DE2329649C3

DE2329649C3 - Methods and circuits for transmitting pulse trains over radio links

Info

Publication number: DE2329649C3
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: 1978-11-02
Also published as: GB1478884A; FR2232887A1; FR2232887B1; IT1015016B; NL7407501A; DE2329649A1; DE2329649B2

Description

is 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 the transmission of pulse trains over radio links and in particular to reduce the thereby interference occurring as a result of multiple-path reception.

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

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 the running times is no longer small compared to the reciprocal of the step frequency of the transmitted signals and the signals received on different paths are almost of the same size Can have amplitudes, neighboring binary characters of different signs cancel each other out or more than one pulse can be received instead of a single pulse. This leads to an increased Frequency of errors, synonymous with corruption 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 r(er Folge von fehlerhaft empfangenen Signalen, die Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussung der gleichzeitig übertragenen Signale (Iniermodulation) 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 well-known selective fading, also with r (he sequence of incorrectly received signals, the possibility of mutual influencing of the simultaneously transmitted Signals (Iniermodulation) 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 ÜbertragungskanalIn 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 in the transmission channel

ω 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 Codewort mit den gespeichertenω is disturbed. 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 code word received with the stored code

h^r· Codewörtern. Ein Entscheidungsnetzwerk stellt fest welches Codewort empfangen wurde und bildet daraus das ursprüngliche Nachrichtensignal.h ^r · codewords. A decision network determines which code word was received and uses this to form the original message signal.

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

Mehnvegempfang zur Folge haben, in dieser Veröffentlichung nicht berücksichtigt sind, kann dieses Verfahren in dieser allgemeinen Form nicht zur Entstörung des Mehrwegeempfangs 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 Multipath reception can be used, since certain conditions according to the invention are met for this purpose have to.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (Patentanmeldung P 23 25 0235), zum Verringern der Störungen durch Mehrwegsempfang vor dem Übertragen den Wert jedes Schrittes der zu übertragenden Signale mit einem von π 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 zusammenge- is setzte Impulsfolge mit derselben Folge von Codewörtern wiedc-r zu demodulieren. Die dabei verwendeten Codewörter sind derart zusammengesetzt, daß die 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 π der 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 eine« Schrittes der zu übertragenden Signale und des diesem Schritt zugeordneten Codewortes während der Dauer dieses Schrittes J> übertragen. Da die Codewörter mehrscellig, z. B. etwa 20- oder noch mehrstellig sind, erfordert diese Art Übertragungsmittel für sehr viel größere Bandbreiten. Bei der zweiten Art wird das Modulationsprodukt des Wertes eines Schrittes der zu übertragenden Signale w und des diesem Schritt zugeordneten Codewortes während einer die Dauer eines Schrittes überschreitenden Zeit und additiv den Modulationsprodukten anderer Schritte und Codewörtcr 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.It has also already been proposed (patent application P 23 25 0235) to modulate the value of each step of the signals to be transmitted with one of π multi-digit code words with a fixed and cyclically repeating sequence, and the received and if necessary, when receiving via several paths from several temporally offset sequences, to demodulate repeated pulse sequences with the same sequence of code words. The code words used here are composed in such a way that the cross-correlation function of each of these words is as small as possible with respect to every other code word used, given any time shifts. and the autocorrelation of each code word only has a large value for shifts smaller than the step duration of a code word and a value that is as small as possible for larger shifts and the number π of different code words used is greater than the ratio of the greatest expected delay time difference between the signals to be transmitted and not Reception amplitude to be neglected for the duration of a step to be transmitted. The suggestion mentioned essentially specifies two types of execution. 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. Since the code words have multiple cells, 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 w 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 amplifiers. 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 1 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.The object is achieved as described in claim 1. 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 π von aufeinanderfolgenden Schritten der zu übertragenden Impulsfolge und damit auch die Länge jedes der Codewörter größer sein als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der übertragenen Signale mit nicht vernachlässigbarer Empfangsamplitude zur Dauer eines Schrittes der zu übertragenden Impulsfolge. Somit kami die Zahl π vorgegeben werden.To reduce interference from multipath reception, the number π of successive steps of the pulse train to be transmitted to be combined into a block and thus also the length of each of the code words must be greater than the ratio of the greatest expected difference in transit time of the transmitted signals with a non-negligible reception amplitude Duration of one step of the pulse train to be transmitted. Thus the number π can be given.

Für den Inhalt der Blöcke mit η Schritten gibt es 2" Möglichkeiten und ebenso groß muß auch die Anzahl der unterschiedlichen Code wörter sein.There are 2 "possibilities for the content of the blocks with η 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 Coclewörtern 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-I.Procedure for safe construction or other determination of the requirements mentioned Groups of Cocle 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 -I.

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 CodewC-ner 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 the 2 "possible blocks has to replace the received code word and the data sink is to be added are for arbitrarily selected code words that meet the requirements mentioned as many, namely 2 ", correlation receivers are required as different CodewC-ners are used will. A decision network connected downstream of the correlation receiver determines which of the The receiver delivers the largest output signal and accordingly determines the content of the to the Data sink blocks to be delivered.

Sind jedoch die verwendeten Codewörter so gewählt, daß je zwei zueinander invers sind, so genügt für je zwei zueinander inverse Codewörter ein Korrelationsempfängcr, 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 via radio links and for reducing the interference that occurs as a result of reception over several paths, whereby binary code words are assigned to the pulse train to be transmitted and each code word from a group of 2 "defined different code words with an also higher number» 'on step positions is replaced and this code word is transmitted, the 2 " code words are composed 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 only with shifts smaller than the step duration the 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 en pulse sequence determined by a group of correlation receivers the transmitted code word and this is replaced again by the pulse sequence assigned to it with the original content, characterized in that a predetermined number of π successive steps of the pulse sequence to be transmitted are combined into a block before transmission and each block is replaced by a binary code word arbitrarily assigned to its content, so that the number η of the steps of the pulse train to be transmitted combined into a block is greater than the ratio of the greatest expected difference in transit time of the transmitted signals with a not insignificant reception amplitude to the duration of a step of the pulse train to be transmitted and that, of the number 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. Switching 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 just as many (2 ") with their Contains correlation receivers connected in parallel, as is different for the transmission Code words are provided that each of the correlation receivers to receive one of the Code words is set up so that the correlation receivers are followed by a decision network that detects which of the correlation receivers has the output signal with the greatest Amount delivers and thus which code word was received, and that according to the received Code word causes the formation of the corresponding block.

3. Circuit between the output of the radio receiver and the signal sink for performing of the method according to claim I. characterized in that they have half as many (2 "- '), with their Inputs parallel-connected correlation receivers contains, as a whole for the transmission Different code words are provided that each of the Korrclaiionsempfänger to receive

one of the code words from half of the mutually non-inverse code words is set up that the correlation receivers is followed by a decision network that recognizes which the correlation receiver delivers the output signal with the greatest amount and with which polarity and thus which code word was not received inverted or inverted, and that accordingly the received code word causes the formation of the corresponding block.