DE2404116A1

DE2404116A1 - Nachrichtenuebermittlungssystem

Info

Publication number: DE2404116A1
Application number: DE2404116A
Authority: DE
Inventors: William Victor Braun
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1973-01-29
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1974-08-01
Also published as: GB1439399A; US3825829A; FR2215760A1; CA1000364A; JPS49111502A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl. -Ing. Ernst Rathmann

München 71, den 28. Jan. 1974 Melchiorstr. 42

UnserZelchen: MO106P-1083

Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois V. St. A.

Nachrichtenübermittlungssystem

Die Erfindung betrifft ein Nachrichtenübermittlungssystem .mit einer Sende-Empfänger einheit, die Einrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten Impulsfolge in Abhängigkeit von einem angelegten Informationssignal umfaßt und ferner durch Demodulation ein Signal in Abhängigkeit von einer angelegten Impulsfolge liefert.

Es sind viele Arten von Nachrichtenübermittlungssystemen bekannt, wobei für die Nachrichtenübermittlung in einem begrenzten Bereich Rufsysteme in Verwendung sind, die über einen Sender Rufsignale für mehrere tragbare Rufempfänger aussenden, welche von Personen getragen werden,

Fs/mü mit denen

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mit denen ein Kontakt aufrechterhalten werden soll. In der Regel wird innerhalb baulicher Bereiche zu diesem Zweck eine Drahtantenne verlegti über welche die gewünschte Nachrichtenverbindung aufrechterhalten werden kann, und um vom Sender aus mit dem tragbaren Empfänger eine Verbindung herzustellen. Es sind auch Übertragungssysteme bekannt, die mit einer verhältnismäßig hohen Senderleistung arbeiten und über konventionelle Antennen abstrahlen. Zu diesem Zweck muß der gesamte Bereich, in dem die Nachrichtenübermittlung stattfinden soll, mit einer ausreichend hohen Sendeenergie überdeckt werden, damit jederzeit eine Verbindung mit den tragbaren Empfängern möglich ist.

Diese bekannten Systeme lassen eine Nachrichtenübermittlung innerhalb · begrenzter Bereiche zu, wobei im ersten Fall eine Drahtantenne innerhalb des gesamten dem System angeschlossenen Bereiches verlegt werden muß, was äußerst kostenintensiv ist. Dies trifft insbesondere zu, wenn großflächige Bereiche bzw. schmale lange Bereiche wie z. B. ein Tunnel oder eine Strecke im Bergbau erfaßt werden soll. Bei dem zweiten erwähnten System besteht der Hauptnachteil in der hohen Sendeleistung, die benötigt wird, wodurch auch eine zahlenmäßige Beschränkung der innerhalb eines gegebenen geographischen Bereiches auf derselben Frequenz arbeitenden Sender gegeben ist. .Das zweite System ist ferner in Gebäuden oder auch im Bergbau nur schlecht zu verwenden, wenn eine große Anzahl von Tunnelstrecken vorhanden ist, die nicht in Sichtverbindung mit dem. Sender stehen. Beide Systeme lassen auch in einfacher Ausstattung keinen Wechselverkehr zu, da die tragbaren Sender eine unverhältnismäßig hohe Sendeleistung benötigen würden, um die Verbindung mit der Zentrale in allen Bereichen aufrechterhalten zu können. Daher werden diese Systeme und insbesondere das zuerst genannte System nur für einen Einfachverkehr verwendet, um die Batterien in den tragbaren Einheiten möglichst klein zu halten.

- 2 - Es ist

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Es ist jedoch wünschenswert, ein Nachrichtenübermittlungssystem zu besitzen, das einen freien Nachrichtenaustausch innerhalb eines begrenzten geographischen Bereiches zwischen einer Zentrale und tragbaren Einheiten im Wechselverkehr zuläßt, wobei diese Nachrichtenübermittlung mit äußerst niedriger Energie möglich sein soll.

Um dieses Ziel zu erreichen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Nachrichtenübermittlungssystem, zu schaffen, das sowohl im Freien, innerhalb großer Gebäudekomplexe als auch im verzweigten Streckennetz beim Bergbau oder in Tunnels verwendbar ist. Dieses System soll einen Wechselverkehr zulassen und t-rotzdem für die tragbare Einheit nur einen sehr geringen Energieaufwand notwendig machen. Ferner soll das System sowohl zur Übertragung von digitalen Daten als auch zum Sprechverkehr geeignet sein, wobei eine verschlüsselte oder unverschlüsselte Sprachübertragung möglich sein soll und gegebenenfalls auch einzelne Empfänger selektiv anrufbar sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Impulssender mit der Impuls schaltung zum Aussenden von Schwingungsimpulsen mit einer bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der erzeugten Impulsfolge vorhanden ist, daß ein Impuls empfänger mit der Impulsschaltung verbunden ist und Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der bestimmten Schvingungsfrequenz empfängt, um der Impuls schaltung in Abhängigkeit von den Schwingungsimpulsen eine Impulsfolge zuzuführen, daß eine Vielzahl von Verstärkereinheiten vorhanden ist, die auf die Schwingungsimpulse der Sende-Empfängereinheit ansprechen und jeweils einen Detektor für diese Schwingungsimpulse umfassen, daß mit dem Detektor ein Impulssender verbunden ist, um die empfangenen Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit

- 3 - von den

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empfangenen Schwingungsimpulsen erneut auszusenden, daß eine Austasteinrichtung mit dem Detektor verbunden ist, um die Verstärkereinheit für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Empfang der jeweiligen Schwingungsimpulse für den Empfang weiterer Schwingungsimpulse unwirksam zu machen, um dadurch die Erzeugung weiterer Schwingungsimpulse währenddieses Zeitintervalls zu unterdrücken, und daß jede Verstärkereinheit auf die Schwingungsimpulse von einer der anderen Verstärkereinheiten sowie der Sende-Empfängereinheit anspricht, um in Abhängigkeit von jedem von der Sende-Empfängereinheit ausgesendeten Schwingungsimpuls einen neuen Schwingungs impuls zu erzeugen.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten Nachrichtenübermittlungssystem sind einerseits tragbare Einheiten mit einer Sende- und Empfängereinheit sowie Verstärkereinheiten vorhanden, die Signale als Umsetzer oder als Streckenverstärker empfangen und verstärkt erneut absenden, um damit beliebig lange Strecken bzw. beliebig große Flächenbereiche zu erfassen, d.h. eine Nachrichtenübertragung trotz kleiner Sendeleistung auch über große Strecken zulassen. Das Nachrichtenübermittlungssystem gemäß der Erfindung ist mit einer beliebigen Anzahl von Sende- und Empfängereinheiten verwendbar, wobei diese tragbaren Einheiten in derselben Weise wie die bekannten Rufempfänger von an dem System beteiligten Personen mitgetragen werden können. Jede tragbare Einheit umfaßt einen Impuls empfänger und einen Impuls sender sowie Wandlereinrichtungen, um analoge Signale in digitale Signale und umgekehrt umwandeln zu können. Derartige analoge Signale bestehen beim Wechselsprechverkehr aus den Sprachinformationen. Die stationär angeordneten Verstärkereinheiten enthalten ebenfalls einen Impuls empfänger

- 4 - und einen

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und einen Impulssender, die beide auf derselben Frequenz wie die tragbaren Einheiten arbeiten. Diese Verstärkereinheiten benötigen jedoch keine Modulations- oder Demodulations schaltungen und empfangen von den tragbaren Einheiten bzw. benachbarten Verstärkereinheiten die Schwingungs impulse, mit welchen die Nachrichtenübermittlung durchgeführt wird. Für jeden empfangenen Schwingungs impuls wird von einer Verstärkereinheit ein gleichartiger Schwingungs impuls im wesentlichen auf derselben Schwingungsfrequenz wieder ausgesendet. In jeder Verstärkereinheit ist jeweils eine Austastschaltung vorgesehen, die dafür sorgt, daß während des Betriebs des Impulssenders der Impuls empfänger abgeschaltet ist. Auf diese Weise können von einer tragbaren Einheit ausgesendete Schwingungs impulse von den Verstärkereinheiten aufgegriffen und weitergegeben werden, so daß sie innerhalb des vorgesehenen Übertragungsbereiches an beliebiger Stelle empfangbar sind. Die Verstärkereinheiten werden jeweils- von den empfangenen Schwingungsimpulsen getriggert und bleiben für eine bestimmte Zeitdauer außer Betrieb, damit alle Schwingungs impulse von den verschiedenen Verstärkereinheiten in der Umgebung abklingen können, bevor der Impuls empfänger erneut eingeschaltet wird.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockdiagramm eines repräsentativen Verstärkers zur

Verwendung in dem System gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das Blockdiagramm einer zweckmäßigen tragbaren Einheit

zur Verwendung mit dem Nachrichtenübermittlungs system gemäß der Erfindung;

"Fig. 3 einen Flächenplan eines Werkgeländes mit einer eingezeich-

- 5 - neten Verteilung

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neten Verteilung für die Verstärker, um eine Nachrichtenübermittlung im gesamten Bereich des Werkgeländes vorzusehen.

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die verschiedene im System

auftretende Impulsformen und Impuls schwingungen zeigt.

Gemäß Fig. 1 besteht ein zweckmäßiger Verstärker aus einer Antenne 10, die an einen Antennenschalter 12 angeschlossen ist und mit Hilfe dieses Antennenschalters wechselweise an einen Impuls empfänger 12 und einen Impulssender 16 anschließbar ist. Der Antennenschalter ist in Fig. 1 schematisch als mechanisches Relais dargestellt, obwohl jedoch vorzugsweise elektronische Umschalter z. B. in Form von Diodenschaltern Verwendung finden. Es können auch separate Antennen für den Impuls empfänger und den Impulssender vorgesehen sein oder auch eine Trennstufe in Verbindung mit der Antenne und dem Impuls empfänger sowie dem Impulssender Verwendung finden. Der Impuls empfänger 14 ist ausgangsseitig mit einem Entscheidungsverstärker 18 verbunden, dessen Ausgangssignal einem Verzögerungsgenerator 20, einem Impulsgenerator 22 und der Steuerschaltung des Antennenschalters 12 zugeführt wird. Der Ausgang des Verzögerungsgenerators 20 ist mit dem Impuls empfänger 14 verbunden.

Im Betrieb des Verstärkers gemäß Fig. 1 ist die Antenne 10 im Ruhebetrieb mit dem Eingang des Impulsverstärkers 14 über den Antennenschalter 12 verbunden, so daß über die Antenne Signale empfangen werden können. Impulse, die vom Impuls empfänger 14 in Form von HF-Schwingungsimpulsen empfangen werden, werden weiter zum Entscheidungsverstärker 18 übertragen und von diesem an den Verzögerungsgenerator sowie den Impulsgenerator 22 und den Antennenschalter 12 weitergeleitet,

- 6 - wenn die

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wenn die empfangenen S chwingungs impulse ein bestimmtes Niveau übersteigen. Das vom Entscheidungsverstärker gelieferte Signal bewirkt, daß der Antennenschalter 12 die Antenne IO mit dem Impulssender 16 verbindet. Gleichzeitig veranlaßt das Signal vom Entschei dungs verstärker über den Impulsgenerator 22 die Triggerung des Impulssenders 16, um das Aussenden von HF-Schwingungsimpulsen auszulösen, die eine bestimmte Zeitdauer und im wesentlichen dieselbe Frequenz wie die über die Antenne 10 empfangenen Schwingungen haben. Die Frequenz der ausgesendeten S chwingungs impulse muß nicht exakt gleich der Frequenz der empfangenen Schwingungsimpulse sein, jedoch soll die Frequenz der gesendeten Schwingungsimpulse ausreichend nah bei der Frequenz der empfangenen Schwingungsimpulse liegen, um den Empfang der gesendeten Schwingungsimpulse durch andere Verstärker und tragbare Einheiten innerhalb des Nachrichtenübermittlungsbereiches zuzulassen. Zur gleichen Zeit wird vom Verzögerungsgenerator 20 ein Austastimpuls an den Impuls empfänger 14 angelegt, um einen Empfang der vom. Impuls sender 16 ausgesendeten Schwingungsimpulse zu unterbinden. Der Austastimpuls vom Verzögerungsgenerator 20 muß ausreichend lang sein, um den Impulsempfänger 14 so lange außer Betrieb zu setzen, bis die Schwingungsimpulse von allen Verstärkern innerhalb des Übertragungsbereiches abgeklungen sind. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung HF-Schwingungsimpulse verwendet, sind gleichartige Systeme verwendbar, die Schalls chwingungs impulse oder Lichtimpulse zum selben Zweck vorsehen.

In Fig. 2 ist eine zweckmäßige Ausführungsform einer tragbaren Einheit dargestellt, wie sie für das Nachrichtenübermittlungssystem gemäß der Erfindung Verwendung finden kann. Diese tragbare Einheit kann von einer Person bei sich getragen werden oder an einem Fahrzeug montiert bzw. stationär, z. B. innerhalb eines Büros angebracht sein. Diese tragbare

- 7 - Einheit

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Einheit enthält einen Sendeteil, der ähnlich wie der Verstärker gemäß Fig. 1 aufgebaut sein kann. Demgemäß ist eine Antenne 30 über einen Antennenschalter 32 an einen Impuls empfänger 34, einen Impulssender 36, einen Entscheidungsverstärker 38 und einen Impulsgenerator 42 anschaltbar, die analog zu den gleichen Stufen des Verstärkers gemäß Fig. 1 aufgebaut sein können. Zusätzlich enthält der Empfängerteil der Schaltung gemäß Fig. 2 einen mit dem Entscheidungsverstärker verbundenen Demodulator 44 sowie eine nait dem Impuls empfänger 34 und dem Demodulator 44 verbundene Taktrestitutionsschaltung 46. Diese zuletzt genannten Stufen dienen der Umwandlung der vom Impuls empfänger 34 empfangenen Signale in für die nachfolgenden Stufen geeignete Signale. Mit dem Demodulator 44 ist ferner ein NF-Verstärker 48 und eine Squelch-Stufe 50 für selektive Rufauswahl verbunden, die zur selektiven Einschaltung des NF-Verstärkers nach dem Empfang eines bestimmten Impulscodes auch an den NF-Verstärker 48 angeschlossen ist. Mit dem Demodulator 44 und der Squelch-Stufe 50 ist ferner eine Datenausgabe 52 verbunden, an der die Daten abgegriffen werden können, wenn das Übermittlungs system zur Datenübertragung Verwendung findet. Mit dem NF-Verstärker 48 ist ein Wandler, im vorgegebenen Fall ein Lautsprecher 54 verbunden, um die NF-Signale wiederzugeben.

Der Sendeteil der Schaltung gemäß Fig. 2 ist analog dem Sendeteil des Verstärkers gemäß Fig. 1 aufgebaut und umfaßt zusätzlich einen Modulator 56, der mit dem Impulsgenerator 42, einem Mikrophon 58 und einer Taktstufe 60 verbunden ist. Eine Tastschaltung 62 ist mit dem Antennenschalter 32, dem Impulssender 36 und der Taktstufe 60 verbunden. Der Modulator 56 umfaßt einen Analog-Digital-Umsetzer, um die vom Mikrophon 58 aus angelegten Analogsignale in eine Pulsfolge entsprechend der Steuerung durch die Taststufe 60 und zur Ansteuerung des Impulsgenerators 42 umzuwandeln. Obwohl separate Taktstufen und ein separater Modulator und Demodulator im Sender- und Empfängerteil der Schaltung

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gemäß Fig. 2 dargestellt ist, können gemeinsame Stufen vorgesehen sein, die diese Funktionen erfüllen. Für den Modulator 56 kann ein beliebiger Pulscodemodulator vorgesehen sein. Als bevorzugte Ausführungsform wird ein Deltamodulator und ein Geheimhaltungssystem verwendet, wie es in der US-PS 3 639 690 beschrieben ist. Die Squelch-Stufe 50 kann entsprechend der in der US-Patentanmeldung Nr. 218 aufgebaut sein.

Die Wirkungsweise der tragbaren Einheit ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Wenn die tragbare Einheit im Sendebetrieb ist, wird die Tastschaltung 62 durch eine Sprechtaste erregt. Diese Tastschaltung 62 verbindet den Impulssender 36 über den Antennenschalter 32 mit der Antenne 30, läßt den Impuls sender 36 auf die Impulse vom Impulsgenerator 42 ansprechen und bewirkt, daß die Taktstufe 60 Taktimpulse dem Modulator 56 zuführt. Der Modulator 56 empfängt eine Analoginformation vom Mikrophon 58 sowie die Taktimpulse von der Taktstufe 60 und überträgt die Analoginformation charakterisierenden Impulse an den Impulsgenerator 42. Dieser Impulsgenerator 42 wiederum bewirkt, daß kurze HF-Impulse für jeden an den Impulsgenerator 42 angelegten Impuls vom Impuls sender 36 ausgesendet werden. Wenn eine Datenübertragung gewünscht wird, kann die Dateninformation direkt an den Impulsgenerator 42 von einer mit ihm verbundenen Datenquelle 64 aus angelegt werden. Eine detailliertere Erläuterung der Pulserzeugung durch das System wird im Rahmen der Beschreibung der Fig. 4 gegeben.

Im Empfangsbetrieb verbindet die Antennenschaltung 32 die Antenne mit dem Impuls empfänger 34. Die vom Impuls empfänger 34 empfangenen Impulse werden an die Taktrestitutionsschaltung 46 angelegt, welche Taktsignale für den Demodulator 44 erzeugt. Die empfangenen Impulse werden über den Entscheidungsverstärker 38 ebenfalls dem Demodulator

- 9 - zugeführt

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zugeführt, wenn die empfangenen Impulse ein bestimmtes Niveau übersteigen. Der Demodulator 44 besteht aus einem Deltademodulator, wenn für den Modulator 56 ein Deltamodulator verwendet wird, und empfängt die Taktimpulse von der Taktrestitutionsschaltung 46 sowie vom Entscheidungsverstärker 38. Aus diesen Signalen wird entsprechend der empfangenen Information ein Analogsignal gebildet und dem NF-Verstärker 48 sowie der Squelch-Stufe 50 zugeführt. Diese demodulierte Information wird im NF-Verstärker 48 verstärkt und dem Lautsprecher 54 zugeführt. Die Squelch-Stufe 50 wird dazu benutzt, um den NF-Verstärker 48 bzw. die Datenausgabe 52 zu sperren, wenn nicht gleichzeitig ein der tragbaren Einheit zugeordneter Code empfangen wird. Wenn jedoch eine solche selektive Auswahl der tragbaren Einheit nicht erwünscht ist, kann die Squelch-Stufe 50 weggelassen werden. Das gleiche gilt für die Datenausgabe 52, wenn das Übermittlungssystem nicht für eine Datenübertragung, sondern ausschließlich zur Sprachverständigung Verwendung finden soll.

Aus Fig. 3 kann die Flexibilität des Nachrichtenübermittlungssystems gemäß der Erfindung entnommen werden, wenn dies über einen bestimmten Bereich, z.B. innerhalb eines großen Bürogebäudes, eines Krankenhauses oder eines Werkgeländes, Verwendung findet. So kann die Darstellung gemäß Fig. 3 z.B. als Flächenplan eines Werkgeländes oder eines Werkgebäudes mit Wänden 70 angesehen werden. Innerhalb dieses Bereiches sind eine Vielzahl von Verstärkern 72 aufgestellt, deren Standortpositionen mit X bezeichnet sind. Wegen des einfachen Aufbaus kann die Verstärkereinheit in einem kleinen Gehäuse untergebracht werden, das mit einem Stiftsockel oder einem Schraubsockel verbunden ist und z.B. in eine entsprechende Fassung der Stromversorgung eingesetzt werden kann. Damit ist die Verstärkereinheit äußerst flexibel an jeder

- 10 - gewünschten

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gewünschten Stelle des Bereiches anzuordnen. In dem Flächenplan sind drei größere Bereiche vorgesehen. Ein großer, verhältnismäßig störungsfreier Bereich 74 kann z. B. ein Zeichenraum sein, wogegen der Bereich 76 einen Flur kennzeichnen kann und der Bereich 78 ein Bereich mit erhöhten Störeinflüssen, z. B. eine Maschinenhalle sein kann. In dem Bereich 74 mit geringen Störeinflüssen können die Verstärker 72 verhältnismäßig weit auseinander angeordnet werden, ohne daß dadurch die Überdeckung des Bereiches gestört wird. Im Bereich des Flures sind die Verstärker längs einer Linie in einem gewissen Abstand von einander angeordnet, so daß eine Nachrichtenübermittlung sowohl vom einen Ende zum anderen als auch umgekehrt möglich ist. Dabei können die Verstärkereinheiten in den Beleuchtungskörpern mituntergebracht werden. In dem Bereich 78 mit höheren Störeinflüssen werden die Verstärkereinheiten näher beieinander angeordnet, um die Störeinflüsse auszuschalten. Wenn das Nachrichtenübermittlungssystem ζ. B. in einem langgestreckten Raum, z.B. einem Tunnel oder einer Strecke beim Bergbau eingesetzt werden soll, könnten die Verstärkereinheiten in derselben Weise wie in einem Flur längs einer Linie angeordnet werden. Zur Unterdrückung von Störeinflüssen können die Verstärker auch automatische Verstärkungs einrichtungen und Filter umfassen, damit eine falsche Triggerung vermieden wird. Das Nachrichtenübermittlungssystem gemäß der Erfindung läßt eine sehr individuelle Installation entsprechend den vorgegebenen Verhältnissen zu, wobei es möglich ist, . jederzeit durch Hinzufügen oder Entfernen von weiteren Verstärkereinheiten ändernde Verhältnisse zu berücksichtigen. Eine derartige Flexibilität ist nicht möglich, wenn bei bekannten Systemen Antennenschleifen verlegt werden müssen oder die Sendeenergie einen größeren Bereich überdecken muß. In diesem Fall isti immer von Anfang an erforderlich, die denkbar schlechtesten, in der Zukunft möglichen Bedingungen im voraus zu berücksichtigen.

- 11 - Der Abstand

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Der Abstand der Verstärkereinheiten voneinander wird von dem Leistungsvermögen des einzelnen Verstärkers und der mit ihm zusammenarbeitenden Sender sowie den Ausbreitungsbedingungen und den Störverhältnissen zwischen den einzelnen Verstärkereinheiten bestimmt. In der Regel können weniger Verstärkereinheiten bei einer höheren Leistung der einzelnen Einheit verwendet werden, wenn die Störeinflüsse verhältnismäßig gering sind.. Der exakte Abstand der einzelnen Verstärkereinheiten wird beim Entwurf der Flächennutzung bestimmt und kann z. B. in der Größenordnung von 3 m bis 30 m liegen, je nach der verwendeten Installation. Für die Bestimmung der Abstände ist hauptsächlich davon auszugehen, daß jede tragbare Einheit innerhalb der Grenzen des zu bedeckenden Bereiches von zumindest einer und vorzugsweise zumindest zwei Verstärkern triggerbar ist und damit durch die erzeugten Impulse die gesamten Verstärkereinheiten des Systems in einer Kettenreaktion gleichzeitig ansprechen. Wenn die Abstände der Verstärkereinheiten so gewählt sind, daß mehrere Verstärkereinheiten gleichzeitig getriggert werden, ergibt sich ein größerer Sicherheitsbereich bei sich ändernden Ausbreitungsbedingungen bzw. sich ändernden Störverhältnissen. Die durch das System gegebene Diversity-Wirkung stellt auch eine einwandfreie Nachrichtenübermittlung sicher, wenn eine oder mehrere Verstärkereinheiten ausfallen. In Fig. 4 stellt die Kurve A ein Datensignal dar, das vom Nachrichtenübermittlungssystem gemäß der Erfindung übertragen werden soll. Dieses Datensignal kann von einem Signalgenerator stammen, der in einer tragbaren Einheit angeordnet ist, jedoch kann es auch die digitale Form eines analogen Sprachsignals sein, wie es vom Modulator geliefert wird. Das durch die Kurve A verkörperte Datensignal besteht aus einer 4-Bit-Folge mit den Binärziffern 1, 1, 0,1. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit für diese Bit-Folge wird durch die Ausbre'itungsverzögerung des Übermittlungssystems sowie durch die Ansprechzeit der Verstärkereinheiten bestimmt.

- 12 - Der Impuls -

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Der Impulssender in der tragbaren Einheit sendet HF-Schwingungsimpulse aus, die für eine bestimmte Zeitdauer, und zwar für jede Binärziffer 1 der Datenfolge gemäß der Kurve A wirksam sind. Die Zeile B gemäß Fig. 4 zeigt typische HF-Schwingungsimpulse, wie sie von einer tragbaren Einheit erzeugt werden. Entsprechend der durch die Kurve A gegebenen Dateninformation werden zunächst zwei Schwingungsimpulse ausgesendet, die die beiden ersten Binärzahlen 1 der 4-Bit-Folge charakterisieren. Während der der Binärzahl 0 zugeordneten Zeit wird kein Schwingungsimpuls ausgesendet, wogegen die letzte Binärzahl 1 der Folge wieder durch einen HF-Schwingungsimpuls verwirklicht ist. Die S chwingungs impulse der Zeile B sind nicht rechteckig in ihrem Kurvenverlauf, sondern haben eine graduelle Anstiegs- und Abfallzeit, um die erforderliche Bandbreite zu verringern und einen entsprechenden Anstieg bzw. Abfall des gesendeten Signals zu bewirken. Bei einem vorzugsweise ausgelegten HF-System liegt die Größenordnung der Impulsbreite zwischen etwa 1 Mikrosekunde und etwa 20 Mikrosekunden, wobei eine Pulswiederholungsfrequenz bis zu 40 000 Impulsen pro Sekunde vorgesehen sein kann.

Die Zeile C der Fig. 4 zeigt das Aus gangs signal am Impuls empfänger in einer Verstärkereinheit oder am Impuls empfänger 34 in einer tragbaren Einheit. Jedes dieser. Aus gangs signale hat eine Vielzahl von Signalspitzen, wobei jede Signalspitze dem Maximum eines HF-Schwingungsimpulses entspricht, der von den verschiedenen Sendern des Systems empfangen wird. Die zeitlich später auftretenden Signalspitzen sind den HF-Schwingungs impulsen von Impulssendern zugeordnet, die entsprechend weiter entfernt sind. In der Zeile C gemäß Fig. 4 sind drei Signalspitzen für den jeweiligen Empfang einer binären Zahl 1 dargestellt, was bedeutet, daß HF-Schwingungsimpulse von drei verschiedenen Impulssendern empfangen werden. Wenn der Empfänger lediglich die HF-Schwingungsimpulse von einem einzigen Sender empfangen würde oder die einzelnen Sender sehr

- 13 - nah

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nah beieinander liegen würden, tritt am Ausgang des Empfängers jeweils nur eine Signalspitze auf.

Die in der Zeile C dargestellten Signale werden dem Entscheidungsverstärker zugeführt, der auf ein Signalniveau entsprechend der gestrichelten Linie 80 eingestellt ist. Wenn immer das empfangene Signal dieses Signalniveau 80 übersteigt, wird vom Entscheidungsverstärker ein Signal erzeugt, das anzeigt, daß eine Binärzahl 1 empfangen wurde. In der tragbaren Einheit wird das Aus gangs signal des Entscheidungsverstärkers demoduliert, um ein NF-Signal bzw. ein Datensignal zu schaffen. In der Verstärkereinheit wird das Ausgangs signal des Entscheidungs Verstärkers dazu benutzt, um den Impulsgenerator 22 und den Impulssender 16 zu triggern und die Wiederaussendung von Impulsen zu veranlassen.

In der Zeile D sind die Signale dargestellt, die von dem Impulssender einer Empfangsstation wieder ausgesandt werden. Jeder erneut vom. Impulssender einer Verstärkereinheit abgestrahlte Schwingungsimpuls ist gleich dem von dem Sender der tragbaren Einheit empfangenen Schwingungsimpuls und beginnt, wenn das von der Empfängereinheit empfangene Signal das Signalniveau 80 übersteigt. Damit wird der wieder ausgestrahlte Schwingungs impuls gemäß der Zeile D zeitlich gegen den entsprechenden Schwingungs impuls gemäß der Zeile B des Impulssenders der zugeordneten tragbaren Einheit versetzt, wobei diese zeitliche Versetzung der Zeit proportional ist, die für die Signalausbreitung zwischen der tragbaren Einheit und der Empfängereinheit sowie der von dem empfangenen Signal für das Ansteigen bis auf das Signalniveau 80 erforderlichen Zeit benötigt wird.

Wenn das Signal gemäß der Zeile C das Signalniveau 80 erreicht, wird vom Entscheidungsverstärker an den Verzögerungsgenerator 20 ein Signal übertragen, um ein Austastsignal zu erzeugen, das dem in der Zeile E

- 14 - gemäß Fig. 4

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gemäß Fig. 4 dargestellten Signal entspricht. Dieses Austastsignal veranlaßt, daß die Verstärkereinheit während der Austastzeit nicht anspricht. Diesem Nichtansprechen ist das hohe Signalniveau der Kurve in der Zeile E zugeordnet. Gemäß Fig. 1 ist der Verzögerungsgenerator 20 aus gangs seitig mit dem Impuls empfänger 14 verbunden, um diesen für die Austastzeit unwirksam zu machen. Jedoch kann der Verzögerungsgenerator auch mit dem Impuls sender 16, dem Impulsgenerator 22 oder irgendeiner weiteren Schaltung verbunden sein, um die Erzeugung neuer Impulse durch die Verstärkereinheit während der Austastzeit zu unterdrücken. Die Länge der Austastzeit wird von der Ansprechzeit einer jeder Verstärkereinheit sowie der für die Ausbreitung zwischen den Verstärkereinheiten benötigten Zeit bestimmt. Daher muß die Austastzeit ausreichend lang sein, um eine Mehrfachtriggerung einer Verstärkereinheit durch irgendeinen Impuls einer tragbaren Einheit zu verhindern. Dies bedeutet auch, daß die Austastzeit genügend lang sein muß, um eine Mehrfachtriggerung durch mehrere Signalspitzen eines Signals gemäß der Zeile C und ferner eine Triggerung durch das in der Zeile D gezeigte Ausgangs signal der Verstärkereinheit sowie durch die Ausgangssignale von anderen Verstärkereinheiten zu vermeiden, welche von der das Ausgangssignal gemäß der Zeile D liefernden Verstärkereinheit getriggert werden.

Bei einem typischen Einkanalsystem zur Sprachsignalübermittlung wird ein zufriedenstellender Betrieb erzielt, wenn eine Datengeschwindigkeit von etwa 30 000 Bit pro Sekunde vorgesehen ist. Bei einem solchen System liegt die Impulsbreite in der Größenordnung zwischen einer Mikrosekunde und zwei Mikrosekunden, so daß die Austastzeit in der Größenordnung von etwa 20 Mikrosekunden liegen kann. Aus den Darstellungen gemäß Fig. 4 ist zu entnehmen, daß das Tastverhältnis des Senders verhältnismäßig klein ist, womit hohe Spitzenleistungen vom Sender abgegeben

- 15 - werden

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werden können, obwohl nur eine geringe Durchschnittsleistung notwendig ist. Da die Ausbreitungszeit für elektromagnetische Schwingungen in der Größenordnung von 3x10 cm/sec liegt, können Nachrichtenübermittlungssysteme für eine durchschnittliche für ein Werk benötigte Flächengröße mit einer Datengeschwindigkeit von etwa 1 000 000 Bit pro Sekunde gebaut werden. Diese hohe Datengeschwindigkeit läßt eine sehr schnelle Datenübertragung, d. h. auch einen Multiplexbetrieb mehrerer Sprachkanäle innerhalb eines gegebenen Nachrichtenübermittlungssystems zu. Bei einem Multiplexsystem mit zehn Sprachkanälen arbeitet jede tragbare Einheit mit einer Datengeschwindigkeit, die einem Zehntel der Datengeschwindigkeit des Gesamtsystems entspricht, wobei jedes zehnte Bit des Verstärkersignals dem Bit einer gegebenen tragbaren Einheit entspricht. Wegen der in einem Multiplexsystem benötigten höheren Datengeschwindigkeit wird die Austastzeit gegenüber einem einkanaligen System verkürzt, um diese höhere Datengeschwindigkeit zu erreichen. Ferner sind bei einem Multiplexsystem Synchronisations einrichtungen und Logikschaltungen notwendig, um die erforderliche Kanalsynchronisation vornehmen zu können.

Das System gemäß der Erfindung ist auch sehr günstig im Ultraschallbereich einsetzbar, wenn Schwingungsimpulse im Ultraschallfrequenzbereich anstelle von HF-Schwingungsimpulsen ausgesendet werden. Wegen der langsameren Ausbreitung von Schallwellen im Vergleich zu elektromagnetischen Wellen ist die maximale übertragbare Bitzahl proportional zu der Verringerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit verringert. Wenn dagegen Lichtoder Infrarotfrequenzen für die Übertragung benutzt werden, was bei Systemen mit Sichtverbindung unter den einzelnen Verstärkereinheiten und tragbaren Einheiten möglich ist, ist entsprechend eine wesentlich größere Informationsmenge zu übertragen. Grundsätzlich ist das System auf jedes Übertragungsmedium anwendbar, wenn eine im wesentlichen gleichzeitige Triggerung der Empfängereinheiten möglich ist und der Triggerung eine Austastzeit folgt, die ausreichend lang ist, um alle Impulse in einer Umgebung abklingen zu lassen.

- 16 - Patentansprüche

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Claims

MO106P-1083 Patentansprüche

1. Nachrichtenübermittlungssystem, mit einer Sende-Empfänger-

einheit, die Einrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten Impulsfolge in Abhängigkeit von einem angelegten Informationssignal umfaßt und ferner durch Demodulation ein Signal in Abhängigkeit von einer angelegten Impulsfolge liefert, dadurch gekennzeichnet , daß ein Impulssender (36) mit der Impuls schaltung zum Aussenden von Schwingungsimpulsen mit einer bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der erzeugten Impulsfolge vorhanden ist, daß ein Impuls empfänger (34) mit der Impuls schaltung verbunden ist und Schwingungs impulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz empfängt, um der Impuls schaltung in Abhängigkeit von den Schwingungsimpulsen eine Impulsfolge zuzuführen, daß eine Vielzahl von Verstärkereinheiten vorhanden ist, die auf die Schwingungsimpulse der Sende-Empfängereinheit ansprechen und jeweils einen Detektor für diese Schwingungs impulse umfassen, daß mit dem Detektor ein Impulssender (16) verbunden ist, um die empfangenen Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von den empfangenen Schwingungsimpulsen erneut auszusenden, daß eine Austasteinrichtung mit dem Detektor verbunden ist, um die Verstärkereinheit für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Empfang der jeweiligen Schwingungsimpulse für den Empfang weiterer Schwingungs impulse unwirksam zu machen, um dadurch die Erzeugung weiterer Schwingungs impulse während dieses Zeitintervalls zu unterdrücken, und daß jede Verstärkereinheit auf

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die Schwingungs impulse von einer der anderen Verstärkereinheiten sowie der Sende-Empfängereinheit anspricht, um in Abhängigkeit von jedem von der Sende-Empfängereinheit ausgesendeten Schwingungsimpuls einen neuen Schwingungsimpuls zu erzeugen.

2. Nachrichtenübermittlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinheiten in einem räumlichen Abstand zueinander angeordnet sind und sich jeweils genügend nah beeinander befinden, daß zumindest eine der Verstärkereinheiten die abgestrahlten Schwingungs impulse von zumindest einer weiteren Verstärkereinheit zu empfangen in der Lage ist, wodurch alle Verstärkereinheiten ansprechbar sind und Schwingungs· impulse im wesentlichen gleichzeitig nach dem Empfang der Schwingungsimpulse von zumindest einer anderen Verstärkereinheit aussenden.

3. Nachrichtenübermittlungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wandler mit der Impuls schaltung verbunden ist, um die demodulierten Signale vorzugsweise als akustische Signale wiederzugeben und um aufgenommene Informationssignale, vorzugsweise akustische Signale in Impuls signale umzuwandeln.

4. Nachrichtenübermittlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß mit der Impuls schaltung Datenschaltungen verbunden sind, um angelegte Dateninformationen für die Übertragung zu empfangen und entsprechend empfangene Signale zu demodulieren und als Dateninformationen wiederzugeben.

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