DE2603524C3 - System zur zweiseitigen Informationsübertragung - Google Patents
System zur zweiseitigen InformationsübertragungInfo
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- DE2603524C3 DE2603524C3 DE19762603524 DE2603524A DE2603524C3 DE 2603524 C3 DE2603524 C3 DE 2603524C3 DE 19762603524 DE19762603524 DE 19762603524 DE 2603524 A DE2603524 A DE 2603524A DE 2603524 C3 DE2603524 C3 DE 2603524C3
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- G01S13/76—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
- G01S13/765—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted with exchange of information between interrogator and responder
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- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
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 den Datentransfer zwischen zwei sich relativ zueinander
bewegenden 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 übertragen wird. Die Bandspreizung kann dabei auf
verschiedene Weise vorgenommen werden. Die bekannteste Methode besteht darin, das einem Träger
aufmodulierte Signal sendeseitig in der Phase mittels der von einem Codegenerator erzeugten Pseudozufallsfolge
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 der
Bandspreizung seinerseits energiemäßig über ein weites Frequenzband gespreizt wird, während die Energie des jo
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 4η
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, r.
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. 5r>
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- «)
rator für diese Schieberegister ist jedoch mit dem Grundtaktgenerator nach der Erfindung nicht unmittelbar
vergleichbar, da er nicht die einzige Taktquelie im Transponder ist und auch nicht vom empfangenen
Signal der Gegenstation synchronisiert wird. h ϊ
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 funktioneilen 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 funktioneile Verknüpfung ist dann
gegeben, wenn dem Sender und dem Empfänger der zveiten 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 erfindungsgettiäße funktioneile 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 Signa! synchronisiert
Dies kann zweckmäßig dadurch erreicht werden, daß der Empfänger eingangsseitig eine seinen Eingang
kurzschließende Schalteinrichtung aufweist, die von der Entfe.nungsmeßeinrichtung dann und nur dann betätigt
ist, wenn die von ihr festgestellte Zeitverschiebung zwischen den Folgen der Pseudozufailsgeneratoren
gleich einer oder einem Vielfachen einer Folgenperiode
beträgt.
Die Entfernungsmeßeinrichtung kann in einfacher Weise einen taktgespeisten Start-Stop-Zähler und ein
dem Stait-Stop-Zähler nachgeschaltetes, im Rhythmus
der Folgenperiode von einem Übergabepuls gesteuertes Register aufweisen. Dabei wird der Start-Stop-Zähler
irr- Rhythmus der Folgenperiode des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators gestartet und im Rhythmus der
Folgeperiode des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators gemoppt. ίο
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 Korrelationsempfangs
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 · Mfc 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 darauffolgende^ Anfang einer Folge des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators
ein Startimpuls zugeführt ist Der Rückstelleingang des Integrators ist mit dem Ausgang des
Schwelle nidetektors verbunden.
nungs- und eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung auf der ersten der beiden Stationen sind in den Ansprüchen
10 und 1! angegeben.
Anhand von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der
Zeichnung bedeuten:
F i g. 1 das Blockschaltbild einer ersten Station nach der Erfindung,
F i g. 2 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild der Modulationseinrichtung des Senders der
ersten Station nach F i g. 1,
F i g. 3 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild einer weiteren Modulationseinrichtung des
Senders der ersten Station nach F i g. 1,
Fig.4 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
der Synchronisiereinrichtung des Empfängers der ersten Station nach F i g. 1,
F i g. 5 das Blockschaltbild der zweiten Station nach der Erfindung,
F i g. 6 eine Variante des Blockschaltbildes der Sender und Empfänger gemeinsamen Einrichtung der zweiten
Station nach F i g. 5,
Fig.7 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
der Setzeinrichtung nach F i g. 5,
F i g. β die Funktion der Setzeinrichtung nach F i g. 7 näher erläuternde Zeitdiagramme,
Fig.9 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
der Entfernungsmeßeinrichtung nach F i g. 1,
F i g. 10 die Funktion der Entfernungsmeßeinrichtung nach F i g. 9 näher erläuternde Zeitdiagramme,
F i g. 11 das Blockschaltbild einer zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung
erweiterten Entfernungsmeßeinrichtung nach den F i g. 1 und 9,
F i g. 12 eine weitere Entfernungsmeßeinrichtung
nach F ig. 1,
F i g. 13 eine weitere Geschwindigkeitsmeßeinrichtung,
Fig. 14 das nähere Einzelheiten aufweisende Blockschaltbild
der Einrichtung zur schnellen Wiedersynchronisation nach F i g. 1,
Fig. 15 die Funktion der Einrichtung zur schnellen
Wiedersynchronisation nach F i g. 14 näher erläuternde Zeitdiagramme.
Die in F i g. 1 dargestellte erste Situation St 1 besteht aus dem Sender 51 mit dem Eingang el für der
Anschluß einer Signalquelle, dem Empfänger Ei mit
dem Ausgang a 1 fur den Anschluß der das empfangene und demodulierte Signal weiterverarbeitenden Schallung,
einer Entfernungsmeßeinrichtung EM, einet Einrichtung WS für eine schnelle Wiedersynchronisation
und der Weiche Wi, über die der Ausgang des Senders und der Eingang des Empfängers mit dei
Antenne A 1 verbunden sind.
Der Sender Sl umfaßt die Modulationseinrichtung
MO mit dem Anschluß ί für das eingangsseitig zuzuführende Signal, mit dem Anschluß 2 für die
Zuführung des in der Modulationseinrichtung aufbereiteten Signals zum Sendeverstärker Vs, dem Anschluß 4
für den die Zeitbasis des Systems darstellender quarzgesteuerten Grundtaktgenerators TG und der
Anschluß 3 für die Zuführung der vom Pseudozufalls generator PZG is erzeugten Pseudozufallsfolge. Dei
Pseudozufallsgenerator PZG is weist einen Taktein
gang für die die Zuführung der Schwingung de! Grundtaktgenerators TG auf sowie mehrere Ausgänge
die mit den entsprechenden Eingängen eines Wort takterzeugers WTverbunden sind. Der Worttakterzeu
ger WT besteht eingangsseitig aus einem Mehrfach
UND-Gatter t/l, das über seinen Ausgang in Abhängigkeit einer bestimmten Stellung des aus einem
rückgekoppelten Schieberegister bestehenden Pseudozufallsgenerators die bis'abüe Kippschaltung FFX
schaltet.
Der Empfänger Ei weist einen Eingangsverstärker Ve auf, dem eine seinen Eingang kurzschließende
Schalteinrichtung si vorgeschaltet ist Hinter dem Eingangsverstärker VIe wird das ankommende Signal in
einem die Bandspreizung aufhebenden Demodulator DS von der Pseudozufallsfolge befreit Hierzu wird dem
Demodulator DS die vom Pseudozufallsgenerator PZG1 e erzeugte Pseudozufalisfolge zugeführt die mit
der Pseudozufallsfolge im ankommenden Signal identisch ist Hinter dem Demodulator DSfolgt der Bandpaß
BF, dem sich der eigentliche Signaidemodulaior De
anschließt Der Pseudozufallsgenerator PZG Ie des
Empfängers £1 wird vom Takt des in der Phase synchronisierten Oszillators VCO gesteuert
Für die Phasensynchronisation ist die Synchronisierschaltung SS vorgesehen. Wie der sendeseitige Pseudozufallsgenerator
ist auch der empfangsseitige Pseudozufallsgenerator mit einem Worttakterzeuger tVTverbunden.
Die Synchronisierschaltung SS 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 PZGie 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 HTdes Empfängers
E1, den Anschluß 6 für die Abgabe der der ermittelten
Entfernung entsprechenden Bezugsgröße, den Anschluß 8 für die Abgabe eines Steuersignals an die Schalteinrichtung
5 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
der Grundtaktfrequenz höheren Frequenz und den Anschluß 10 für die Zuführung eines von der
Schwingung des Grundiaktgenerators TG abgeleiteten Übergabepulses 7uauf.
Die Einrichtung WS zur schnellen Wiedersynchroni- so sation 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 Ei, 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 «>
(Anschluß 6) der Entfernungsmeßeinrichtung anstehenden Entfernungsbezugsgröße aus. Die Inversion der
Schwingung des Oszillators VCO des Empfängers am Anschluß 14 der Einrichtung WS 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
US ist dabei ein vom Grundtaktoszillator über den Anschluß 4 injektionssynchronisierter Impatt-Oszillator.
Die in Fig.3 dargestellte weitere Ausführung der Modulationseinrichtung MO des Senders Sl nach
F i g. 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 SM mit der einem zweiten Eingang zugeführten Pseudozufallsfolge im Frequenzband gespreizt
Die Synchronisiereinrichtung SS 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
M3 zugeführt Die eigentliche Phasenschleife wird durch die beiden parallelen Zweige mit den Mischern
AfI und M 2 dem Addierer su und dem Schleifenfilter
LFgebildet Jeder der beiden parallelen Zweige besteht
neben dem Mischer AfI bzw. M 2 aus einem Bandpaß
BP1 bzw. BPl und einem Gleichrichter GLl bzw.
GL 2. Der dritte Zweig, der der Überwachung des Zustandes der Synchronisierschaltuug dient besteht aus
der Hintereinanderschaltung des Mischers Af 3 des Bandpasses BPi, des Gleichrichters GL 3 und des
Detektors Ke. Dem Mischer Af 3 ist die Pseudozufallsfolge
am Anschluß 17, die der Pseudozufallsfolge am Anschluß 18 voreilt über das Verzögerungsglied Π
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
Steuercingang des in der Zuleitung vom Schleifenfilter LF zum Anschluß 19 angeordneten Schalteinrichtung
s 2 verbunden ist Im synchronisierten Zustand weist die Schalteinrichtung 52 die in Fig.4 dargestellte Schaltstellung
auf. Am zweiten Anschluß der einen Umschalter darstellenden Schalteinrichtung 5 2 liegt eine
Gleichspannung uo an. Geht die Synchronisation verloren, dann schaltet der Detektor Ke die Schalteinrichtung
5 2 um und meldet zugleich den Synchronisationsverlust
zum Anschluß 20. Die nunmehr am Steuereingang des Oszillators VCO nach F i g. 1
anliegende Gleichspannung i/o 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 P i g. 5 dargestellte zweite Station Sf 2 besteht
aus dem Empfänger £2 mit dem Ausgang a 2, dem
Sender 52 mit dem Eingang e 2 für die Signalquelle, der
Sender und Empfänger gemeinsamen Schaltungsanordnung Gi: und der Weiche WZ über die der Ausgang des
Senders und der Eingang des Empfängers mit der Antenne Al verbunden sind. Die Baugruppen von
Sender und Empfänger der zweiten Station St 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 Si 1 ausschließlich dem Empfänger E1 zugeordnet sind, den
sendeseitigen Pseudozufallsgenerator PZG 2s, die beiden Pseudozufallsgeneratoren gemeinsame Setzeinrichtung
Se und den Inverter In. Die Synchronisiereinrichtung SS' unterscheidet sich von der Synchronisiereinrichtung
SS 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
PZG 2e, den Anschluß 23 für den Setzeingang des dem Sender zugeordneten Pseudozufallsgenerators
PZGIs 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. Bei 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 Fig.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 F i g. 7 besteht aus der bistabilen Kippstufe FF2 und der monostabilen
Kippstufe MF_pk bistabile Kippstufe FF2 hat den
Setzeingang Set, der mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe MF verbunden ist Dem Eingang der
monostabilen Kippstufe wird über den Anschluß 21 der Startimpuls is zugeführt Die bistabile Kippstufe FF2 ist
am Ausgang Q zu den beiden Eingängen R und S rückgekoppelt und erhält an ihrem Takteingang fiber
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 Fig.7 dienen die in Fig.8
dargestellten, mit kleinen Buchstaben bezeichneten Zeitdiagramme. Die kleinen Buchstaben finden sich in
der Schaltung nach F i g. 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
to 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
is 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 aufsteigenden 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 Setzschahung Se startet die Pseudozufallsgeneratoren
nach einem Setzvorgang definiert mit der absteigenden Flanke des invertierten Taktes, so daß
eine unkontrollierbare Beeinflussung des Startvorganges durch den Fortschaltetakt mit Sicherheit vermieden
ist.
Die Ausführungsform für eine Entfernungsmeßeinrichtung EM nach F i g. 9 weist einen Start-Stop-Zähler Zl 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 Zi ab. Dem Start-Stop-Zähler ist das Register Rg 1 nachgeschaltet das im Rhythmus des am Anschluß 10 zugeführten Übergabepulses TU das Ergebnis des Zählers übernimmt und über den Analog-Digitalwandler AD 1 in die der ermittelten Entfernung entsprechende analoge Bezugsgröße umwandelt Die Ausgänge des Registers Rg 1 stehen weiterhin mit der logischen Schaltung Li in Verbindung, die so ausgelegt ist, daß sie bei vorgegebenen Registerständen, die der Zeitverschiebung einer
Die Ausführungsform für eine Entfernungsmeßeinrichtung EM nach F i g. 9 weist einen Start-Stop-Zähler Zl 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 Zi ab. Dem Start-Stop-Zähler ist das Register Rg 1 nachgeschaltet das im Rhythmus des am Anschluß 10 zugeführten Übergabepulses TU das Ergebnis des Zählers übernimmt und über den Analog-Digitalwandler AD 1 in die der ermittelten Entfernung entsprechende analoge Bezugsgröße umwandelt Die Ausgänge des Registers Rg 1 stehen weiterhin mit der logischen Schaltung Li in Verbindung, die so ausgelegt ist, daß sie bei vorgegebenen Registerständen, die der Zeitverschiebung einer
so oder einem Vielfachen einer Folgeperiode entsprechen, an den Anschluß 8 ein Steuersignal für die Schalteinrichtung
s 1 des Empfängers E1 nach F i g. 1 abgibt
In F i g. 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
Station Sf 2 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 Sf 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
1ί
einzelnen Komponenten bekannt ist, kann dieser Betrag
beispielsweise durch eine entsprechende Voreinstellung des Registers RgX 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. 3 von den Worttaktsignalen aus den abfallenden Flanken der Worttaktsignale
Impulse ab, von denen die abgeleiteten Impulse des Worttaktsisrnals am Anschluß 5 den Slari Stop-Zähler
startet und die des Wortaktsignals am Anschluß 7 den Start-Stop-Zähler wieder stoppen. Der Rücksiellirr.puls
für den Start-Stop-Zähler wird vom Obergabepuls Tu dadurch abgeleitet, daß er dem Zähler über das
Verzögerungsglied T2 zugeführt wird.
Die Entfernungsmeßeinrichtung EM kann, wie '5
F i g. 11 zeigt, zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung
dadurch erweitert werden, daß dem Register Rg 1 ein weiteres, vom gleichen Übergabepuls TB gesteuertes
zweites Register Rg 2 nachgeschaltet ist Beide Register sind hier so auszulegen, daß bei der gleichzeitigen
Obergabe des Zählerstandes des Start-Stop-Zählers ZX
an das Register Rg ί und des Zählerstandes des Registers Rg ί an das Register Rg 2 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 AD 2 nachgeschaltet ist Die
der Geschwindigkeit proportionale analoge Ausgangsgröße des Analog-Digital-Wandlers AD 2 wird der
Anzeigeschaltung AS zugeführt Zur Anzeige der
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
Start-Stop-Zählers ZX nach den Fig.9 und 11 ein
Start-Stop-Integrator / vorgesehen, dessen analoge Ausgangsgröße im Anschluß an den Stopitnpuls mittels
des Übergabepulses TO 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 bedingt ist Hierzu ist dem Abtasthaltekreis AH der
Addierer Ad nachgeschaltet, an dessen zweiten Eingang die die Korrekturgröße darstellende Gleichspannung ur
anliegt
F i g. 13 zeigt eine weitere Möglichkeit der Geschwin- so
digkeitsmessung auf der ersten Station St X. Sie besteht eingangsseitig aus dem Mischer Mi, dessen ersten
Eingang die Schwingung des Grundtaktgenerators TG mit der Frequenz /es und dessen zweiten Eingang die
Taktschwingung des empfangsseitigen Oszillators VOC mit der Frequenz fee zugeführt wird. Die am Ausgang
des Mischers auftretende Differenzfrequenz wird mittels des Tiefpasses TP ausgesiebt und dem Zähler Zl
zugeführt und der Zählerstand zur Anzeige gebracht Mittels des Rückstellpulses Tr, der mit dem Übergabepuls
Tu 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 1 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 kann für die Realisierung einer Einrichtung WS zur schnellen
Wiedersynciironisation ausgenutzt werden, wobei die Synchronisationszeit unabhängig von der Fotgenlänge
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-Integrators 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
Tribestehen. 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
Fig. 7 lediglich dadurch, daß hier die Ansteuerung des Sef-Eingangs über die monostabile Kippstufe MF
entfällt Das Netzwerk N besteht aus der bistabilen Kippstufe FF3 und dem UND-Gatter t/2, dessen
Ausgang den Ausgang des Netzwerks N bildet Das UND-Gatter U2 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 Wonach F i g. 14
soll nunmehr noch anhand der Zeitdiagramme der Fig. 15 näher erläutert werden. Bei Auftreten eines
Synchronisationsverlustes meldet die Synchronisierschaltung SS nach F i g. 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 j 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 Schwellwertvergleichers durch einen Impuls angezeigt wird. Der
Spannungsverlauf vom Ausgang des Start-Stop-Integrators /' ist im Diagramm π und der Impuls am
Ausgang des Schwellwertvergleichers im Diagramm ο angegeben. Der Ausgangsimpuls des Schwellwertvergleichers
setzt den Start-Stop-Integrator /' in seine Nullstellung zurück und schaltet gleichzeitig den
Q-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 hande.i sich dabei um den gleichen Vorgang, wie er bereits im Zusammenhang mit den s
F i g. 7 und 8 beschrieben worden ist
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
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 (St 2) der beiden Stationen (St X, St 2) der von der Synchroni- is
siereinrichtung (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 (St 2) der beiden Stationen (SfI, Si 2) für
wenigstens eine gleiche Periodenlänge der sie erzeugenden Folgen ausgelegt sind und mit ihren
Setzeingängen an eine gemeinsame, vorzugsweise grundtaktsynchronisierte Setzeinrichtung (Se) angeschaltet
sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (S 2) und der Empfänger (E 2)
der zweiten (St 2) der beiden Stationen (St \, St 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 Pseudo-Zufallsgeneratoren
(PZGXs, PZG ie) von Sender (S X) und Empfänger (E X) ermittelt.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (Ei) eingangsseitig eine
seinen Eingang kurzschließende Schalteinrichtung (si) aufweist, die von der Entfernungsmeßeinrichtung
(EM) dann und nur dann betätigt ist, wenn die von ihr festgestellte Zeitverschiebung zwischen den
Folgen der Pseudozufallsgeneratoren (PZG is, 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 ("Zl) und ein dem Start-Stop-Zähler nachgeschalte- &o
tes, im Rhythmus der Folgenperiode von einem Übergabepuls (Tu) gesteuertes Register (Rg X)
aufweist und daß der Start-Stop-Zähler im Rhythmus der Folgenperiode des sendeseitigen Pseudozufallsgenerators
(PZG is)gestartet und im Rhythmus f>5
der Folgeperiode des empfangsseitigen Pseudozufallsgenerators (PZG 1 e^gestoppt ist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung (EM)
dadurch zusätzlich zu einer Geschwindigkeitsmeßeinrichtung erweitert ist, daß dem Register (RgX)
ein weiteres Register (Rg 2) nachgeschaltet ist, das vom gleichen Obergabepuls (Tu) wie das vorgeschaltete
Register (Rg i) gesteuert ist, und daß d>e
Ausgänge beider Register mit den entsprechenden Eingängen eines Subtrahierers (SU') 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 Pseudozufallsgenerators (PZG is) zeitverzögertes Steuersignal an die Setzeinrichtung
(Se') abgibt und daß die Größe der Zeitverzögerung durch den unmittelbar vor dem
Ausfall der Synchronisation ermittelten Entfernungswert am Ausgang der Entfernungsmeßeinrichtung
(EM) bestimmt ist
9. Syslem 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 (Γ) 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
Rückstelleingang 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 (I) 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.
U. 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
(MiX eines Tiefpasses (TP) und eines Frequenzzählers (Z 2) besteht und daß hierbei den beiden
Eingängen des Mischers die Taktschwingungen für die Pseudozufallsgeneratoren (PZG is, PZG ie)von
Sender (S 1) und Empfänger (EX) zugeführt sind.
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FR2527871B1 (fr) * | 1982-05-27 | 1986-04-11 | Thomson Csf | Systeme de radiocommunications, a sauts de frequence |
JPS60229545A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-14 | Sony Corp | 双方向デイジタル通信方式 |
CH676179A5 (de) * | 1988-09-29 | 1990-12-14 | Ascom Zelcom Ag | |
FR2681198B1 (fr) * | 1991-09-05 | 1994-09-23 | Snecma | Procede et dispositif pour la transmission d'information et la localisation de mobiles. |
-
1976
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Also Published As
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