DE2329649B2

DE2329649B2 - Methods and circuits for transmitting pulse trains over radio links

Info

Publication number: DE2329649B2
Application number: DE19732329649
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7153 Weissach Bitzer; Wolf Dr.-Ing. 7911 Ay Herold; Bernd Dipl.-Ing. 7150 Backnang Ostermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1973-06-09
Filing date: 1973-06-09
Publication date: 1978-03-09
Also published as: DE2329649C3; GB1478884A; NL7407501A; DE2329649A1; FR2232887A1; FR2232887B1; IT1015016B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Schaltungen zum Übertragen von Impulsfolgen über Funkverbindungen und insbesondere zum Verringern der dabei infolge des Empfangs über mehrere Wege auftretenden Störungen.The invention relates to a method and circuits for transmitting pulse trains via radio links and in particular to reduce the number of channels that occur as a result of receiving over multiple paths Disruptions.

Der Funkempfang über mehrere Wege bewirkt bekanntlich beim Übertragen von Analog-, beispielsweise Sprachsignalen, ein mehr oder weniger starkes Herabsetzen der Verständlichkeit, beim Übertragen von langsamen Impulsfolgen Verzerrungen, die nur bei kleinen Kehrwerten der Schrittfrequenz im Vergleich zu den l.aufzeitunicrschieden nicht störend in Erscheinung treten.The radio reception over several paths is known to cause when transmitting analog, for example Speech signals, a more or less strong reduction in intelligibility, when transmitting from slow pulse trains distortions that are only compared with small reciprocal values of the step frequency not disruptive to the first term disputes step.

Dagegen können beim Übertragen schneller Impulsfolgen, wobei der Unterschied der Laufzeiten nicht mehr klein ist gegenüber dem Kehrwert der Schrittfrequenz der übertragenen Signale und die auf verschiedenen Wegen empfangenen Signale nahezu gleich große Amplituden haben können, benachbarte Binärzeichen verschiedenen Vorzeichens sich gegenseitig auslöschen oder an Stelle eines einzelnen Impulses mehrere empfangen werden. Dies führt zu einer erhöhten Fehlerhäufigkeit, gleichbedeutend mit einer Verfälschung der übertragenen Informationen.On the other hand, when transmitting faster pulse trains, the difference in transit times is not is more small compared to the reciprocal of the step frequency of the transmitted signals and those on different Because of the received signals, neighboring binary characters can have almost equally large amplitudes different signs cancel each other out or instead of a single pulse several be received. This leads to an increased frequency of errors, which is synonymous with falsification of the information transmitted.

Es wurde schon versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß die schnelle Impulsfolge in mehrere langsame Impulsfolgen aufgeteilt und die langsamen Impulsfolgen gleichzeitig parallel, z. B. mittels mehrerer Trägerfrequenzen, übertragen und die empfangenen Impulsfolgen wieder zu einer schnellen Impulsfolge zusammengesetzt wurden. Dies erfordert durch die notwendigen Modulatoren, Filter und Trägergeneratoren einen erheblichen Aufwand. Weitere Nachteile dieses Verfahrens sind das Auslöschen einzelner Trägerfrequenzen durch den bekannten selektiven Schwund, ebenfalls mit der Folge von fehlerhaft empfangenen Signalen, die Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussung der gleichzeitig übertragenen Signale (Intermodulation) in der im allgemeinen hoch ausgesteuerten Senderendstufe und schließlich die verhältnismäßig leichte Störbarkeit.Attempts have already been made to avoid these difficulties by using the fast pulse train in divided several slow pulse trains and the slow pulse trains simultaneously in parallel, z. B. by means of several carrier frequencies, and the received pulse trains again to a fast one Pulse train were composed. This requires due to the necessary modulators, filters and Carrier generators require considerable effort. Other disadvantages of this method are the obliteration individual carrier frequencies due to the known selective fading, also with the consequence of incorrectly received signals, the possibility of mutual influencing of the simultaneously transmitted Signals (intermodulation) in the generally highly controlled transmitter output stage and finally the relatively easy interference.

In der Zeitschrift »Marconi Review« Vol. 32 No. 175 (1969), S. 277 bis 289 ist ein Nachrichtenübertragungsverfahren veröffentlicht, bei dem die Nachricht durch weißes, gaußsches Rauschen im Übertragungskanal gestört wird. Jeder Nachrichtensignaleinheit wird ein bestimmtes Codewort oder eine bestimmte Wellenform zugeordnet, die anstatt des Nachrichtensignals übertragen werden. Im Empfänger vergleichen Korrelatoren das empfangene Cociewort mit den gespeicherten Codewörtern. Ein Entscheidungsnetzwerk stellt fest, welches Codewort empfangen wurcie und bildet daraus das ursprüngliche Nachrichtensignal.In the journal "Marconi Review" Vol. 32 no. 175 (1969), pp. 277 to 289, a message transmission method is published in which the message through white, Gaussian noise is disturbed in the transmission channel. Each message signaling unit becomes a assigned to a specific code word or a specific waveform that is transmitted instead of the message signal will. In the receiver, correlators compare the cocie word received with the stored ones Codewords. A decision network determines which codeword was received and forms from it the original message signal.

Da Störungen aufgrund von Reflexionen, die einenSince interference is due to reflections that one

Mehrwegenipfang zur Folge haben, in dieser Veröffentlichung nicht berücksichtigt sind, kann dieses Verfahren in dieser allgemeinen Form nicht zur Entstörung des Mchrwegeempfangs verwendet werden, da hierzu bestimmte erfindungsgemäße Bedingungen erfüllt werden müssen.In this publication are not taken into account, this procedure in this general form cannot be used to suppress the Multiple path reception can be used, since certain conditions according to the invention are met for this purpose have to.

Hs wurde auch schon vorgeschlagen (Patentanmeldung P 23 25 023.9), zum Verringern der Störungen durch Mehrwegsempfang vor dem Übertragen den Wert jedes Schrittes der zu übertragenden Signale mit einem von η mehrstelligen Codewörtern mit festliegender und zyklisch sich wiederholender Reihenfolge zu modulieren, und die empfangene und gegebenenfalls beim Empfang über mehrere Wege aus mehreren zeitlich gegeneinander versetzten Folgen zusammengesetzte Impulsfolge mit derselben Folge von Codewörtern wieder zu demodulieren. Die dabei verwendeten Codewörter sind derart zusammengesetzt, daß ciie Kreuzkorrelationsfunktion jeder dieser Wörter gegenüber jedem anderen verwendeten Codewort bei beliebigen zeitlichen Verschiebungen möglichst klein ist, und die Autokorrelation jedes Codewortes nur bei Verschiebungen kleiner als die Schrittdauer eines Codewortes einen großen und bei größeren Verschiebungen einen möglichst kleinen Wert hat und die dabei verwendete Anzahl oder unterschiedlichen Codewörter größer ist als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der zu übertragenden Signale mit nicht zu vernachlässigender Empfangsamplitude zur Dauer eines zu übertragenden Schrittes. Der genannte Vorschlag gibt im wesentlichen zwei Arten für die Ausführung an. Bei der ersten Art wird das Modulationsprodukt des Wertes eines Schrittes der zu übertragenden Signale und des diesem Sehritt zugeordneten Codewortes während der Dauer dieses Schrittes Γ) übertragen. Da die Codewörter mehrstellig, z. B. etwa 20- oder noch mehrstellig sind, erfordert diese Art Übertragungsmittel für sehr viel größere Bandbreiten. Bei der zweiten Art wird das Modula'ionsprodukt des Wertes eines Schrittes der zu übertragenden Signale -to und des diesem Schritt zugeordneten Codewortes während einer die Dauer eines Schrittes überschreitenden Zeit und additiv den Modulationsprodukten anderer Schritte und Codewörter überlagert übertragen. Diese additive Überlagerung mehrerer Werte erfordert einen größeren Aussteuerungsbereich der Verstärker. Da jedem Schritt der zu übertragenden Impulsfolge ein Codewort zugeordnet wird, ist der Aufwand zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens relativ hoch.Hs has also already been proposed (patent application P 23 25 023.9) to modulate the value of each step of the signals to be transmitted with one of η multi-digit code words with a fixed and cyclically repeating sequence, and the received and if necessary, when receiving over several paths, to demodulate again composed impulse sequences from several temporally offset sequences with the same sequence of code words. The code words used are composed in such a way that the cross-correlation function of each of these words compared to every other code word used is as small as possible for any time shifts, and the autocorrelation of each code word is only large for shifts smaller than the step duration of a code word and as small as possible for larger shifts Has value and the number or different code words used is greater than the ratio of the greatest expected difference in transit time of the signals to be transmitted with a reception amplitude that is not to be neglected to the duration of a step to be transmitted. The above proposal indicates essentially two ways of carrying it out. In the first type, the modulation product of the value of a step of the signals to be transmitted and the code word assigned to this step is transmitted during the duration of this step Γ). Since the code words have multiple digits, e.g. B. are about 20 or more digits, this type of transmission requires much larger bandwidths. In the second type, the modulation product of the value of a step of the signals -to to be transmitted and the code word assigned to this step is transmitted during a time exceeding the duration of a step and is additively superimposed on the modulation products of other steps and code words. This additive superposition of several values requires a larger control range of the amplifier. Since a code word is assigned to each step of the pulse train to be transmitted, the effort required to implement the proposed method is relatively high.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, das sowohl eine kleinere Übertragungsbandbreite als die erste Art als auch einen kleineren Aussteuerungsbereich als die zweite Art des früher vorgeschlagenen Verfahrens erfordert und außerdem sollen Korrelationsempfänger eingespart werden, so daß insgesamt das Verfahren mit wesentlich geringerem Aufwand zu realisieren ist.The object was therefore to specify a method that has both a smaller transmission bandwidth than the first type and a smaller one Requires dynamic range as the second type of the method proposed earlier and moreover Correlation receivers are to be saved, so that overall the method with significantly less Effort is to be realized.

Die Aufgabe wird gelöst wie im Anspruch I beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.The object is achieved as described in claim I. The subclaims give advantageous Realizations of the method according to the invention.

Für das Verringern der Störungen durch Mehrwegeempfang muß die Anzahl der zu einem Block zusammenzufassenden Anzahl /; von aufeinanderfolgenden Schritten der zu übertragenden Impulsfolge und damit auch die Länge jedes der Codewärter größer sein als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der übertragenen Signale mit nicht vernachlässigbarer Enipfangsamplitude zur Dauer eines Schrittes der zu übertragenden Impulsfolge. Somit kann die Zahl η vorgegeben werden.To reduce the interference caused by multipath reception, the number of the number /; of successive steps of the pulse train to be transmitted and thus also the length of each of the code keepers must be greater than the ratio of the greatest expected difference in transit time of the transmitted signals with a non-negligible end-of-span amplitude to the duration of a step of the pulse train to be transmitted. Thus the number η can be specified.

Für den Inhalt der Blöcke mit /1 Schritten gibt es 2" Möglichkeiten und ebenso groß muß auch die Anzahl der unterschiedlichen Codewörter sein. There are 2 " possibilities for the content of the blocks with / 1 steps and the number of different code words must be just as large.

Verfahren zum sicheren Konstruieren oder sonstigen Ermitteln von den genannten Forderungen entsprechenden Gruppen von Codewörtern sind bisher trotz zahlreicher Untersuchungen nicht bekanntgeworden. Geeignete Gruppen von Codewörtern können daher im wesentlichen bisher nur durch systematische Versuche aufgefunden werden. Bekannt ist jedoch, daß das inverse Wort zu einem die Forderungen erfüllenden Wort die Forderungen ebenfalls erfüllt. Zueinander inverse binäre Wörter entstehen eines aus dem anderen durch Negieren bei unipolaren Wörtern bzw. durch Polaritätsumkehrer bei bipolaren Wörtern oder allgemein durch Multiplikation mit -1.Procedure for safe construction or other determination of the requirements mentioned Groups of code words have not yet become known despite numerous investigations. Suitable groups of code words can therefore essentially only be found through systematic experiments be found. It is known, however, that the inverse word to one satisfying the requirements Wort also met the requirements. Binary words that are inverse to one another arise one from the other by negating unipolar words or by reversing polarity with bipolar words or in general by multiplying by -1.

Zum Decodieren der empfangenen Signale beim erfindungsgemäßen Verfahren durch Feststellen, welcher der 2" möglichen Bläcke das empfangene Codewort zu ersetzen hat und der Datensenke zuzuführen ist, sind bei beliebig gewählten, die genannten Forderungen erfüllenden Codewörtern ebenso viele, nämlich 2" Korrelationsempfänger erforderlich, wie unterschiedliche Codewörter verwendet werden. Ein den Korrelationsempfänger nachgeschaltetes Entscheidungsnetzwerk stellt fest, welcher der Empfänger das größte Ausgangssignal liefert und bestimmt dementsprechend den Inhalt des an die Datensenke zu liefernden Blocks.To decode the received signals in the method according to the invention by determining which of the 2 " possible blocks has to replace the received code word and which is to be fed to the data sink, as many, namely 2", correlation receivers are required for arbitrarily selected code words that meet the requirements mentioned, as different ones Code words are used. A decision network connected downstream of the correlation receiver determines which of the receivers supplies the greatest output signal and accordingly determines the content of the block to be supplied to the data sink.

Sind jedoch die verwendeten Codewörter so gewählt, daß je zwei zueinander invers sind, so genügt für je zwei zueinander inverse Codewörter ein Korrelationsempfänger, so daß insgesamt nur 2"-' Korrelationsempfänger erforderlich sind. Ein den Korrelationsempfängern nachgeschaltetes Entscheidungsnetzwerk stellt fest, welcher der Empfänger das größte Ausgangssignal liefert und welche Polarität dieses Ausgangssignal hat und bestimmt aus diesen zwei Kennzeichen den Inhalt des an die Datensenke zu liefernden Blockes.However, if the code words used are chosen so that two are inverse to one another, then it is sufficient for two mutually inverse code words a correlation receiver, so that a total of only 2 "- 'correlation receiver required are. A decision network following the correlation receivers determines which receiver delivers the greatest output signal and which polarity this output signal has and uses these two identifiers to determine the content of the block to be supplied to the data sink.

Claims

Patent claims:

1. A method for transmitting binary pulse trains over radio links and for reducing the disturbances occurring as a result of the reception over several paths, the pulse train to be transmitted being assigned binary code words and each code word from a group of 2 "defined different code words with an also higher number of Steps to replaced and this code word is transmitted, the 2 "code words are put together in such a way that the cross-correlation function of each of these words is as small as possible compared to every other code word used with any time shifts and that the autocorrelation function of each code word is only smaller than the step duration of the shifts Binary character of a code word has a large value and, in the case of larger shifts, a value that is as small as possible The transmitted code word is determined by a group of correlation receivers and this is replaced by the pulse sequence assigned to it with the original content, characterized in that before the transmission, a predetermined number η of successive steps of the pulse sequence to be transmitted to form a block are combined and each block is replaced by a binary code word randomly assigned to its content, so that the number η of the steps of the J5 pulse sequence to be transmitted is greater than the ratio of the greatest expected delay time difference of the transmitted signals with a not to be neglected reception sample Duration of one step of the pulse train to be transmitted and that, of the number * o 2 "of code words used for transmission, the 2" ~ 'code words of a first half are inverse to the 2 "-' code words of a second half.

2. A circuit between the output of the radio receiver and the signal sink for performing the method according to claim 1, characterized in that it contains as many (2 ⁿ ) correlation receivers connected in parallel with their inputs as are provided for the transmission of different code words that each of the correlation receivers for Receiving one of the code words is set up so that the correlation receivers are followed by a decision network which recognizes which of the correlation receivers delivers the output signal with the greatest amount and thus which code word has been received, and which causes the corresponding block to be formed in accordance with the received code word. bo

3. Circuit between the output of the radio receiver and the signal sink for performing of the method according to claim 1, characterized in that they have half as many (2 "- ') with their Contains correlation receivers connected in parallel to inputs, as in general for the transmission Different code words are provided that each of the correlation receivers are intended to receive one of the Codcwörlcr from the half of each other nL-ht inverse codewords is set up that A decision network is connected downstream of the Corrclalionsempfänger that recognizes which the coordination receiver delivers the output signal with the greatest amount and with which polarity and thus which codeword was not received inverted or inverted, and that accordingly causes the received code word to form the corresponding block.