DE2252540C3 - Code division multiplex method for the transmission of messages over a binary channel - Google Patents
Code division multiplex method for the transmission of messages over a binary channelInfo
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Description
spricht, . .speaks, . .
daß dieses Summensignal als Binartoige in aen binären Nachrichtenkanal eingespeist wird, *°that this sum signal as binarized in aen binary message channel is fed, * °
daß empfangsseitig zur Wiedergewinnung der Nach-that on the receiving side for the recovery of the
richtenbits ein analoges Summensignal daduren gebildet wird, daß bei jedem Sprung im mod _- Summensignal dem jeweils vorhandenen Ausgangssignal eine Amplitudenstufe der Dauer eines bequenzbits hinzuaddiert wird und daß anschließend das analoge Summensignal in bekannter Weise, beispielsweise durch einen Korrelator weiterverarbeitet wirdalign bits an analog sum signal is formed so that with every jump in the mod _- Sum signal the respectively existing output signal an amplitude level of the duration of a sequence bit is added and that then the analog sum signal in in a known manner, for example, is further processed by a correlator
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig die transformierten Sequenzen der Nachrichtenquellen in beliebiger Phasenlage zueinander jeweils mod 2 addiert werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the transformed sequences on the transmitting side of the news sources are added to each other in any phase position mod 2.
3. Verfahren nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch zei.quantisierte Aussendung der transformierten Binärsequenzen, so daß alle Teilsequenzen der mod 2-Summe eine Mindestpnasenverschiebung (/„) gegeneinander aufweisen. _3. The method according spoke 1, characterized by zei.quantisiert transmission of the transformed Binary sequences, so that all partial sequences of the mod 2 sum have a minimum phase shift (/ ") Show against each other. _
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis j, gekennzeichnet durch d.e empfangsse.t.ge Erken- 4« nung der Nachrichienbits mittels Korrelation der differenzierten und gleichgerichteten Ong.nalsequenz (Λ,,,) mit dem differenzierten und gleichgerichteten mod 2-Summens.gnal (T). ^ 4. The method according to any one of claims 1 to j, characterized by the receipt se.t.ge recognition of the message bits by correlating the differentiated and rectified Ong.nalsequenz (Λ ,,,) with the differentiated and rectified mod 2 sums .gnal (T). ^
fanesstation erkennt ihre Sequenz und damit ihre Nachricht durch Korrelationsempfang. Bei einem Binärj^^j ist jedoch die Addition der hinzelsequenzen nichtfanesstation recognizes your sequence and thus your message through correlation reception. In the case of a binary j ^^ j , however, the addition of the hinzelsequenzen is not
iOgIliOgIl
Erfindunginvention
Erfindung iiegi u't .^ (, tl Invention iiegi u't. ^ (, Tl
Nacnrichtenkanal, der nur zwei Zustände Überei ^n ejn kollektiv von Nachrichten nach dem NaCN directed channel that only two states Überei ^ n ejn collectively messages after
r_2emuUjpiexverfahren mit großer Fehlerfreiheit zu Coflem ν r_2 emuU j p iex method with great freedom from errors to Coflem ν
DieSe Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch ^ sendeseitig die zu übertragenden Sequenzen h^ jeweiligen Nachrichtenquellen meist derart iransforrmert werden, daß die Uänsiormierte Se4UCiU ihre Polarität stets dann ändert, wenn ein Bit der Original-[ vorhanden ist, daß die transformierten Se- D i eS e object is achieved according to the invention in ^ the transmit side to be transmitted sequences ^ respective news sources h usually such iran forrmert we re that the Uänsiormierte Se 4 UCiU polarity always changes when a bit of the original is [provided that the transformed se-
«J» der einzelnen Nachrichtenquellen jeweils"J" of the individual news sources in each case
Χ.ςρηνε!.,;ςη(Λεη mod 2 addiert werden, so daß eine P1^0,ge entsteht, die der mod 2-Summe aller Kon.-entspricht, daß dieses Summensigna! aK in den binären Nachrichtenkanal eingespeist £ empfanasseitig zur Wiedergewinnung der wiro, '^ ej- anafoges Summensignal dadurch J, tj,^'^ (]aß bei jedem Sprung im mod 2-Summen-ο ^^ jeweils vorhandenen Ausgangssignal eine vLnlitudenstufe der Dauer eines Sequenzbit«, hinzu-απη ^.^ ^ daß anschließend das analoge Sum-Χ. ςρηνε! .,; ςη ( Λεη mod 2 are added, so that a P 1 ^ 0 , ge arises , which corresponds to the mod 2-sum of all con.-that this sum signal! aK is fed into the binary message channel £ on the receiver side for the recovery of the wiro, '^ ej - ana f oges sum signal thereby J, tj, ^' ^ (] a ß with each jump in the mod 2-sum-ο ^^ respectively existing output signal a length level of the duration of a sequence bit «, add-απη ^. ^ ^ that then the analog sum-
ienal in bekannter Weise, beispielsweise durch Sn Korrelator weiterverarbeitet wird. nen^ Erf.ndung ermöglicht es, auch Codemultiplexb bi ä Kanäie zu übertragen, wie z. B. signal^ uD(J f |eitu welchc beispielsweise die übe _eine ^^ ^ ^^ ^^ is generally further processed in a known manner, for example by means of an Sn correlator. nen ^ Erf . invention also makes it possible to transmit, code division b bi ä Kan ai e such. B. signal ^ uD ( J f | eitu which e.g. the practice of _a ^^ ^ ^^ ^^
Zustandc »L c 1^ können auch Funk.Statec »L c 1 ^ can also do radio .
al ^'°gische »^ l ^ d>e Synchronisierungsmaßnahd e"s e ^/^W^^ dfs integrierte Fernsprech- und men msb^^^η weiden. Senden die ver-Datennetz y lle ellen die transformierten sel·»e«"en ^n beliebiger Phasenlage, so kann die Tpilrehmerz-h! erhöht werden, ohne daß mit wesent-al ^ '° g ische »^ l ^ d > e synchronization measure e " se ^ / ^ W ^^ d f s integrated telephone and men msb ^^^ η weiden . Send the ver data network y lle ellen the transformed sel "e" "s ^ n most po i ger phase, then the Tpilrehmerz-h! can be increased without
.^"^„„„βη durch fehlerhafte Korrelation gerechhchen-Sprung ^ Ausscndungcn . ^ "^""" Βη due to incorrect correlation correct jump ^ Ausscndungcn
net werden^u Binärsequcnzcn zeitquantis.ert. so d^ transfo m.e_rte B^tfchler ganz erheblich.Net binary sequences are quantized in time. so d ^ transfo m.e_rte B ^ tfchler quite considerably.
^^™^*,. Verbesserung der Erkennung ^ Nachrichtenbits für den Empfänger bei, wenn die Korrelation mit der differenzierten und gleichgerichte-^^ ™ ^ * ,. Improve the detection ^ Nac hrichtenbits at the receiver when the correlation with the differentiated and gleichgerichte-
Die Erfind«»» l«„m ein Cod.muHlp.ex-Verfahr.,,The inventors «» »l« "m a Cod.muHlp.ex-Verfahr. ,,
zur Nachrichtenübertraeung über einen Binarkanal,for message transmission via a binary channel,
tragen.carry.
Hs ist bekannt, die Nachrichtenübertragung überHs is known to transmit messages over
Se frfindrg „„„ a„ H^i von Aus„, „„Se frfi nd rg """a" H ^ i from A us ",""
beispielen naher erläutert, ts Z(JgI.examples explained in more detail, ts Z (JgI.
r ninpUcrhalthild einer Schaltunasanordnung F^. 1 Bocksclialt''ια ""^ -R - Verfahrens r ninpUcrhalthild a circuit arrangement F ^. 1 Bocksclialt '' ια "" ^ - R - method
teilig auswirkt. Auch die Vermittlung der PCM-Signale η Net/.kiKiien ist sehr aufwendig.partially affects. Also the transmission of the PCM signals η Net / .kiKiien is very complex.
In flexiblen Systemen wie z. B. bei der Nachrichtenühcrtrapmm über Satelliten werden deshalb auch asv.H hrone Systeme, wie das Codemultiplex-Verfahren cinueset/t. Hier moduliert jeder Sender die eigentlichen Nachnchtenbi.s mit einer empfänjicrspezifischen Binärsequen/. und sendet diese periodisch aus, ohne Rücks.cht auf die Phasenlage der gesendeten Sequenz zu den Sequenzen anderer Stationen. Im Satellitenumsetzer werden alle ankommenden Sequenzen aufaddiert, verstark, und wieder ausgesendet. Jede Emp-In flexible systems such as B. in the Nachrichtenühcrtrapmm Satellite systems such as the code division multiplex method are therefore also used via satellites cinueset / t. Here each transmitter modulates the actual ones Nachnchtenbi.s with a recipient-specific binary sequence /. and sends this out periodically, without any consideration of the phase position of the transmitted sequence to the sequences of other stations. All incoming sequences are added up in the satellite converter, amplified, and sent out again. Every reception
richtung t ^ übertragungs.direction t ^ transmission .
' ' ' '*=■ ' ^„i.;„i,»y ςίοη-ιΐ v V welches'''' * = ■ '^ "i.;" I, »y ςίοη-ιΐ v V which
kanal dar, dessen Cf^'P^canal, whose Cf ^ 'P ^
bereits nachdem erfindungsg maße, ^rtahrc. ent standen ,st, durch die NachC ^"^^ ' ^^ Nachrichten gemäß; dem erf»ld"' gemäßenJ ertahren gespeist werden soll. Hierzu ^rden d bits der Nachr.chtenquelIe bit«. : yalready after according to the invention, ^ rtahrc. to be gemäßenJ ertahren fed; ent stood, st, by the NachC ^ "^^ 'he f» ^^ ld messages according to "'. For this purpose, the d bits of the message source bit «. : y
*5 generator 3 in bekannter W s, pos me und _ tive Binarsequenzen und an sei heß'.1d η e.ner r ns format.onseinnchtung^gemaßdemernn^* 5 generator 3 in known W s, positive and _ tive binary sequences and an sei heß '.1 d η e.ner r ns format.onseinnchtung ^ gemassdemernn ^
Verfahren umgewandelt. Der Ausgang der IranslorProcess converted. The exit of the Iranslor
mationseinrichtung führt zum zweiten Eingang eines moi 2-Addierers 5, dessen erstem Eingang das von der Nachrichtenquelle 2 noch unmodulierte Codemultiplexsignal -}-'( zugeführt wird.mation device leads to the second input of a moi 2 adder 5, the first input of which is that of the Message source 2 still unmodulated code division multiplexed signal -} - '(is supplied.
Am Ausgang des mod 2-Addierers 5 steht nun das auch mit der Nachricht der Nachrichtei.quelle 2 modulierte CodemultiplexsignalAt the output of the mod 2 adder 5 there is now that which is also modulated with the message from the message source 2 Code division multiplexed signal
Λ/ = -Ki © }'t zur Verfügung (Θ = mod 2-Addition), das über den Kanal 6 weitergeleitet wird.Λ / = -Ki ©} 't available (Θ = mod 2 addition), which is forwarded via channel 6.
An einer beliebigen Stelle der abgehenden Leitung 6 ist der Empfänger E angeschlossen. Er en'hält unter anderem beispielsweise eine Finrirhiung 7, deren Eingang mit dem Übertragungskanal verbunden ist. einen Integrator 8, vor dessen beispielsweise negativem Eingang eine Verzögerungsleitung 9 geschaltet ist und einen Korrelator !0. The receiver E is connected at any point on the outgoing line 6. Among other things, it contains, for example, a device 7, the input of which is connected to the transmission channel. an integrator 8, in front of whose negative input, for example, a delay line 9 is connected, and a correlator! 0.
Der freie Eingang der Verzögerungsleitung 9 und der entgegengesetzt gepolte, hier positive Eingang des integrators 8 ist mit dem Ausgang der Einrichtung 7 verbunden. Der Ausgang des Integrators 8 enthält das analoge Codemuliiplexsignal S, aus dem in bekannter Weise vom nachgeschalteten Korrelator die Nachrichten bitweise wiedergewonnen weiden.The free input of the delay line 9 and the oppositely polarized, here positive input of the integrator 8 is connected to the output of device 7. The output of the integrator 8 contains the analog Codemuliiplexsignal S, from which in known The messages are recovered bit by bit by the downstream correlator.
Fig 2 zeigt die Arbeitsweise des in Hg. 1 gezeigten Ausführungsbeispieis an Hand eines Zeitdiagramms für die Signalverarbeitung. Abszisse des Zeitdiagramms ist die Zeit t. FIG. 2 shows the mode of operation of the exemplary embodiment shown in Hg. 1 on the basis of a time diagram for the signal processing. The abscissa of the time diagram is time t.
Das ankommende Codemultiplexsignal 1 >',· (Zeile 1) soll durch den Sender .V mit den in Sequenzen Xk (Zeile 2) umgewandelten Nachrichtenbit moduliert werden. Diese Modulation erfolgt durch eine mod 2-Addition.The incoming code division multiplex signal 1>', · (line 1 ) is to be modulated by the transmitter .V with the message bits converted into sequences Xk (line 2). This modulation is done by mod 2 addition.
Da das mod 2-Summcnsignal keinen Rückschluß auf die Polarität einer gesendeten Einzelsequenz zuläßt (die Polarität wird durch die übrigen Signale laufend geändert), die Information also nur in den Sprüngen (0 — 1) und 1—0 Übergänge) der mod 2-Summe liegt, müssen die Originalsequenzen zunächst transformiert werden, bevor sie im mod 2-Addierer mit demCode multiplexsignal ϊ ), addiert werden. Erfindungsgemäß wird die Polarität der transformierten Sequenz >Ά· (Zeile 4) immer dann geändert, wenn ein Bit der Oriizinalsequen/. Λ;.- ι Zeile 2) vorhanden ist.Since the mod 2 summing signal is not inferred on the polarity of a single transmitted sequence (the polarity is continuous through the other signals changed), so the information is only in the jumps (0-1) and 1-0 transitions) of the mod 2 sum, the original sequences must first be transformed before they are multiplexed with the code signal in the mod 2 adder ϊ), can be added. According to the invention, the polarity of the transformed sequence is> Ά · (Line 4) always changed when one bit of the original sequences /. Λ; .- ι line 2) is available.
Das Ergebnis der mod 2-Addition von transformierter Sequenz )'k (Zeile 4) Multiplexsigral i: )', (Zeile 1) ist das Multiplexsignal M (Zeile 6).The result of the mod 2 addition of transformed sequence ) ' k (line 4) multiplex signal i:)', (line 1) is the multiplex signal M (line 6).
Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß durch jeden Signalsprunj; im binären Codemultiplexsignal ein positiver Sprung oder das Vorhandensein eines Bits der Originalsequenz erkennbar ist. Diese Tatsache wird empfangsseitig zur Erkennung der Originalsequenz ausgenutzt.This method ensures that every signal jump; in the binary code division multiplex signal a positive jump or the presence of a bit of the original sequence can be recognized. this fact is used at the receiving end to recognize the original sequence.
Die Impulslänge des Bittaktes der Nachrichtenquelle und die Originalsequenz sind auf den Empfänger abgestimmt. Durch Korrelation der Originalsequenz mit dem empfangenen Codemultiplexsignal versucht der Empfänger eine für ihn bestimmte Nachricht zu selektieren. Hierzu wird in der Einrichtung 7 des Empfängers das Codemultiplexsignal M differenziert und gleichgerichtet, so daß die Impulsfolge T (Zeile 7) entsteht. Diese Impulsfolge wird direkt auf den positiven Eingang des Integrators und, um die Bittaktdauer //( verzögert, dem negative;) Eingang des Integrators zugeführt.The pulse length of the bit clock of the message source and the original sequence are matched to the receiver. By correlating the original sequence with the received code division multiplex signal, the recipient tries to select a message intended for him. For this purpose, the code division multiplex signal M is differentiated and rectified in the device 7 of the receiver, so that the pulse train T (line 7) is produced. This pulse sequence is fed directly to the positive input of the integrator and, by the bit clock duration // (delayed, to the negative;) input of the integrator.
Jeder auf den positiven I ing.ing des Integrators eintreffende Impuls bewirkt eine dem Flächeninhalt des Impulses entsprechende Zunahme des Ausgangssign.i.ls des Integrators, jeder auf den negativen Eingang des Integrators verzögert eintreffende Impuls bewirkt eine Abnahme des Ausgangssignals des Integrators. Der nur vom ersten Impuls des Signals 7~erzeugte Impuls v, ist in Zeile 8 geneigt. Da die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 9 ιii ist, ist die Impulsdauer des Impulses.V] genau in- Vom zweiten Impuls der Impulsfolge Γ entsteht so auf die gleiche YVei:: der Impuls s* in Zeile 9 usw.Each pulse arriving at the positive I ing.ing of the integrator causes an increase in the output signal of the integrator corresponding to the area of the pulse, each pulse arriving delayed at the negative input of the integrator causes a decrease in the output signal of the integrator. The pulse v, generated only by the first pulse of signal 7 ~, is inclined in line 8. Since the delay time of the delay line 9 is ιii , the pulse duration of the pulse.V] is exactly in- From the second pulse of the pulse train Γ, the result is the same YVei :: the pulse s * in line 9 etc.
Da sich die Impulse im Integrator überlagern, entsteht so am Ausgang des Integrators 8 das Summensignal 5 = 1.S7, das dem bekannten analogen CodeumL^i^Xolgniii 1ItISince the pulses are superimposed in the integrator, the sum signal 5 = 1.S7 arises at the output of the integrator 8, which corresponds to the known analog code by L ^ i ^ Xolgniii 1ItI
.* A.. 11
^L. nüS ui. * A .. 11
^ L. nüS ui
Γ.απιι aiisv. lΓ.απιι aiisv. l
ßend in an sich bekannter Weise durch den Korrelator 10 die Nachricht als Folge von Nachrichtenbits .V selektiert und weiten erarbeitet werden.ßend in a known manner by the correlator 10 the message can be selected and expanded as a sequence of message bits .V.
Bei Verwendung von rauschähniichen Sequenzen —- und gerade solche sind für die Übertragung beliebig gegeneinander phasenverschobener Sequenzen interessant — liegt kein strenges Orthogonalsvstern vor. da der Kreuzkorrelationskoeffizient einer bestimmten Sequenz mit der Summe aller übrigen Sequenzen nidu verschwindet. Es müssen deshalb sehr lange Sequenzen verwendet werden, die soviel Ahnlichkeitsinf'ormation enthalten, daß sie mit großer Wahrscheinlichkeit im Summensignal gefunden werden können Um kürzere Sequenzen verwenden zu können, ist es daher vorteilhaft, aus dem Signal T (Zeile 7) nicht das analoge Summensignal S (unterste Zeile) zu erzeugen, sondern das Signal Γ direkt mit dem Signal Λ;.-,/ (Zeile 5) zu korrelieren.When using noise-like sequences - and it is precisely these that are of interest for the transmission of sequences that are arbitrarily out of phase with one another - there is no strict orthogonal system. since the cross-correlation coefficient of a certain sequence with the sum of all other sequences does not vanish. It is therefore necessary to use very long sequences that contain so much similarity information that they can be found with great probability in the sum signal. In order to be able to use shorter sequences, it is therefore advantageous not to use the analog sum signal from signal T (line 7) S (bottom line), but to correlate the signal Γ directly with the signal Λ; .-, / (line 5).
Dieses Signal Λ';,-,/ entsteht wie das Signal T(ZeUe 7) durch Differenzieren und Gleichrichten der im Korrelator vorliegenden dem Empfänger zugeordneten Binärsequenz )'i,- (Zeile 4). Im Empfänger entfallen dadurch die Verzögerungsleitung 9 und der Integrator 8. so daß der abgeänderte Korrelator 10 in diesem FaIi von der Einheit 7 die Impulsfolge T direkt zugeführt bekommt.This signal Λ ';, -, / is created like the signal T (cell 7) by differentiating and rectifying the binary sequence assigned to the receiver in the correlator )' i, - (line 4). As a result, the delay line 9 and the integrator 8 are omitted in the receiver, so that the modified correlator 10 in this case receives the pulse train T directly from the unit 7.
In Fig. 3 ist für die Aufbereitung des Codemuluplex-Signals gemäß der Erfindung eine vorteilhafte Blockschaltuni! einer Transformationseinrichtuniz 4 angegeben. Sie oesteht aus einem UND-Glied 41 mit zwei Eingängen, dessen Aiisnangstakt cine bistabile Kippstufe steuert. Die Eingänge der Kippstufe sind miteinander verbunden.In Fig. 3 is for the preparation of the code multiplex signal according to the invention an advantageous Blockschaltuni! a transformation facility 4 specified. It is composed of an AND element 41 two inputs, whose Aiisnangstakt cine bistabile Tilt stage controls. The inputs of the multivibrator are connected to one another.
Dem ersten Eingang des UND-Gliedes 41 wird das Bittaktsignal Tu (Zeile 3 in Fig. 2) zugeführt, dem zweiten Eingang die zu transformierende Binärsequenz Xk (Zeile 2 in Fig. 2). Sind beide Signale in gleicherThe first input of the AND gate 41 is supplied to the bit clock signal Tu (line 3 in Fig. 2), the second input of the transforming binary sequence Xk (line 2 in Fig. 2). Are both signals in the same
r'° Polarität anwesend, so gibt das UND-Glied em Signal ab, welches die Kippstufe in den jeweils anderen stabilen Zustand umkippt. Die transformierte Binärscqucn/ )\- (Zeile 4 in Figur 2) kann direkt einem der beiden Ausgänge der Kippstufe 42 entnommen werden. Bei dem Codemultiplex-Verfahren gemäß der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die 1 inzelsequenzen gegeneinander eine Phasenverschiebung /;, aufweisen, die mindestens so groß ist. wie der reziproke Wert der Grenzfrequenz/j, der Kanal-. Sende- und Empfangs- If the polarity is present, the AND element emits a signal which switches the trigger into the other stable state. The transformed Binärscqucn /) \ - (line 4 in Figure 2) may be one of the two outputs of the flip-flop 42 are taken directly. In the code division multiplexing method according to the invention, it is advantageous if the individual sequences are mutually phase shifted / ; , which is at least as large. like the reciprocal of the cutoff frequency / j, the channel-. Sending and receiving
f' elektn.nik. Diese Phasenverschiebung kann in bekannter Weise durch Zeitquantisierung erreicht werden. Dazu sind die Hinärsequenzen Jet einzelnen Nachrichtenquellen um jeweils die Zen /,, \ j„ (Zeilen 1 und 2 in Fig. 2) phasenverschoben. f 'elektn.nik. This phase shift can be achieved in a known manner by time quantization. For this purpose, the secondary sequences Jet of individual news sources are phase-shifted by the zen / ,, \ j “ (lines 1 and 2 in FIG. 2).
f>5 Die Phasenverschiebung der verschiedenen Binärsequenzen wird bei Inkaufnahme einer angebbaren iehlerwahrscheinlichkcii aber auch durch beliebiges, zufälliges Aussenden der Binärsequenzen erreicht. f> 5 The phase shift of the various binary sequences is achieved by accepting a specifiable meter probability, but also by randomly sending out the binary sequences.
Hierzu 2 Blatt ZeichnuneenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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