DE2160802C3

DE2160802C3 - Telecommunication system with relay stations and fixed and movable subscriber stations

Info

Publication number: DE2160802C3
Application number: DE19712160802
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl.-Ing 7911 Ay Herold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Filing date: 1971-12-08
Publication date: 1978-02-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernmeldeanlage mit Relaisstationen und ortsfesten und/oder beweglichen Teilnehmerstationen, bei der der Zugriff der Teilnehmerstationen zu der jeweils zugeordneten Relaisstation im gleichen Frequenzband im Codemultiplex-Verfahren durch den gerufenen Teilnehmerstationen zugeordnete Codes erfolgt und bei üer das Summensignal der rufenden Teilnehmerstationen in der Relaisstation verstärkt und in einem anderen Frequenzband abgestrahlt wird.The invention relates to a telecommunications system with relay stations and fixed and / or movable Subscriber stations in which the access of the subscriber stations to the respectively assigned relay station assigned in the same frequency band in code division multiplexing by the called subscriber stations Codes takes place and with over the sum signal of the calling subscriber stations in the relay station amplified and emitted in a different frequency band.

Bei den bekannten Codemultiplex-Übertragungsanlagen erfolgt der gleichzeitige Nachrichtenaustausch zwischen mehreren Sende- und Empfangsstationen gemeinsam in dem begrenzten Frequenzband einer Relaisstation, die das empfangene Summensignal aller Sendestationen verstärkt und in einem anderen, vom Sendeband getrennten Empfangsband wieder aussendet Bei diesem Übertragungsverfahren ist das von jeder Sendestation erzeugte hochfrequente Trägersignal mit zwei unterschiedlichen Modulationsarten beaufschlagt Durch die erste Modulation wird dem Träger ein Adresscode überlagert Diese Modulation erlaubt den Vielfachzugriff vieler Sendestationen im geichen Frequenzband zum Übertragungsweg und stellt die codierte Adresse der gerufenen Empfangsstation dar, so daß jede Empfangsstation den für sie bestimmtenIn the known code division multiplex transmission systems, messages are exchanged at the same time between several transmitting and receiving stations together in the limited frequency band of one Relay station, which amplifies the received sum signal of all transmitting stations and in another, from Send band re-sends separate receiving band With this transmission method, this is done by everyone Transmitting station generated high-frequency carrier signal with two different types of modulation applied The first modulation superimposes an address code on the carrier. This modulation allows the Multiple access by many broadcasting stations in the same frequency band to the transmission path and provides the coded address of the called receiving station, so that each receiving station is intended for it

ίο Träger durch Korrelation des Summensignals mit dem empfangsseitig erzeugten und mit dem empfangenen Signal synchronisierten gleichen Adreßcode empfangen kann. Durch die zweite Modulation wird die zu übertragende codierte Nachricht dem Adreßcode überlagertίο carrier by correlating the sum signal with the receive the same address code generated at the receiving end and synchronized with the received signal can. The second modulation turns the coded message to be transmitted into the address code superimposed

Bei der Inbetriebnahme einer beweglichen Teilnehmerstation muß diese zuerst, beispielsweise mit Hilfe eines besonderen Pilottones, den jede Relaisstation aussendet, die für sie günstigste Relaisstation ermitteln.When commissioning a mobile subscriber station must do this first, for example with the help of a special pilot tone that each relay station sends out, determine the most favorable relay station for them.

Damit liegt für die Teilnehmerstation das Sende- und Empfangsband fest. Es kann dann jederzeit mit dem Senden einer Nachricht begonnen werden. Hierbei benutzt die rufende Teilnehmerstation den der gerufenen Teilnehmerstation zugeordneten Code. Die gerufene Teilnehmerstation kann durch Korrelation ihrer Eigenadresse mit dem von der Relaisstation empfangenen Summensignal die für sie bestimmte Nachricht erkennen. Es ist jedoch ein großer Störabstand nur bei völligem Synchronismus zwischen der Eigenadresse und dem empfangenen Code gegeben.The sending and receiving bands are thus fixed for the subscriber station. It can then be used at any time with the Sending a message will begin. Here the calling subscriber station uses that of the called one Subscriber station assigned code. The called subscriber station can by correlating their Own address with the sum signal received from the relay station the message intended for it recognize. However, there is only a large signal-to-noise ratio if the self-address and the given to the received code.

Es kommen an sich neben dem gewünschten Signal beim Empfänger auch alle übrigen Sendesignale an, die sich als Störung auswirken. Wird jedoch im Empfänger dieselbe Adresse wie im Sender phasenrichtig zugesetzt, so wird durch die erneute multiplikative Mischung die in der Sendestation bewirkte Bandspreizung auf die Sendebandbrei'.e B wieder rückgängig gemacht, und zwar nur bei dem Signal, dessen Adresse zugesetzt wird. Die übrigen Signale bleiben breitbandig, so daß die durch sie verursachte Störung mittels eines Tiefpasses mit der Nachrichtenbandbreite b bis auf einen kleinen Rest unterdrückbar ist. Der Korrelationsgewinn kann an sich dabei B/b betragen. Es nimmt jedoch in jedem Kanal die Störenergie mit der Anzahl der übrigen Kanäle zu, und es wird das Signal/Störverhältnis gegenüber dem Wert B/b in jedem Kanal verschlechtert. Es hängt außerdem von der Wahl des Codekollektivs ab, welche Bandbreite für die Nachrichtenübermittlung erforderlich ist, wie groß dementsprechend der erereichbare Korrelationsgewinn ist und in welchem Umfange Schwierigkeiten bei der Synchronisation des empfangsseitigen Codegenerators auftreten. Es kann beispielsweise in einem Sendebereich ein Kollektiv orthogonaler Zeitfunktionen oder aber ein pseudo-noise-Code-Kollektiv verwendet werden. Die gegenseitigen Störungen der einzelnen Codes untereinander werden durch die Kreuzkorrelationsfunktion bestimmt Es ist in jedem Code-Kollektiv, das L Codes enthält, die Kreuzkorrelationsfunktion gleich demIn addition to the desired signal, the receiver also receives all the other transmission signals that act as interference. If, however, the same address is added in phase in the receiver as in the transmitter, then the renewed multiplicative mixing reverses the spread of the band caused in the transmitter station on the transmitter bandbrei'.e B , and only for the signal whose address is added. The other signals remain broadband, so that the interference caused by them can be suppressed with the exception of a small remainder by means of a low-pass filter with the message bandwidth b. The correlation gain can be B / b per se. However, in each channel the interference energy increases with the number of other channels, and the signal / interference ratio is worsened compared to the value B / b in each channel. It also depends on the choice of code collective which bandwidth is required for the message transmission, how great the correlation gain that can be achieved is accordingly and to what extent difficulties arise in the synchronization of the code generator on the receiving end. For example, a collective of orthogonal time functions or a pseudo-noise code collective can be used in a transmission area. The mutual interference between the individual codes is determined by the cross-correlation function. The cross-correlation function is the same in every code collective that contains L codes

do Momentanwert des seitens der Empfangsstation gewünschten Codes multipliziert mit dem Momentanwert der übrigen (L-I) Codes, und dieses Produkt integriert über die Periode des gewünschten Codes. Es ist die Kreuzkorrelationsfunktiori für pseudo-noise-Codes prods portional zu (L-i), bei orthogonalen Codes dagegen proportional zur gegenseitigen Phasenverschiebung. Der Korrelationsgewinn, um den das Signal-Rauschverhäitnis im Korrelationsempfänger im günstigsten Falldo the instantaneous value of the code requested by the receiving station multiplied by the instantaneous value of the other (LI) codes, and this product is integrated over the period of the desired code. The cross-correlation function for pseudo-noise codes is proportional to (Li), whereas for orthogonal codes it is proportional to the mutual phase shift. The correlation gain by which the signal-to-noise ratio in the correlation receiver is in the best case

verbessert werden kann, ergibt sich nur dann, wenn die Sendeadresse und der im Empfänger bereitgestellte Code keine zeitliche Differenz aufweisen, tr verschwindet völlig, wenn die Phasendifferenz mehr als eine Adreßbitlänge ausmacht.can only be improved if the sender address and the one provided in the receiver Code show no time difference, tr disappears completely if the phase difference is more than one address bit length.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die übertragungstechnischen Probleme zu lösen, die zwischen den Teilnehmerstellen und den Relaisstationen auftreten, insbesondere eine Codeart anzugeben, durch die ein möglichst großer Störabstand in jedem Kanal und eine leichte Anfangssynchronisaticn erreichbar sind, wobei eine ausreichende Anzahl unterschiedlicher Codes für den Betrieb einer größeren Anzahl von Teilnehmerstationen zur Verfugung steht.The invention is based on the object of solving the transmission problems that arise between the subscriber stations and the relay stations occur, in particular to specify a code type by which achieves the greatest possible signal-to-noise ratio in each channel and easy initial synchronization are, with a sufficient number of different codes to operate a larger number of Subscriber stations is available.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die den einzelnen Teilnehmerstationen zugeordneten Codes ei.iem Kollektiv orthogonaler Codes angehören, deren einzelne Zeichen mit jeweils einem weiteren Code, der einem Kollektiv von pn-Codes angehört, durch eine modulo-2-Addition moduliert sind, und daß die orthogonalen Codes aller einer Relaisstation zugeordneter Teilnehmerstationen nährungsweise auf gleichen Anfangszeitpunkt steuerbar sind.This object is achieved in that the codes assigned to the individual subscriber stations belong to a collective of orthogonal codes whose individual characters, each with a further code belonging to a collective of pn codes, through a modulo-2 addition are modulated, and that the orthogonal codes of all assigned to a relay station Subscriber stations can be controlled approximately at the same starting time.

In der Weiterbildung des Erfinungsgedankens sind jeweils mehreren Teilnehmerstationen der gleiche Orthogonalcode, jedoch unterschiedliche ρr -Codes zugeordnet. Jede Relaisstation sendet ein periodisches Bakensignal aus, durch das der Anfangszeitpunkt der orthogonalen Codes bei allen zugeordneten Teilnehmerstationen steuerbar ist, wobei das Bakensignal zugleich als Pilotton für die Feststellung der im Zugriffsbereich einer Teilnnehmerstalion liegenden Relaisstation ausnutzbar ist. Es kann aber auch im Bereich jeder Relaisstation eine Hauptstation vorgesehen sein, die einen Orthogonalcode als Bakensignal aussendet, der in der Relaisstation empfangen, verstärkt und ausgesendet wird. Es ist dabei in jeder Sendestation das Codesignal in einer derartigen Phasenlage aussendbar, daß das rückempfangene eigene Codesignal näherungsweise phasengleich mit dem empfangenen Bakensignal ist.In the further development of the concept of the invention, several subscriber stations are always the same Orthogonal code, but different ρr codes assigned. Each relay station sends out a periodic beacon signal that indicates the start time of the orthogonal codes can be controlled at all associated subscriber stations, the beacon signal at the same time as a pilot tone for the determination of those in the access area of a subscriber station Relay station is exploitable. However, a main station can also be provided in the area of each relay station be that sends out an orthogonal code as a beacon signal that is received in the relay station, amplified and is sent out. The code signal can be transmitted in each transmitting station in such a phase position, that the own code signal received back is approximately in phase with the received one Beacon signal is.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein verbesserter Störabstand gegenüber reinen orthogonalen Codes mit unterschiedlichen Codeempfang reinen pn-Code erzielt. Bei diesem Verfahren dürfen die Codes gegeneinander höchstens bis zur Dauer eines Zeichens des orthogonalen Codes, also bis zu einer Periode des überlagerten pn-Codes gegeneinander verschoben sein. Der gemischte Code, d. h., die Periode des mit pn-Codezeichen modulieren orthogonalen Codes trägt ein Nachrichtenbit, woraus sich ein weiterer Gewinn an Störabstand ergibt. Mit Hilfe des Bakensignals werden die orthogonalen Codes aller Stationen bis auf kleine Laufzeitunterschiede phasengleich gesteuert. Es wird daher die Kreuzkorrelationsfunktion in dem orthogonalen Code-Kollektiv Null, während die überlagerten pn-Codes nur bei denjenigen gemischten Codes einen Beitrag zur Störenergie liefern können, so weit diese gemischten Codes den gleichen Orthogonalcode als Grundlage besitzen.This advantageously results in an improved signal-to-noise ratio compared to pure orthogonal codes with different code reception pure pn code is achieved. With this procedure the codes against each other at most up to the duration of one character of the orthogonal code, i.e. up to a period of the superimposed pn codes can be shifted from one another. The mixed code, i.e. i.e., the period of the with pn code characters modulate orthogonal codes carries a message bit, which is another gain S / N ratio results. With the help of the beacon signal, the orthogonal codes of all stations except for small ones Runtime differences controlled in phase. It therefore becomes the cross-correlation function in the orthogonal Code collective zero, while the superimposed pn codes only have one for those mixed codes Contribution to the interference energy, as far as these mixed codes have the same orthogonal code as Own basis.

Die Erfindung wird an Figuren erläutert.The invention is explained using figures.

F i g. 1 zeigt schematisch den Codeaufbau.F i g. 1 shows the code structure schematically.

In Fig.2 sind zwei gemischte phasengleiche Codes und in F i g. 3 gemischte gegeneinander verschobene Codes dargestellt.In Figure 2 are two mixed in-phase codes and in Fig. 3 mixed codes shifted against each other are shown.

Es sei eine Anzahl hier nicht dargestellter und nicht näher beschriebener fester und ortsbeweglicher Teilnehmerstationen vorgesehen, die über eine zentrale Relaisstation binäre Nachrichten im Codemultiplex-Verfahren austauschen können. In der Relaisstation werden die von allen Teilnehmerstationen im ersten Frequenzband ausgesendeten Signale als hochfrequen-Let there be a number of fixed and mobile subscriber stations, not shown here and not described in more detail provided, the binary messages in the code division multiplex method via a central relay station can exchange. In the relay station from all subscriber stations in the first Frequency band transmitted signals as high-frequency

s tes Summensignal empfangen, verstärkt und in einem anderen Frequenzband breitbandig wieder abgestrahlt Jeder empfangenden Teilnehmerstation ist eine auss ts sum signal received, amplified and in one broadband broadcast in another frequency band Each receiving subscriber station is one off

einem Orthogonalcode und einem pn-Code bestehende Kombination zugeordnet Die zeitliche Dauer desan orthogonal code and a pn-code existing combination assigned The duration of the

ίο pn-Codes entspricht dabei vorzugsweise einem Zeichen des orthogonalen Codes, und es sind beide Codes modulo 2 zusammenaddiert Dieser Vorgang ist in F i g. 1 dargestellt In der ersten Zeile ist schematisch ein orthogonaler Code Q gezeigt In der zweiten Zeile ist schematisch die periodische Wiederholung eines pn-Codes P aufgetragen. Durch modulo-2-Addition entsteht der gewünschte Code Cίο pn codes preferably corresponds to a character of the orthogonal code, and both codes are added together modulo 2. This process is shown in FIG. 1. An orthogonal code Q is shown schematically in the first line. In the second line, the periodic repetition of a pn code P is shown schematically. The desired code C is created by modulo-2 addition

In F i g. 2 sind entsprechend dieser Codeaddition zwei andere Codes C\ und C2 gebildet Pl und P 2 sind dabei zwei pn-Codes und die Vorzeichen geben den Wert des orthogonalen Codes an. Für die Störleistung, die sich aus dem Zusammenwirken der Codes C2 und Cl, denen beide die gleiche Orthogonalfunktion, aber unterschiedliche pn-Codes zugrundeliegen, ergibt, istIn Fig. 2, two other codes C \ and C2 are formed in accordance with this code addition. Pl and P 2 are two pn codes and the signs indicate the value of the orthogonal code. For the interference power that results from the interaction of the codes C2 and Cl, both of which are based on the same orthogonal function but different pn codes, is

2s die Kreuzkorrelationsfunktion maßgeblich. Ist die gegenseitige Verschiebung der beiden Codes Cl und C2 gegeneinander gleich Null, so ist die Kreuzkorrelationsfunktion: 2s the cross-correlation function is decisive. Is the mutual shift of the two codes Cl and C2 against each other equal to zero, then the cross-correlation function is:

KKFlKKFl

= J^T(P1 P2 - PlP2 + Pl P2 - Pl P2)dr = 0.= J ^T (P1 P2 - PlP2 + P1 P2 - P1 P2) dr = 0.

Hieraus ist ersichtlich, daß die in der genannten Weise aus jeweils einer orthogonalen und einer pn-Funktion zusammengesetzten Codes gegenseitig dann keine Störung bewirken, wenn alle Orthogonalfunktionen gleichen Anfangszeitpunkt haben.From this it can be seen that in the above-mentioned manner each of an orthogonal and a pn function Compound codes do not cause any mutual interference if all orthogonal functions have the same starting time.

Beträgt dagegen die gegenseitige Verschiebung όφ, AO so ist die Größe der Kreuzkorrelationsfunktion abhängig davon, welches Vorzeichen das Nachrichtenzeichen aufweist, mit dem der nachfolgende Code multipliziert ist. In Fig.3 sind Ptl und P12Teilstücke des Codes P1 und P21 und P22 Teilstücke eines Codes P 2. Beide Codes sind um δφ gegeneinander verschoben. Es ist dannIf, on the other hand, the mutual shift is όφ, AO , the size of the cross-correlation function depends on the sign of the message character with which the following code is multiplied. In FIG. 3, Pt1 and P12 are parts of the code P1 and P21 and P22 are parts of a code P 2. Both codes are shifted from one another by δφ. It is then

KKFlKKFl

= ΠΡ12Ρ21-Pll P22= ΠΡ12Ρ21-Pll P22

0
+ P12P21 - P11P22- P12P21 0
+ P12P21 - P11P22- P12P21

+ Pll P22-P12P21 ± P21 P22)di. KKFl = J^T(-P11 P22 ± PH P22)dr.+ Pll P22-P12P21 ± P21 P22) di. KKFl = J ^T (-P11 P22 ± PH P22) dr.

Bei positivem Nachrichtenzeichen ist daher die Kreuzkorrelationsfunktion Null, bei negativem Zeichen jedoch istWith a positive message sign, the cross-correlation function is therefore zero, with a negative sign however is

KKF' = - 2₍₎ί'Ρ11 P22di. KKF '= - 2 ₍₎ ί'Ρ11 P22di.

Enthält im zeitlichen Mittel eine Nachricht gleich viele positive und negative Werte, so ist die gegenseitige Störleistung proportional zur gegenseitigen Verschie-If a message contains the same number of positive and negative values on average over time, the message is mutual Interference power proportional to the mutual difference

bung. Dieses gilt nur solange wie die Verschiebung kleiner als die Dauer eines orthogonalen Codezeichens ist.exercise. This only applies as long as the shift is less than the duration of an orthogonal code character is.

Die gegenseitige Verschiebung der orthogonalen Codes aller Sendestationen wird unter Mitwirkung s eines Bakensignals sehr niedrig gehalten.The mutual shifting of the orthogonal codes of all transmitting stations is carried out with the assistance of s of a beacon signal kept very low.

Das Bakensignal kann beispielsweise in dem von der Relaisstation abgegebenen Pilotsignal enthalten sein. Jede Teilnehmerstation empfängt im Empfangsband sowohl das Bakensignal als auch das von ihr selbst im ι ο Sendeband abgegebene Codesignal und richtet dann die Phase des ausgesendeten Codesignals derart ein, daß im Empfänger der periodische Beginn des Codes mit der periodischen Bake koinzidiert.The beacon signal can be contained, for example, in the pilot signal emitted by the relay station. Each subscriber station receives in the receiving band both the beacon signal and that of itself in the ι ο Transmission band emitted code signal and then sets up the phase of the transmitted code signal such that im Receiver the periodic beginning of the code coincides with the periodic beacon.

Es kann aber auch das Bakensignal als orthogonales ι > Codezeichen von einer als Hauptstation wirkenden Teilnehmerstation abgegeben werden. Alle sendenden Teilnehmerstationen bringen dann die Phase des rückempfangenen, durch sie selbst ausgesendeten Codezeichen mit dem empfangenen Bakencodezeichen in gleiche Phase.The beacon signal can also be used as an orthogonal ι> Code characters are issued by a subscriber station acting as a main station. All sending Subscriber stations then bring the phase of what is received back and sent out by them Code character in the same phase with the received beacon code character.

Jedes orthogonale Codekollektiv enthält jedoch nur eine beschränkte Anzahl m Codes, so daß sich in der beschriebenen Weise nur m gemischte Codes aufbauen lassen. Häufig werden aber mehr Codes benötigt, mindestens so viele, wie jeder Code Zeichen hat. Bestehen die pn-Codes aus η Zeichen, dann enthält der gemischte CodeHowever, each orthogonal code collective contains only a limited number of m codes, so that only m mixed codes can be built up in the manner described. Often, however, more codes are required, at least as many as each code has characters. If the pn codes consist of η characters, then the mixed code contains

L=m ■ ηL = m ■ η

Zeichen. Um eine große Anzahl an Codes zu erhalten, kann jeder Orthogonalcode mit η unterschiedlichen pn-Cudes moduliert werden. Alle diese dabei gebiideien gemischten Codes mit jeweils dem gleichen Orthogonalcode stören sich aber gegenseitig untereinander und zwar wie pn-Codes unabhängig von der gegenseitigen Veschiebung.Sign. In order to obtain a large number of codes, each orthogonal code with η different pn cudes can be modulated. All of these result in mixed codes, each with the same orthogonal code but interfere with each other, like pn codes regardless of the mutual Shift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Telecommunication system with relay stations and fixed and / or mobile subscriber stations, in which the subscriber stations access the respectively assigned relay station in the same frequency band in code division using codes assigned to the called subscriber stations and in which the sum signal of the calling subscriber stations is amplified in the relay station and is emitted in a different frequency band, characterized in that the codes (C) assigned to the individual subscriber stations belong to a collective of orthogonal codes (Q) , the individual characters each with a further code (P) belonging to a collective of pn codes , are modulated by a modulo-2 addition, and that the mixed codes (C) are all subscriber stations assigned to a relay station can be controlled approximately at the same starting time.

2. Telecommunication system according to claim 1, characterized in that several subscriber stations each have the same orthogonal code (QX but different pn codes (^ are assigned.

3. Telecommunication system according to claims 1 and 2, characterized in that each relay station sends out a periodic beacon signal by means of which the starting time of the mixed codes (C) can be controlled for all associated subscriber stations and that as a pilot tone for the determination of those in the access area of a subscriber station Relay station is exploitable.

4. Telecommunication system according to claims 1 and 2, characterized in that a main station is provided in the area of each relay station which sends out an orthogonal code as a beacon signal which is received, amplified and sent out in the relay station.

5. Telecommunication system according to claims 1 and 2 and according to one of claims 3 and 4, characterized in that the code signal (C) can be transmitted in such a phase position in each transmitting station that the received, own code signal is approximately in phase with the received beacon signal .