheit, die hundert Fahrzeuge umfaßt, je zehn zu einer Gruppe zusammengeschlossen, so daß sich zehn Gruppen ergeben, deren Umschaltzeitpunkte für ihre Radioträgerfrequenzen sowohl empi'angs- als auch sendeseitig voneinander verschieden ausgelegt werden. Vor allem in den Fällen, in denen die Frequenzumschaltzeitpunkte nahe beieinander liegen, z. B. bei einer Minute und darunter — und dieser Fall ist vorzuziehen aus Gründen der Geheimhaltung — entsteht die Schwierigkeit, daß bei zwei miteinander gerade korrespondierenden Stationen aus verschiedenen Gruppen die Umschaltzeitpunkte im allgemeinen in das gerade geführte Gespräch fallen. Daher ist es zweckmäßig, die Sendefrequenz der rufenden Station auf die gerade für diese Station gültige Empfangsfrequenz durch eine entsprechend ausgebildete elektronische Einrichtung automatisch einzustellen. Voraussetzung ist dazu, daß die rufende Station den Frequenzplan und die vorprogrammierte zeitliche Umschaltung der Radiofrequenzen kennt, d. h. die für den betreffenden Zeitpunkt gerade gültige Radiofrequenz, unter der die gerufene Gegenstation erreichbar ist.

Der gezielte Ablauf dieser Vorgänge wird vorteilhaft

durch eine elektronische Recheneinrichtung bei jeder Station vorgenommen, der einerseits ein gemeinsames Programm für die Radioträgerfrequenzen und deren Wechselzeitpunkte bei sämtlichen Stationen in der gleichen Art, z. B. in Form einer bei allen Teilnehmern gleichen Lochkarte, zugeführt ist. Andererseits muß der Einrichtung eine weitere Information mitgeteilt werden, am einfachsten in Form eines jeder Station eigenen Programms, z. B. auf einer Lochkarte. Dieses Programm muß auch die modulationsseitigen Rufkennzeichen und deren zeitliche Änderung im Laufe einer größeren Zeitperiode enthalten, falls den Einzelteilnehmern in einer Gruppe modulationsseitig bestimmte Rufkennzeichen zugeteilt sind, um auch in einer größeren Gruppe mit der gleichen Trägerfrequenz bzw. dem gleichen Radioträgerfrequenzpaar diskrete Teilnehmer anrufen zu können. Dieses stationseigene Programm muß also, im Zusammenwirken mit dem gemeinsam für alle Stationen gültigen Programm, die momentan gültige Empfangsfrequenz für den einzelnen Teilnehmer und ggf. dessen modulationsseitiges Rufkennzeichen enthalten und die Information muß der eigenen Empfangsanlage mitgeteilt werden, ferner muß das Programm die entsprechenden Informationen für die jeweils anzurufende Gegenstation enthalten und diese Information muß der eigenen Sendeseite mitgeteilt werden.

Dies soll nachfolgend anhand eines Blockschaltbildes gemäß F i g. 1 näher erläutert werden. Es ist im System ein Prozeßrechner R vorgesehen, der zweckmäßig mit der Verschlüsselungseinrichtung für die Modulationssignale eine Einheit bildet. Es ist daher im Blockschaltbild der Lauf des Modulationssignals und dieses selbst mit Mod angegeben. Diesem Rechner soll das für eine bestimmte Zeiteinheit, z. B. einen ganzen Tag, gültige Umschaltprogramm für die Sendefrequenzen bzw. Empfangsfrequenzen, also der Frequenzplan für alle Stationen, z. B. in Form einer Lochkarte, mitgeteilt werden. Dieses Programm ist mit PrI in F i g. 1 bezeichnet und es sind, um anzudeuten, daß mehrere Informationen zum Rechner führen, mehrere Verbindungsleitungen zwischen R und PrI gezogen. Es muß ferner eine Einrichtung (Umcodierer LJ zusammen mit Programm PHI) vorgesehen sein, die aus diesem Programmspeicher, dem z. B. das Tagesprogramm in Form einer Lochkarte eingegeben ist, die jeweils für die eigene Station gültige Empfangsfrequenz aussucht und die momentane Radiofrequenz, unter der eine anzurufende andere Station erreichbar ist. Diese Einrichtung muß also beispielsweise aufgrund einer Wahl von Ziffern für die Gegenstation aus dem durch PrI gegebenen Programm die momentan gültige Radiofrequenz für die gewünschte Gegenstation ermitteln und dem Sender mitteilen, also der Einrichtung im Sender, die diese momentan gültige Anruffrequenz für die Gegenstation bestimmt. Im allgemeinen wird bei der Sende- wie auch bei der Empfangseinrichtung eines solches Systems ein Frequenz-Synthesizer vorgesehen, dessen die Sendefrequenz bestimmender Eingang mit der letzterwähnten Einrichtung verbunden ist. Am Umcodierer t/ist daher je ein Pfeil mit der Bezeichnung Sender bzw. Empfänger vorhanden.

Ebenso muß diese Umcodiereinrichtung aus dem Programm PrI die für den Empfänger der Station jeweils maßgebliche Empfangsfrequenz dem Frequenz-Synthesizer des Empfängers der eigenen Station mitteilen. Der Umcodierer wird vorteilhaft durch eine Lochkarte mit dem Programm PrII gesteuert, und zwar derart, daß er die gewünschten Informationen dem Programm PrI entnimmt bzw. diese so umcodiert, daß die gewünschten Informationen zum Sender bzw. zum Empfänger der Station geliefert werden.

Die gleiche Einrichtung U zusammen mit PrII muß ferner noch empfangs- und sendeseitig ggf. unterschiedliche Rufkennzeichen für einzelne Stationen einer Gruppe angeben können.

Der Umcodierer kann im einfachsten Fall mit Schieberegistern arbeiten, die die Frequenzwechselkriterien des Programms PrI so verschieben, daß die momentan gültige Sendefrequenz für die gerade gewünschte Gegenstation und die momentan gültige Empfangsfrequenz der eigenen Station richtig eingestelltwird.

PrI stellt also ein grundsätzlich für alle Stationen gleiches Verschlüsselungsprogramm der Radioträgerfrequenzen aller Stationen für einen gewissen Zeitabschnitt, z. B. einen Tag, dar und ist deshalb eine bei allen Stationen gleich ausgebildete Lochkarte, während Programm II eine jeder Station eigene, jedoch auf PrI abgestimmte Lochkarte darstellt, falls mit Lochkarten als Informationsspeicher gearbeitet wird.

Zur besseren Veranschaulichung sei folgendes Schema gemäß Fig.2 herangezogen. Die Frequenzen der einzelnen Radioträgerfrequenzkanäle können relativ weit auseinander liegen, beispielsweise jeweils um 10 MHz und sich zwischen 110 und 150 MHz erstrecken. Bei der F i g. 2 sind in zwei Zeitperioden Perl und Peril die Zugehörigkeiten der Kanäle K1 und K 5 mit ihren Frequenzen (i bis /"5 zu einzelnen Teilnehmern oder Teilnehmergruppen GrI bis Gr5 in einer Tabelle dargestellt. Im gewählten Beispiel hat die Teilnehmergruppe 1 in der Periode I den Kanal 1 mit der Frequenz /t = 110 MHz. In der Periode II hat die Gruppe GrI den Kanal 5 mit der Frequenz/"5 = 150MHz.

Beim Gegensprechen erhöht sich natürlich die Einzelfrequenz z. B. f\ auf zwei Radiofrequenzkanäle, einer für Empfang und einer für Senden, was jedoch in F i g. 2 nicht mehr dargestellt ist.

In F i g. 3 sind als Beispiel zwei miteinander korrespondierende Gruppen von Stationen CrI und Gr2 dargestellt, die eine verschiedene Anzahl von Teilnehmern, wie durch Punkte angedeutet, haben. Die Gruppe 1 soll z. B. 4 Teilnehmer haben, die Gruppe 2 sieben. Einer der Teilnehmer der Gruppe 2 ist mit 7Ί bezeichnet. Dieser Teilnehmer in der Gruppe Gr2 hat nun, wie oben erläutert, ggf. nicht nur das Gruppenkennzeichen in Form der momentan für die Gruppe gültigen Radioträgerfrequenz bzw. des gültigen Radioträgerfrequenzpaares, sondern er hat innerhalb der Gruppe auch noch ein diskretes Rufkennzeichen, das durch die Modulation festgelegt ist. Auch dieser Fall ist einfachheitshalber in der Tabelle nach F i g. 2 nicht mehr enthalten, da das modulationsseitige Rufkennzeichen für diese Station aus verschiedenen unter Umständen verschlüsselten Pulssignalen bestehen kann. Ruft z. B. der Teilnehmer Ti aus der Gruppe 2 den Teilnehmer T4 aus der Gruppe 1, so ist es notwendig, daß er anhand des Zeitplans PrI feststellt, welche derzeitige Kanalfrequenz bzw. welches Kanalfrequenzpaar die Gruppe 1 hat. Ferner muß der Teilnehmer Π das für den Teilnehmer Γ4 gültige Rufkennzeichen innerhalb der Gruppe GrI kennen. Die gleichen Probleme sind für den Teilnehmer T4 im Falle des Rückrufes gegeben.

Durch Zusammenwirken der Lochkarten PrI und Pr 2 in der Einrichtung nach F i g. 1 lassen sich diese Kennzeichen auf einfache Weise ermitteln. Ein Frequenzschema, wie das oben bei F i g. 2

erläuterte, bringt nicht nur auf der Empfangs- sondern auch auf der Sendeseite je nach der Art des Frequenztausches unter Umständen nicht unerhebliche Frequenzspriinge mit sich. Diese Frequenzsprünge, z. B. zwischen /"1 und /5, werden im allgemeinen sehr kurzperiodig sein, d. h. bei einer Sekunde oder sogar darunter liegen, um die Erkennbarkeit von außen her zu verringern. Es muß also sehr schnell eine Umschaltung der Sendefrequenz der einzelnen Stationen vorgenommen werden. Dies führt, wie bekannt, zu erheblichen Taststörungen, da bei der Frequenzumtastung z. B. durch das Anlegen entsprechender Steuerspannungen an Kapazitätsdioden im Frequenzerzeuger zumindest das zwischen den beiden umzuschaltenden Sendefrequenzen gelegene Frequenzspektrum durchlaufen wird, in Wirklichkeit jedoch noch mehr, da mehr oder weniger eine Sprungfunktion vorliegt. Diese unerwünschten Frequenzen würden u. a. auch das eigene Funksystem stören. Es ist daher vorgesehen, jeweils in einem Zeitraum von wenigstens einem Bit vor und einem Bit nach dem Umschaltezeitpunkt für die Sendefrequenz die Sendeenergie jedes Senders kontinuierlich, z. B. nach einer Gaußschen oder cosinusförmigen Spannungs-Zeitfunktion zu vermindern und dann wieder zu erhöhen. Dadurch werden nicht nur Störungen vermieden, sondern gleichzeitig ist auch der Frequenzsprung vom Abhörer kaum feststellbar.

Vorteilhaft wird dies dadurch verwirklicht, daß der Sender im Zeitpunkt eines Nulldurchganges der radioträgerfrequenten Schwingung von der Antennenzuleitung durch einen elektronischen Schalter, der beispielsweise nach Art eines Thyristors (switch-gate) arbeitet, abgetrennt wird. Wird nämlich bei einem derartigen Thyristor die Steuerspannung weggenommen, so schaltet der Thyristor automatisch in der Gegend des Nulldurchgangs der Sendeschwingung ab und zündet ohne Steuerspannung nicht mehr, da dann die Zündspannung nicht mehr erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 648/74

Claims

Patentansprüche:

1. Funktelefoniesystem mit mehreren miteinander korrespondierenden, vorzugsweise als mobile Anlagen ausgebildeten Stationen, wobei den Stationen eine Anzahl diskreter Radio-Trägerfrequenzen zugeordnet sind, die in vorzugsweise periodischen Zeitabständen gewechselt werden, bei dem die Nachrichten mittels digitaler Signale, wie der Pulscode- oder Pulsdeltamodulation übertragen werden und jede Station eine Einrichtung hat, in der die Sende- und Empfangsfrequenzen für einen gewissen Zeitraum gespeichert sind, und das aus der Kombination folgender Merkmale besteht:

a) Die Einrichtung ist eine elektronische Rechenmaschine, in deren Speicher das Frequenzwechselschema für alle Stationen und für einen größeren, vorzugsweise einen Tag, umfassenden Zeitraum enthalten ist,

d) für den Fall, daß für die neuen Trägerfrequenzen durch die Umschaltung lediglich ein Tausch der Frequenzkanäle der einzelnen Stationen untereinander vorgenommen wird, findet eine Unterbrechung der Signalausstrahlung während einer kurzen, durch die Zeitmeßtoleranzen bei den einzelnen Stationen bedingten Zeit statt, und zwar derart, daß um die Zeitmeßtoleranz vor und nach dem individuellen Umschaltzeitpunkt jeder Station deren Sender gesperrt wird, während der Empfänger zu diesem Umschaltzeitpunkt auf die neue Trägerfrequenz umgeschaltet wird, nach Patent 19 54 754, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei einer größeren, am System beteiligten Anzahl von Stationen mehrere Gruppen von Stationen gebildet sind, deren Frequenzwechselzeitpunkte voneinander unterschiedlich sind.