DE2603524B2

DE2603524B2 - System zur zweiseitigen Informationsübertragung

Info

Publication number: DE2603524B2
Application number: DE19762603524
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. 8034 Unterpfaffenhofen Grammueller; Hermann Dr.-Ing. 8000 Muenchen Sepp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2603524A1; DE2603524C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur zweiseitigen Informationsübertragung zwischen einer

ersten und einer zweiten Station, bei dem jeweils sendeseitig mittels eines eine Pseudozufallsfolge erzeugenden, grundtaktgesteuerten Codegenerators eine Bandspreizung vorgenommen und jeweils empfangsseitig diese Bandspreizung von der eigentlichen Demodulation mittels eines eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden grundtaktgesteuerten Generators wieder rückgängig gemacht wird.

Systeme dieser Art sind in besonderer Weise für uen Datentransfer zwischen zwei sich relativ zueinander iu bewegende:! mobilen Stationen geeignet, bei denen es auf eine hohe Störsicherheit der Nachrichtenübertragung ankommt. Die Spreizung der Nutzsignalbandbreite hat hier den Effekt, daß das Nutzsignal gleichsam über ein breites Frequenzspektrum verschmiert über- r> tragen wird. Die Bandspreizung kann dabei auf verschiedene Weise vorgenommen werden. Die bekannteste Methode besieht darin, das einem Träger aufmodulierte Signal sendeseitig in der Phase mittels der von einem Codegenerator erzeugten Pseudozufalls- 2v. folge hoher Bitfrequenz umzutasten. Die außerordentlich hohe Unempfindlichkeit eines in dieser Weise mittels Bandspreizung übertragenen Nutzsignals gegen elektromagnetische Störer ist dadurch bedingt, daß ein in das zu übertragende Frequenzband hineinfallender ?.·-, Störer, der dabei eine große Amplitude gegenüber der spektralen Amplitude des Nutzsignals haben kann, bei der empfangsseitig durchzuführenden Aufhebung dir Bandspreizung seinerseits energiemäßig über ein weites Frequenzband gespreizt wird, während die Energie des .«> Nutzsignals in ein schmales Frequenzband zusammengezogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein System der einleitend beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, die unter Gewährleistung hoher Anforderungen an die Störsicherheit einer zweiseitigen Informationsübertragung eine Verminderung des technischen Aufwands mit sich bringt, gegebenenfalls zusätzlich eine genaue, störsichere Entfernungsmessung erlaubt und darüber hinaus zusätzliche Vorteile für den Betrieb eines solchen Systems bietet.

Ausgehend von einem System zur zweiseitigen Informationsübertragung zwischen einer ersten und einer zweiten Station, bei dem jeweils sendeseitig mittels eines eine Pseudozufallsfolge erzeugenden, π grundtaktgesteuerten Generators eine Bandspreizung vorgenommen und jeweils empfangsseitig diese Bandspreizung vor der eigentlichen Demodulation mittels eines eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden grundtaktgesteuerten Generators wieder rückgängig ■'>(> gemacht wird, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der zweiten der beiden Stationen der von der Synchronisiereinrichtung des Empfängers synchronisierte Grundtaktgenerator zugleich den Grundtaktgenerator für den Sender abgibt. y>

Durch die DE-AS 21 17 340 ist bereits ein Transponder für ein Sekundärradarsystem bekannt, bei dem Empfänger und Rückantwortsender von einem gemeinsamen Schieberegister für die Signaldecodierung und die Signalcodierung Gebrauch machen. Der Taktgene- w> rator für diese Schieberegister ist jedoch mit dem Grundtaktgenerator nach der Erfindung nicht unmittelbar vergleichbar, da er nicht die einzige Taktquelle im Transponder ist und auch nicht vom empfangenen Signal der Gegenstation synchronisiert wird. μ

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß bei Systemen zur zweiseitigen Informationsübertragung auch dann, wenn die Art der in beiden Richtungen zu übertragenden Informationen sehr unterschiedlich sind, wie das beispielsweise beim Datentransfer eines Flugobjekts mit einer Bodenleitstelle der Fall ist, von einer funktionellen Verknüpfung zwischen Sender und Empfänger im Flugobjekt Gebrauch gemacht werden kann, ohne hierdurch Zugeständnisse an die Störsicherheit der Übertragung machen zu müssen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Pseudozufallsgeneratoren des Senders und des Empfängers der zweiten der beiden Stationen für wenigstens eine gleiche Periodenlänge der sie erzeugenden Folgen ausgelegt und mit ihren Setzeingängen an eine gemeinsame, vorzugsweise grundtaktsynchronisierte Setzeinrichtung angeschaltet. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der sende- und der empfangsseitige Pseudozufallsgenerator, auch wenn sie unterschiedliche Codes erzeugen, stets in definierter Weise gleichzeitig gestartet werden und somit eine phasenstarre Anordnung der beiden Pseudozufallsfolgen gewährleistet ist.

Eine weitere Verminderung des Aufwands durch die erfindungsgemäße funktionell Verknüpfung ist dann gegeben, wenn dem Sender und dem Empfänger der zweiten der beiden Stationen ein Pseudozufallsgenerator gemeinsam zugeordnet ist, und hierbei dem Sender und dem Empfänger die Pseudozufallsfolge mit unterschiedlicher, eine ausreichende gegenseitige Entkopplung von Sender und Empfänger gewährleistenden Zeitlage zugeführt ist.

Die erfindungsgemäße funktionell Verknüpfung von Sender und Empfänger auf der zweiten der beiden Stationen hat zur Folge, daß im synchronisierten Zustand die Zeitlage der Pseudozufallsfolge im ankommenden Signal am Eingang des Empfängers der zweiten Station hinsichtlich der Zeitlage der Pseudozufallsfolge im Signal am Ausgang des Senders dieser Station eindeutig definiert ist. Bewegen sich beide Stationen relativ zueinander und ist es aus betrieblichen Gründen erforderlich, die augenblickliche gegenseitige Entfernung beider Stationen zu ermitteln, so kann dies in Weiterbildung der Erfindung in außerordentlich vorteilhafter Weise durch eine auf der ersten Station angeordnete Entfernungsmeßeinrichtung geschehen, die die Entfernung zwischen beiden Stationen über die Messung der gegenseitigen Verschiebung der Folgen der Pseudozufallsgeneratoren von Sender und Empfänger ermittelt.

Werden im zweiseitigen Verkehr der beiden Stationen für beide Übertragungseinrichtungen identische Pseudozufallsfolgen verwendet — diese Voraussetzung ist zumindest dann gegeben, wenn auf der zweiten Station Sender und Empfänger nicht nur von einem gemeinsamen Grundtaktgenerator, sondern auch von einem gemeinsamen Pseudozufallsgenerator Gebrauch machen, dann muß immer dann, wenn die Pseudozufallsfolge des auf der ersten Station ankommenden Signals die gleiche Zeitlage aufweist wie die Pseudozufallsfolge im auf der Sendeseite abgehenden Signal, verhindert werden, daß der Grundtaktgenerator des Empfängers auf dieser ersten Station sich auf die Pseudozufallsfolge im von dieser Station ausgesendeten Signal synchronisiert. Dies kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, daP der Empfänger eingangsseitig eine seinen Eingang kurzschließende Schalteinrichtung aufweist, die von der Entfernungsmeßeinrichtung dann und nur dann betätigt ist, wenn die von ihr festgestellte Zeitverschiebung zwischen den Folgen der Pseudozufallsgeneratoren gleich einer oder einem Vielfachen einer Folgenperiode

beträgt.

Die Entfernungsmeßeinrichtung kann in einfacher Weise einen taktgespeisten Start-Stop-Zähler und ein dem Start-Stop-Zähler nachgeschaltetes, im Rhythmus der Folgenperiode von einem Übergabepuls gesteuertes Register aufweisen. Dabei wird der Start-Stop-Zähler im Rhythmus der Folgenperiode des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators gestartet und im Rhythmus der Folgeperiode des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators gestoppt.

Eine in dieser Weise ausgebildete Entfernungsmeßeinrichtung kann dadurch in einfacher Weise zusätzlich zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung erweitert sein, daß dem Register ein weiteres Register nachgeschaltet ist, das vom gleichen Übergabepuls wie das vorgeschaltete Register gesteuert wird und daß die Ausgänge beider Register mit den entsprechenden Eingängen eines Subtrahierers verbunden sind, an dessen Ausgang die der Geschwindigkeit proportionale Bezugsgröße ansteht.

Die Genauigkeit der mit der genannten Entfernungsmeßeinrichtung erreichten Entfernungsmessung ist von der Genauigkeit bestimmt, mit der der Grundtaktgenerator auf der zweiten Station und auf der Empfangsseite der ersten Station in ihrer Phase auf den Bittakt der Pseudozufallsfolge im jeweils ankommenden Signal synchronisierbar ist. Diese Genauigkeit ist wegen des hier zur Anwendung kommenden ICorrelationsempfangs außerordentlich hoch. Sie beträgt jeweils nur einen Bruchteil eines Bits. Bei einer Frequenz fc der Grundtaktgeneratoren von 100 MHz und einem üblichen Synchronisationsfehler 0,1-1/Zc ergibt dies eine Meßgenauigkeit von ± 30 cm. Die Entfernungsmessung ist ähnlich der Nachrichtenübertragung aufgrund der Bandspreizung weitgehend unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen auf den Übertragungswegen.

Mittels der Entfernungsmeßeinrichtung ist es möglich, in außerordentlich vorteilhafter Weise von einer auf der ersten der beiden Stationen vorzusehenden Einrichtung zur schnellen Wiedersynchronisation Gebrauch zu machen, die aus einer gesteuerten Setzeinrichtung für den empfangsseitigen Pseudozufallsgenerator und einem Steuersignalgeber besteht, von denen der Steuersignalgeber auf einen von der empfangsseitigen Synchronisierschaltung gemeldeten Synchronisationsverlust ein gegenüber dem Folgenanfang des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators zeitverzögertes Steuersignal an die Setzeinrichtung abgibt. Dabei ist die Größe der Zeitverschiebung durch den mittelbar vor dem Ausfall der Synchronisation ermittelten Entfernungswert am Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung bestimmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für eine solche Einrichtung weist der Steuersignalgeber einen Schwellendetektor auf, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der Setzeinrichtung verbunden ist. Der eine Eingang des Schwellendetektors steht gegebenenfalls über eine Speicherschaltung hinweg mit dem Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung in Verbindung. Dem anderen Eingang des Schwellendetektors ist die Ausgangsgröße eines Integrators zugeführt, dessen Eingang über ein logisches Netzwerk bei Meldung eines Synchronisationsverlustes mit dem darauffolgenden¹ Anfang einer Folge des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators ein Startimpuls zugeführt ist. Der Rückstelleingang des Integrators ist mit dem Ausgang des Schwellendetektors verbunden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für eine Entfernungs- und eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung au der ersten der beiden Stationen sind in den Ansprücher 10 und 11 angegeben.

Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In dei Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer ersten Station nacl· der Erfindung,

F i g. 2 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild der Modulationseinrichtung des Senders dei ersten Station nach Fig. 1,

Fig. 3 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild einer weiteren Modulationseinrichtung dei Senders der ersten Station nach Fig. 1,
\ί Fig.4 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild der Synchronisiereinrichtung des Empfängen der ersten Station nach Fig. 1,

Fig.5 das Blockschaltbild der zweiten Station nach der Erfindung,

F i g. 6 eine Variante des Blockschaltbildes der Sende: und Empfänger gemeinsamen Einrichtung der zweiter Station nach F i g. 5,

Fig. 7 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild der Setzeinrichtung nach F i g. 5,
F i g. 8 die Funktion der Setzeinrichtung nach Fig./ näher erläuternde Zeitdiagramme,

Fig.9 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild der Entfernungsmeßeinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 10 die Funktion der Entfernungsmeßeinrichtunf in nach F i g. 9 näher erläuternde Zeitdiagramme,

F i g. 11 das Blockschaltbild einer zu einer Geschwin digkeitsmeßeinrichtung erweiterten Entfernungsmeß einrichtung nach den F i g. 1 und 9,

Fig. 12 eine weitere Entfernungsmeßeinrichtunj nach Fig. 1,

Fig. 13 eine weitere Geschwindigkeitsmeßeinrich tung,

Fig. 14 das nähere Einzelheiten aufweisende Block schaltbild der Einrichtung zur schnellen Wiedersynchro nisation nach Fi g. 1,

Fig. 15 die Funktion der Einrichtung zur schneller Wiedersynchronisation nach Fig. 14 näher erläuternde Zeitdiagramme.

Die in F i g. 1 dargestellte erste Situation St 1 besteh aus dem Sender 51 mit dem Eingang e 1 für der Anschluß einer Signalquelle, dem Empfänger £1 mi dem Ausgang a 1 für den Anschluß der das empfangene und demodulierte Signal weiterverarbeitenden Schal tung, einer lintfernungsmeßeinrichtung EM, einei

^¹ Einrichtung WS für eine schnelle Wiedersynchronisa tion und der Weiche Wl, über die der Ausgang de:

Senders und der Eingang des Empfängers mit dei Antenne A 1 verbunden sind.

Der Sender S1 umfaßt die Modulationseinrichtuni

^r>⁵ MO mit dem Anschluß 1 für das eingangsseitig zuzuführende Signal, mit dem Anschluß 2 für di< Zuführung des in der Modulationseinrichtung aufberei teten Signals zum Sendeverstärker Vi, dem Anschluß ' für den die Zeitbasis des Systems darstellender

w> quarzgesteuerten Grundtaktgenerators TG und der Anschluß 3 für die Zuführung der vom Pseudozufalls generator PZGXs erzeugten Pseudozufallsfolge. Dei Pseudozufallsgenerator PZG is weist einen Taktein gang für die die Zuführung der Schwingung de:

^hr> Grundtaktgencrators TG auf sowie mehrere Ausgänge die mit den entsprechenden Eingängen eines Wort takterzeugers WTverbunden sind. Der Worttakterzeu ger WT besteht eingangsseilig aus einem Mehrfach

UND-Gatter Ui, das über seinen Ausgang in Abhängigkeit einer bestimmten Stellung des aus einem rückgekoppelten Schieberegister bestehenden Pseudozufallsgenerators die bistabile Kippschaltung FFi schaltet.

Der Empfänger £1 weist einen Eingangsverstärker Ve auf, dem eine seinen Eingang kurzschließende Schalteinrichtung 51 vorgeschaltet ist. Hinter dem Eingangsverstärker Ve wird das ankommende Signal in einem die Bandspreizung aufhebenden Demodulator DS von der Pseudozufallsfolge befreit. Hierzu wird dem Demodulator DS die vom Pseudozufallsgenerator PZG 1 e erzeugte Pseudozufallsfolge zugeführt, die mit der Pseudozufallsfolge im ankommenden Signal identisch ist. Hinter dem Demodulator D5folgt der Bandpaß BP, dem sich der eigentliche Signaldemodulator De anschließt. Der Pseudozufallsgenerator PZC ie des Empfängers Ei wird vom Takt des in der Phase synchronisierten Oszillators VCO gesteuert.

Für die Phasensynchronisation ist die Synchronisierschaltung 55 vorgesehen. Wie der sendeseitige Pseudozufallsgenerator ist auch der empfangsseitige Pseudozufallsgenerator mit einem Worttakterzeuger WTverbunden. Die Synchronisierschaltung 55 weist den Anschluß 19 für den Steuereingang des Oszillators VCO, den Anschluß 18 für die Zuführung des empfangenen Signals vom Ausgang des Eingangsverstärkers Ve, die Anschlüsse 16 und 17 für die Zuführung der vom Pseudozufallsgenerator PZG ie erzeugten Folge mit einer vorgegebenen gegenseitigen zeitlichen Verschiebung und den Anschluß 20 für die Abgabe einer Meldung bei erkanntem Synchronisationsverlust auf.

Die Entfernungsmeßeinrichtung EM weist den Anschluß 5 für die Zuführung des Worttaktsignals vom Ausgang des Worttakterzeugers WT des Senders 51, den Anschluß 7 für die Zuführung des Worttaktsignals vom Ausgang des Worttaktgebers WTdes Empfängers El, den Anschluß 6 für die Abgabe der der ermittelten Entfernung entsprechenden Bezugsgröße, den Anschluß 8 für die Abgabe eines Steuersignals an die Schalteinrichtung s 1 des Empfängers El, den Anschluß 9 für die Zuführung der Schwingung des Grundtaktgenerators TG des Senders 51 oder bei erhöhter Anforderung an die Meßgenauigkeit für die Zuführung einer Schwingung aus einem Frequenznormal mit einer gegenüber «5 der Grundtaktfrequenz höheren Frequenz und den Anschluß 10 für die Zuführung eines von der Schwingung des Grundtaktgenerators TG abgeleiteten Übergabepulses Tu auf.

Die Einrichtung WS zur schnellen Wiedersynchronisation weist den Anschluß 11 für die Zuführung des Worttaktsignals am Ausgang des Worttakterzeugers WT des Sender 51, den Anschluß 12 für die Zuführung eines Signals von der Synchronisiereinrichtung SS des Empfängers El, das einen Synchronisationsverlust anzeigt, den Anschluß 13 für die Abgabe eines Setzimpulses für den Pseudozufallsgenerator des Empfängers E1, den Anschluß 14 für die Zuführung der invertierten Schwingung des Oszillators VCO und den Anschluß 15 für die Zuführung der am Ausgang &o (Anschluß 6) der Entfernungsmeßeinrichtung anstehenden Entfernungsbezugsgröße aus. Die Inversion der Schwingung des Oszillators VCO des Empfängers am Anschluß 14 der Einrichtung W5 wird durch den in der Zuleitung auf Seiten des Empfängers vorgesehenen Inverter In herbeigeführt.

Bei einer ersten Ausführungsform der Modulationseinrichtung MO nach F i g. 2 wird die Pseudozufallsfolge mit dem zu übertragenden Signal im Mischer MU vereinigt, beispielsweise in Form einer Modulo-2-Addition und anschließend im Umsetzer UM in die gewünschte Radiofrequenzlage umgesetzt. Der Umsetzoszillator £/5 ist dabei ein vom Grundtaktoszillator über den Anschluß 4 injektionssynchronisierter Impatt-Oszillator.

Die in F i g. 3 dargestellte weitere Ausführung der Modulationseinrichtung MO des Senders 51 nach Fig. 1 besteht eingangsseitig aus dem Varaktor-Modulator VM, über den die Schwingung des Umsetzoszillators US vom Signal in der Frequenz moduliert wird. Anschließend wird das frequenzmodulierte Signal im Breitbandmodulator 5A/mit der einem zweiten Eingang zugeführten Pseudozufallsfolge im Frequenzband gespreizt.

Die Synchronisiereinrichtung 55 stellt, wie Fig.4 zeigt, einen DLL-Kreis (Delay-Locked-Loop-Kreis) dar, wie er beispielsweise durch die Literaturstelle »IEEE Transactions on Communication Technology«, Vol. COM-15, No. 1, Feb. 1967, S. 69 bis 78 bekannt ist. Das eingangsseitige Signal wird über den Anschluß 18 jeweils einem Eingang der drei Mischer Mi, M2 und M 3 zugeführt. Die eigentliche Phasenschleife wird durch die beiden parallelen Zweige mit den Mischern Ml und Λ/2 dem Addierer su und dem Schleifenfilter Z-Fgebildet. Jeder der beiden parallelen Zweige besteht neben dem Mischer Mi bzw. M 2 aus einem Bandpaß BPi bzw. BP2 und einem Gleichrichter GLl bzw. GL 2. Der dritte Zweig, der der Überwachung des Zustandes der Synchronisierschaltung dient, besteht aus der Hintereinanderschaltung des Mischers M3 des Bandpasses BPZ, des Gleichrichters GL 3 und des Detektors Ke. Dem Mischer M3 ist die Pseudozufallsfolge am Anschluß 17, die der Pseudozufallsfolge am Anschluß 18 voreilt, über das Verzögerungsglied Tl zugeführt, dessen Verzögerung gleich der halben Zeitdifferenz zwischen den beiden an den Anschlüssen 17 und 18 anstehenden Pseudozufallsfolgen gewählt ist. Der Detektor Ke weist neben dem Ausgang 20 mit dem Anschluß 20 für die Meldung eines Synchronisationsverlustes einen weiteren Ausgang auf, der mit dem Steuereingang des in der Zuleitung vom Schleifenfilter LF zum Anschluß 19 angeordneten Schalteinrichtung 5 2 verbunden ist. Im synchronisierten Zustand weist die Schalteinrichtung s2 die in Fig.4 dargestellte Schaltstellung auf. Am zweiten Anschluß der einen Umschalter darstellenden Schalteinrichtung s2 liegt eine Gleichspannung uo an. Geht die Synchronisation verloren, dann schaltet der Detektor Ke die Schalteinrichtung s 2 um und meldet zugleich den Synchronisationsverlust zum Anschluß 20. Die nunmehr am Steuereingang des Oszillators VCO nach F i g. 1 anliegende Gleichspannung uo bewirkt eine Frequenzdrift des Oszillators in einer bestimmten Richtung, die im Zusammenwirken mit der noch zu beschreibenden und in ihrer Funktion zu erläuternden Einrichtung WS nach F i g. 1 eine schnelle Wiedersynchronisation herbeiführt. Sobald der Detektor Ke die wiedererlangte Synchronisation erkennt, schaltet er die Schalteinrichtung s 2 in die in F i g. 4 angegebene Lage wieder zurück.

Die in F i g. 5 dargestellte zweite Station St 2 besteht aus dem Empfänger E2 mit dem Ausgang a 2, dem Sender 5 2 mit dem Eingang e 2 für die Signalquelle, der Sender und Empfänger gemeinsamen Schaltungsanordnung CEund der Weiche W2, über die der Ausgang des Senders und der Eingang des Empfängers mit der Antenne A 2 verbunden sind. Die Baugruppen von

Sender und Empfänger der zweiten Station 5/ 2, die den Baugruppen von Sender und Empfänger der ersten Station St 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Die gemeinsame Schaltungsanordnung GE umfaßt hier neben der Synchronisiereinrichtung SS' den Oszillator VCO und den empfangsseitigen Pseudozufallsgenerator PZG 2e, die bei der ersten Station St X ausschließlich dem Empfänger EX zugeordnet sind, den sendeseitigen Pseudozufallsgenerator PZG2s, die beiden Pseudozufallsgeneratoren gemeinsame Setzeinrichtung Se und den Inverter In. Die Synchronisiereinrichtung SS' unterscheidet sich von der Synchronisiereinrichtung 55 nach der Fig.4 lediglich darin, daß der Detektor Ke hier einen zum Anschluß 20 führenden Ausgang für die Meldung eines Synchronisationsverlustes aufweist. Die Setzeinrichtung Se weist den Anschluß 21 für die Zuführung eines die Setzeinrichtung betätigenden Startimpulses is, den Anschluß 22 für den Setzeingang, des dem Empfänger zugeordneten Pseudozufallsgenerators PZGIe, den Anschluß 23 für den Setzeingang des dem Sender zugeordneten Pseudozufallsgenerators PZG 2s und den Anschluß 24 für die Zuführung der Taktschwingung des Oszillators VCO über den Inverter In auf. Beide Pseudozufallsgeneratoren haben die gleiche Folgenlänge. Die erzeugten Folgen können jedoch verschieden sein. In diesem Falle sind dann die Pseudozufallsgeneratoren für möglichst kreuzkorrelationsfreie Folgen zu bemessen, um eine gute gegenseitige Entkopplung von Sender und Empfänger zu gewährleisten, ßei Verwendung kreuzkorrelationsfreier Codes kann die in F i g. 1 auf Seiten des Empfängereingangs vorgesehene Schalteinrichtung s 1 entfallen. Die Setzeinrichtung Se gewährleistet, daß beide Pseudozufallsgeneratoren gleichzeitig und definiert gestartet werden. Weitere Maßnahmen für ihre gegenseitige Synchronisation sind nicht erforderlich, da sie beide mit der gleichen Taktschwingung versorgt werden.

Einer der beiden Pseudozufallsgeneratoren der gemeinsamen Schaltanordnung GE kann entfallen, wenn für beide Übertragungseinrichtungen von der gleichen Pseudozufallsfolge Gebrauch gemacht wird. Die entsprechende Variante der gemeinsamen Schaltungsanordnung GE' ist in F i g. 6 dargestellt. Dabei kann auch auf eine besondere Setzeinrichtung Se verzichtet werden. Dem Sender und Empfänger gemeinsamen Pseudozufallsgenerator PZG 2 wird der ihn definiert setzende Puls is unmittelbar zugeführt.

Die Setzeinrichtung Se nach Fig. 7 besteht aus der bistabilen Kippstufe FF2 und der monostabilen Kippstufe MEJD\e bistabile Kippstufe FF2 hat den Setzeingang Set, der mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe MF verbunden ist. Dem Eingang der monostabilen Kippstufe v/ird über den Anschluß 21 der Startimpuls /s zugeführt. Die bistabile Kippstufe FF2 ist am Ausgang Q zu den beiden Eingängen R und S rückgekoppelt und erhält an ihrem Takteingang über den Anschluß 24 den invertierten Takt des Oszillators VCO nach Fig.5 Der Ausgang Q der bistabilen Kippstufe ist mit den Anschlüssen 22 und 23 verbunden.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Setzschaltung Se nach F i g. 7 dienen die in F i g. 8 dargestellten, mit kleinen Buchstaben bezeichneten Zeitdiagramme. Die kleinen Buchstaben finden sich in der Schaltung nach Fig.7 wieder und markieren die Stellen, an denen die in den Diagrammen mit der Amplitude A über der Zeit t dargestellten Spannungen auftreten. Bei den noch zu erläuternden zusammengehörigen Fig.9 und 10 sowie 14 und 15 ist die Zuordnung der Zeitdiagramme der Fig. 10 und 15 zu bestimmten Stellen der Schaltungen der F i g. 9 und 14 in entsprechender Weise vorgenommen.

Bei Auftreten des Startimpulses is entsprechend dem Diagramm b wird die monostabile Kippstufe MF vom »Null-Zustand in den »Eins«-Zustand entsprechend

ίο Diagramm c umgeschaltet und damit die bistabile Kippstufe FF2 am Ausgang Q vom »Eins«-Zustand in den »Null«-Zustand umgeschaltet. In Übereinstimmung mit der inneren Zeitkonstante der monostabilen Kippstufe fällt diese nach der Zeit τ 1 in ihre ursprüngliche Ausgangslage zurück. De£ Schaltzustand der bistabilen Kippstufe am Ausgang Q bleibt jedoch aufgrund der Rückkopplung bis zum Auftreten einer abfallenden Flanke des gegenüber dem den Pseudozufallsgenerator ansteuernden Taktes invertierten Taktes entsprechend dem Diagramm d erhalten. Während der Zeit des Setzimpulses von der Dauer τ 2 entsprechend dem Diagramm /werden die Pseudozufallsgeneratoren gesetzt und mit der aufsieigenden Flanke dieses Setzimpulses gestartet. Die aus rückgekoppelten Schieberegistern bestehenden Pseudozufallsgeneratoren werden jeweils mit der absteigenden Flanke des ihnen vom Oszillator VCO zugeführten Taktes weitergeschaltet. Die Setzschaltung Se startet die Pseudozufallsgeneratoren nach einem Setzvorgang definiert mit

jo der absteigenden Flanke des invertierten Taktes, so daß eine unkontrollierbare Beeinflussung des Startvorganges durch den Fortschaltetakt mit Sicherheit vermieden ist.

Die Ausführungsform für eine Entfernungsmeßein-

j5 richtung £Mnach Fig. 9 weist einen Start-Stop-Zähler ZX auf, dessen Start- und dessen Stoppeingang eine Differenzierschaltung Di vorgeschaltet ist. Die Differenzierschaltung leitet aus den an den Anschlüssen 5 und 7 anstehenden Worttaktsignalen die Start- bzw. Stoppimpulse für den Start-Stop-Zähler ZX ab. Dem Start-Stop-Zähler ist das Register RgX nachgeschaltet, das im Rhythmus des am Anschluß 10 zugeführten Übergabepulses Tu das Ergebnis des Zählers übernimmt und über den Analog-Digitalwandler AD X in die der ermittelten Entfernung entsprechende analoge Bezugsgröße umwandelt. Die Ausgänge des Registers Rg X stehen weiterhin mit der logischen Schaltung Ls in Verbindung, die so ausgelegt ist, daß sie bei vorgegebenen Registerständen, die der Zeitverschiebung einer oder einem Vielfachen einer Folgeperiode entsprechen, an den Anschluß 8 ein Steuersignal für die Schalteinrichtung s 1 des Empfängers E X nach F i g. 1 abgibt.

In Fig. 10 zeigen die Zeitdiagramme g und h die Worttaktsignale des sende- und des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators. Sie sind gegeneinander um die Zeit to verschoben. Diese Zeitveschiebung beruht im wesentlichen auf der zweifachen Signallaufzeit. Ein geringer Anteil ist durch den Zeitversatz der Pseudozufallsfolgen für Sender und Empfänger auf der zweiten

ho Station S' "> und einem durch die Summe der Laufzeiten in den einzelnen Komponenten vorgegebenen Betrag vergrößert. Ein Zeitversatz zwischen der sende- und der empfangsseitigen Pseudozufallsfolge auf der zweiten Station 5/2 ist, wie bereits erläutert worden ist, bei identischen Pseudozufallsfolgen mit Rücksicht auf eine ausreichende Entkopplung zwischen Sender und Empfänger erforderlich. Da sowohl die Größe des zeitlichen Versatzes als auch die Summe der Laufzeiten in den

einzelnen Komponenten bekannt ist, kann dieser Betrag beispielsweise durch eine entsprechende Voreinstellung des Registers Rg 1 eliminiert werden. Wie die Diagramme g' und h' in Verbindung mit den Diagrammen g und h erkennen lassen, leitet die Differenzierschaltung Di nach F i g. 9 von den Worttaktsignalen aus den abfallenden Flanken der Worttaktsignale Impulse ab, von denen die abgeleiteten Impulse des Worttaktsignals am Anschluß 5 den Start-Stop-Zähler startet und die des Wortaktsignals am Anschluß 7 den Start-Stop-Zähler wieder stoppen. Der Rückstellimpuls für den Start-Stop-Zähler wird vom Übergabepuls TO dadurch abgeleitet, daß er dem Zähler über das Verzögerungsglied T2 zugeführt wird.

Die Entfernungsmeßeinrichtung EM kann, wie i"> Fig. 11 zeigt, zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung dadurch erweitert werden, daß dem Register Rg 1 ein weiteres, vom gleichen Übergabepuls To gesteuertes zweites Register Rg2 nachgeschaltet ist. Beide Register sind hier so auszulegen, daß bei der gleichzeitigen Übergabe des Zählerstandes des Start-Stop-Zählers Z1 an das Register Rg 1 und des Zählerstandes des Registers RgX an das Register Rg2 keine Störungen auftreten. Die Ausgänge der beiden Register sind zwei entsprechenden Gruppen von Eingängen des Subtrahierers Su' zugeordnet, dessen digitalen Ausgang der Analog-Digital-Wandler AD2 nachgeschaltet ist. Die der Geschwindigkeit proportionale analoge Ausgangsgröße des Analog-Digital-Wandlers AD2 wird der Anzeigeschaltung AS zugeführt. Zur Anzeige der 3d Entfernung ist der Ausgang des Analog- Digital-Wandlers ADi ebenfalls mit der Anzeigeschaltung AS verbunden. Die Anzeige kann auch digital erfolgen.

Die Entfernungsmeßeinrichtung EM kann auch in analoger Technik ausgeführt sein. Hierzu ist anstelle des a Start-Stop-Zählers Zl nach den Fig. 9 und 11 ein Start-Stop-Integrator / vorgesehen, dessen analoge Ausgangsgröße im Anschluß an den Stopimpuls mittels des Übergabepulses Tu auf einen Abtasthaltekreis AG übertragen wird. Der Übergabepuls Tu wird über das Verzögerungsglied Γ2 dem Start-Stop-Integrator /als Rückstellimpuls zugeführt. Der im Abtasthaltekreis AH gespeicherte Analogwert muß nunmehr noch mindestens um den Anteil vermindert werden, der durch die Summe der Laufzeiten in den einzelnen Komponenten 4^r> bedingt ist. Hierzu ist dem Abtasthaltekreis AH der Addierer Ad nachgeschaltet, an dessen zweiten Eingang die die Korrekturgröße darstellende Gleichspannung ur anliegt.

Fig. 13 zeigt eine weitere Möglichkeit der Geschwin- ίιι digkeitsmessung auf der ersten Station St 1. Sie besteht eingangsseitig aus dem Mischer Mi₁ dessen ersten Eingang die Schwingung des Grundtaktgenerators TC mit der Frequenz fcs und dessen zweiten Eingang die Taktschwingung des empfangsscitigen Oszillators VOC mit der Frequenz fee zugeführt wird. Die am Ausgang des Mischers auftretende Differenzfrequenz wird mittels des Tiefpasses TPausgesiebt und dem Zähler Zl zugeführt und der Zählerstand zur Anzeige gebracht. Mittels des Rückstellpulses Tr, der mit dem Übergabe- bo puls TO nach den F i g. 9 bis 12 identisch sein kann, wird der Zähler im Rhythmus der Periode des Worttaktsignals für einen neuen Zählvorgang in seiner Nullstellung zurückgestellt. Die hier beschriebene Anordnung mißt nur den Betrag der Geschwindigkeit,

Durch die auf der ersten Station St I vorgesehene Entfernungsmeßeinrichtung ist zugleich gewährleistet, daß in jedem Augenblick die gegenseitige Zeitverschiebung der sende- und der empfangsseitigen Folgen der Pseudozufallsgeneratoren bekannt ist. Bei Ausfall der Synchronisation ist somit auch die Zeitverschiebung bekannt, die die beiden Folgen kurz vor Synchronisationsausfall hatten. Diese Kenntnis kansi f.ir die Realisierung einer Einrichtung WS zur schnellen Wiedersynchronisation ausgenutzt werden, wobei die Synchronisationszeit unabhängig von der Folgenlänge wird.

Die in Fig. 14 dargestellte Einrichtung WS besteht eingangsseitig aus dem Netzwerk N, das bei Meldung eines .Synchronisationsausfalls den Startimpuls für den Start-Stop-Integrator /'liefert. Der Stopimpuls für den Start-Stop-Integrator /' wird durch Vergleich der Ausgangsgröße des Start-Stop-lntegrators mit dem zuletzt ermittelten Entfernungswert in Form einer analogen Bezugsgröße abgeleitet. Hierzu ist die analoge Bezugsgröße für die Entfernung am Ausgang des Entfernungsmessers EM über den Anschluß 15 dem Schwellwertspeicher SP zugeführt. Der Schwellwertvergleicher SD kann in einfacher Weise aus einem Differenzverstärker OVmit nachgeschaltetem Schmitt-Trigger 7Wbeslehen. Der am Ausgang des Schwellwertvergleichers SD in Abhängigkeit der miteinander zu vergleichenden Bezugsgrößen abgeleitete Stopimpuls wird gleichzeitig dem Sei-Eingang der bistabilen Kippstufe FF2 der Setzeinrichtung Se' und dem Start-Stop-Integrator /'zugeführt. Die Setzeinrichtung Se' unterscheidet sich von der Setzeinrichtung nach FJ_g. 7 ediglich dadurch, daß hier die Ansteuerung des Se/-Eingangs über die monostabile Kippstufe MF entfällt. Das Netzwerk N besteht aus der bistabilen Kippstufe FF3 und dem UND-Gatter U2, dessen Ausgang den Ausgang des Netzwerks N bildet. Das UND-Gatter Ö2 ist mit seinem einen Eingang mit dem Ausgang der bistabilen Kippstufe FF3 und mit seinem anderen Eingang mit dem Anschluß 11 verbunden. Der Anschluß 12 bildet den Eingang für die bistabile Kippstufe FF3.

Die Wirkungsweise der Einrichtung IVSnach Fig. 14 soll nunmehr noch anhand der Zeitdiagramme der Fig. 15 näher erläutert werden. Bei Auftreten eines Synchronisationsverlustes meldet die Synchronisierschaltung SS nach Fig. 1 diesen an den Anschluß 12 durch einen Pegelsprung entsprechende Diagramm k. Die bistabile Kippstufe FF3 wird damit entsprechend Diagramm /in den »Eins«-Zustand umgeschaltet, so daß mit der folgenden aufsteigenden Flanke des Worttaktsignals des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators am Anschluß 11 nach Diagramm 7 der Start-Stop-Integrator /'gestartet wird. Der am Ausgang des UND-Gatters entsprechend Diagramm m auftretende Puls ist nur von kurzer Dauer, da der Ausgang des UND-Gatters auf den Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe FF3 zurückwirkt. Die Spannung im Start-Stop-Integrator /' steigt so lange an, bis der im Schwellwertvergleicher durchgeführte Amplitudenvergleich mit dem im Schwellwertspeicher SP gespeicherten Wert bei Überschreiten dieses Wertes am Ausgang des Schwellwertvergleichcrs durch einen Impuls angezeigt wird. Der Spannungsverlauf vom Ausgang des Start-Stop-Intcgrators V ist im Diagramm η und der Impuls am Ausgang des Schwcllwertvergleichers im Diagramm ο angegeben. Der Ausgangsimpuls des Schwellwertvcrgleichers setzt den Start-Stop-Integrator /' in seine Nullstellung zurück und schaltet gleichzeitig den (?-Ausgang der bistabilen Kippstufe FF2 in den »Eins«-Zustand. Dieser »Eins«-Zustand bleibt, wie der

Vergleich der Diagramme ο, ρ und r zeigt, bis zum Auftreten der nächsten abfallenden Flanke des invertierten Taktes des Oszillators VCO nach Fig. 1 erhalten. Es handelt sich dabei um den gleichen Vorgang, wie er bereits im Zusammenhang mit den F i g. 7 und 8 beschrieben worden ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur zweiseitigen Informationsübertragung zwischen einer ersten und einer zweiten Station, bei dem jeweils sendeseitig mittels eines eine Pseudozufallsfolge erzeugenden, grundtaktgesteuerten Generators eine Bandspreizung vorgenommen und jeweils empfangsseitig diese Bandspreizung vor der eigentlichen Demodulation mittels eines eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden grundtaktgesteuerten Generators wieder rückgängig gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten (Sf 2) der beiden Stationen (St 1, St 2) der von der Synchronisiereinrichtung (SS') des Empfängers (E 2) synchronisierte Grundtaktgenerator (VCO) zugleich den Grundtaktgenerator für den Sender (S2) abgibt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pseudozufallsgeneratoren (PZG 2s, PZG 2e) des Senders und des Empfängers der zweiten (Sf 2) der beiden Stationen (St 1, St 2) für wenigstens eine gleiche Periodenlänge der sie erzeugenden Folgen ausgelegt sind und mit ihren Setzeingängen an eine gemeinsame, vorzugsweise grundtaktsynchronisierte Setzeinrichtung (SeJ angeschaltet sind.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (S2) und der Empfänger (E2) der zweiten (Si2) der beiden Stationen (SfI, Sf 2) ein Pseudozufallsgenerator (PZG 2) gemeinsam ist und daß hierbei dem sendeseitigen Modulator (MO) und dem empfangsseitigen Demodulator (Ds) die Pseudozufallsfolge mit unterschiedlicher, eine ausreichende gegenseitige Entkopplung vom Sender und Empfänger gewährleistenden Zeitlage zugeführt ist.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der wenigstens eine der beiden Stationen eine mobile Station ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten (SfI) der beiden Stationen (SfI, Sf 2) eine Entfernungsmeßeinrichtung (EM) angeordnet ist, die die Entfernung zwischen beiden Stationen über die Messung der gegenseitigen Verschiebung der Folgen der Pseudozufallsgeneratoren (PZGis, PZG ie) von Sender (S 1) und Empfänger (E 1) ermittelt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (ZfI) eingangsseitig eine seinen Eingang kurzschließende Schalteinrichtung (s 1) aufweist, die von der Entfernungsmeßeinrichtung (EM) dann und nur dann betätigt ist, wenn die von ihr festgestellte Zeitverschiebung zwischen den Folgen der Pseudozufallsgeneratoren (PZGis, PZG ie) gleich einer oder einem Vielfachen einer Folgenperiode beträgt.

6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung (EM) einen taktgespeisten Start-Stop-Zähler (Zi) und ein dem Start-Stop-Zähler nachgeschaltetes, im Rhythmus der Folgenperiode von einem Obergabepuls (Tu) gesteuertes Register (RgI) aufweist und daß der Start-Stop-Zähler im Rhythmus der Folgenperiode des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators (PZG is)gestartet und im Rhythmus der Folgeperiode des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators (PZG ie)gestoppt ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich-

net, daß die Entfernungsmeßeinrichtung (EM) dadurch zusätzlich zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung erweitert ist, daß dem Register (Rg i) ein weiteres Register (Rg 2) nachgeschaltet ist, das vom gleichen Übergabepuls (Tu) wie das vorgeschaltete Register (Rg 1) gesteuert ist, und daß die Ausgänge beider Register mit den entsprechenden Eingängen eines Subtrahierers (SLJ') verbunden sind, an dessen Ausgang die der Geschwindigkeit proportionale Bezugsgröße ansteht.

8. System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten der beiden Stationen eine Einrichtung (WS) zur schnellen Wiedersynchronisation vorgesehen ist, bestehend aus einer gesteuerten Setzeinrichtung (Se') für den empfangsseitigen Pseudozufallsgenerator (PZG Ie) und einem Steuersignalgeber, von denen der Steuersignalgeber auf einen von der empfangsseitigen Synchronisierschaltung (SS) gemeldeten Synchronisationsverlust ein gegenüber dem Folgenanfang des sendeseitigen PseudozufalJsgenerators (PZG is) zeitverzögertes Steuersignal an die Setzeinrichtung (Se') abgibt und daß die Größe der Zeit verzögerung durch den unmittelbar vor dem Ausfall der Synchronisation ermittelten Entfernungswert am Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung (EM)bestimmt ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgeber einen Schwellendetektor (SD) aufweist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang der Setzeinrichtung (Se') verbunden ist, daß ferner der eine Eingang des Schwellendetektors gegebenenfalls über eine Speicherschaltung (SP) hinweg mit dem Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung in Verbindung steht, daß außerdem dem anderen Eingang des Schwellendetektors die Ausgangsgröße eines Start-Stop-Integrators (I') zugeführt ist, dessen Eingang über ein logisches Netzwerk (N) bei Meldung eines Synchronisationsverlustes mit dem darauffolgenden Anfang einer Folge des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators (PZG is) ein Startimpuls zugeführt ist, und daß der Rücksielleingang des Integrators mit dem Ausgang des Schwellendetektors verbunden ist.

10. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung aus der Hintereinanderschaltung eines Start-Stop-Integrators (//eines Abtasthaltekreises (AH) und eines Addieres (Ad) besteht, an dessen zweiten Eingang eine Korrekturgleichspannung ( — ur) und an dessen Ausgang der die Entfernung anzeigende Spannungswert ansteht.

11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der wenigstens eine der beiden Stationen eine mobile Station ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten (St 1) der beiden Stationen (St 1, Sf 2) eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung vorgesehen ist, die aus der Hintereinanderschaltung eines Mischers (Mi), eines Tiefpasses (TP) und eines Frequenzzählers (Z2) besteht, und daß hierbei den beiden Eingängen des Mischers die Taktschwingungen für die Pseudozufallsgeneratoren (PZG is, PZG \e)von Sender (S 1) und Empfänger (E 1) zugeführt sind.