DE2637422C2 - System zur störresistenten Informationsübertragung - Google Patents

Description

Stationen eine gleiche Vorrichtung zum Erzeugen einer von der stationseigenen Quasizufallsfolge abgeleiteten Quasizufallsfolge vorgesehen ist, deren mittlere Pulsperiode gleich einer Bitlänge des zweiten Signals ist und deren Verhältnis von mittlerer Pulsperiode zur Pulsdauer wesentlich größer als Eins beträgt, daß ferner im Signalweg auf der Sendeseite der zweiten Station ein in Abhängigkeit der von der Entfernungsmeßeinrichtung ermittelten Entfernung zur ersten Station gesteuertes Glied mit einer variablen Laufzeitverzögerung τ und auf der ersten Station im Wege der Zuführung der abgeleiteten Quasizufallsfolge zum Steuereingang einer Torschaltung, die sich auf der Eingangsseite des empfängerseitigen Signalzuges befindet, ein Glied mit einer invariablen Laufzeitverzögerung Tangeordnet ist und daß die entfernungsabhängige Laufzeitverzögerung unter Berücksichtigung der zweifachen momentanen Signallaufzelt At zwischen beiden Stationen stets der Beziehung

T= 2At + τ

genügt

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Synchronismus der autonomen Übertragungsstrecke für das erste Signal von der ersten Station zur zweiten Station es ermöglicht, daß das Übertragungssystem für das zweite Signal von der zweiten zur ersten Station als abhängiges Untersystem dann relativ einfach gestaltet werden kann, wenn es als Pulssystem ausgelegt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Laufzeitverzögerung T gleich der zweifachen Signallaufzeit At bei maximal möglicher Entfernung zwischen beiden Stationen gewählt Auf diese Weise ergibt sich für das Glied mit der variablen Laufzeitverzögerung τ bei vorgegebener Regelbreite die kleinste maximal mögliche Laufzeitverzögerung.

Zweckmäßig ist es, auf der ersten Station der gesteuerten Torschaltung auf der Signaleingangsseite des Empfängers eine Gleichrichteranordnung vor- und einen Pufferspeicher nachzuschalten. Die Gleichrichteranordnung ergibt sehr einfache Empfangsbedingungen. Der Pufferspeicher berücksichtigt das Fehlen eines festen Taktrasters beim ankommenden zweiten Signal aufgrund der den Impulsen sendeseitig aufgeprägten quasizufallsfällig schwankenden Phasenlage.

Die Torschaltung ist zweckmäßig ;nit einer Entscheiderschwelle versehen, die es ihr ermöglicht, im geöffneten Zustand zu entscheiden, ob das ankommende zweite Signal eine binäre Eins oder eine binäre Null aufweist

Vorteilhaft ist es ferner, wenn auf der zweiten Station die Sendeseitc einen vom Geber des zweiten Signals abgetasteten Oszillator aufweist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters verbunden ist, an dessen zweiten Eingang die abgeleitete Quasizufallsfolge ansteht. Hierbei steht der Ausgang des UND-Gatters über das Glied mit der variablen Laufzeitverzögerung τ und einen Leistungsverstärker mit der Sendeantenne in Verbindung.

Anhand eines in der 2'eichnung dargestellten AusfühfUngsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Übertragungssystem nach der Erfindung,

Fig.2 die Arbeitsweise des Übertragungssystems nach Fig. 1 näher erläuternde Zeitdiagramme.

In F i g. 1 ist mit STi die erste bewegliche Station und mit ST2 die zweite, im allgemeinen ebenfalls bewegliche Station im Blockschaltbild angegeben. Das autonome Übertragungssystem für das erste breitbandige Signal Sig F, beispielsweise ein Fernsehsignal, von der ersten zur zweiten Station, weist auf der ersten Station den Sender FS mit der Sendeantenne Λ 11 und auf der zweiten Station den Empfänger FE mit der Empfangsantenne A 21 auf. Der Sender FSund der Empfänger FE beinhallen neben den üblichen Sendeempfangseinrichtungen für die Durchführung einer Bandspreizung einen

ίο identischen Quasizufallsgenerator und sind an eine stationseigene Taktzentrale TZ bzw. 72" angeschaltet Im Synchronismus von Sender FS und Empfänger FE sind die von den Quasizufallsgeneratoren erzeugten identischen Quasizufallsfolgen, abgesehen von der

π Dopplerverschiebung, lediglich um die Signallaufzeit zeitlich gegeneinander verzögert Der den Quasizufallsgeneratoren entnommene, die Bitfolgenperiode der Quasizufallsfolgen aufweisende Takt wird auf beiden Stationen jeweils der Vorrichtung QZ zugeführt, die hieraus eine abgeleitete Pseudozufallsfolge für das abhängige Übertragungssystem in de· Gegenrichtung ableitet Das das zweite Signal Sig K, beispielsweise ein Kommandosignal, von der zweiten Station ST2 zur ersten Station 57*1 übertragende, vom erstgenannten autonomen System abhängige Untersystem weist empfangsscitig die Empfangsantenne A 12 auf, an die sich in Richtung der Übertragung des empfangenen Signals die Gleichrichteranordnung GL, die eine Entscheiderschwelle aufweisende Torschaltung S Wund der Pufferspeicher PS anschließen. Die Torschaltung SW wird von der in der Vorrichtung QZ abgeleiteten Quasizufallsfolge nach Verzögerung im Glied B1 mit der invariablen Verzögerung T gesteuert Die Taktzentrale TZ auf der Station STi liefen sowohl für die Vorrichtung (JZaIs auch für den Pufferspeicher PS den erforderlichen stationseigenen Takt.

Die Sendeseite des abhängigen Untersystems weist auf der Station ST2 ein UND-Gatter i/auf, an dessen ersten Eingang das von einem Geber 5 getaktete Oszillatorsignal des Oszillators O zugeführt wird. Signalgeber S und der hiervon gesteuerte Oszillator O sind in dem mit KG bezeichneten Block zusammengefaßt. Am zweiten Eingang des UND-Gatters Uliegt die von der Vorrichtung QZ abgeleitete Quasizufaüsfolge an. Das UND-Gatter U stellt für den das zweite Signal erzeugenden Block KG eine Torschaltung dar, die von der abgeleiteten Quasizufallsfolge der Vorrichtung QZ gesteuert wird. Das Ausgangssignal des UND-Gatters U wird über das Glied B 2 mit der variablen

so Zeitverzögerung τ dem Leistungsverstärker V zugeführt, dessen Ausgang auf die Sendeantenne A 22 arbeitet. Die zweite Station ST2 weist ferner die Entfernungsmeßeinrichtung EM auf, die ständig den Abs'.anu zwischen den beiden Stationen mißt und dem Steuereingang des Gliedes B 2 ein vom Meßergebnis abhängiges Steuersignal zuführt

Die Vorrichtung QZ der ersten Station 57*1 ist in ihren einzelnen Baugruppen dargestellt. Sie enthält einen Quasizufallsgererator QZG, der von d<;r Taktzentrale TZmit einem Takt versorgt wird, dessen Frequenz hinsichtlich der Frequenz des Taktes für den im Sender FS vorgesehenen Quasizufallsgenerator so feitgelegt ist, daß das Verhältnis beider Frequenzen ungleich einem Verhältnis geringer Zahlen ist. Die Stufenausgänge des Quasizufallsgerjrators QZG sind mit entsprechenden Stufeneingängen eines ersten Zählers Zi verbunden, der über den Vergleicher VG mit einem zweiten Zähler Z2 zusammenarbeitet. Beide Zähler Z1

und Z2 erhalten ihren Takt über den Frequenzvervielfacher FV, über den hinweg der vom Sender FS gelieferte Periodentakt des ihm zugehörigen Quasizufallsgenerators um den Faktor η vervielfacht wird. Der Takt am Ausgang des Frequenzvervielfachers FVdient ι dem Zähler Zl als Setztakt, d.h. jedesmal, wenn ein Taktimpuls auftritt, übernimmt der Zähler Zl das augenblickliche Ergebnis des Quasizufallsgenerators QZG. Zugleich dient dieser Takt dem Zähler Z2 als Rückstelltakt in eine Empfangszählstellung. Den Zähltakt für den Zähler Z 2 liefert die Taktzentrale TZ. deren Frequenz mit der Taktfrequenz für den Sender FS übereinstimmt. Jedesmal, wenn in Abhängigkeit der Fortschaltung des Zählers Z 2 der Vergleicher VG einen Zählstand erkennt, der mit dem augenblicklichen r> Zählstand des Zählers Zl übereinstimmt, gibt er an seinem Ausgang einen Impuls ab. Die Impulsfolge an diesem Ausgang stellt die von der Quasizufallsfolge des cpnrlprcpitiapn Oiiiici7iifn)lcapnpratnrc ahoplpitptp Οιια-Taktraster auf der Ausgangsseite des Pufferspeicher« fS abgenommen.

Die Bitperiode des Gebers S des Blocks KG auf dei zweiten Station ST2 ist mit dem Zeitintervall TK nach dem Diagramm b identisch. Wie das Diagramm c, das den Verlauf des zweiten Signals am einen Eingang de; UND-Gatters LJ darstellt, zeigt, besteht das zweite Signal aus einem NRZ-Code mit der im Diagramm ( angegebenen augenblicklichen Folge LLO. Die von dei Vorrichtung QZ auf der zweiten Station ST2 abgeleitete Quasizufallsfolge ist gegenüber der abgeleiteter Quasizufallsfolge am Ausgang des Gliedes Bi dei ersten Station S7"l um die einfache Laufzeit Ai zuzüglich der gerade eingestellten variablen Laufzeit τ des Gliedes Bl der zweiten Station ST2 voreilend Somit ergibt sich am Ausgang des UND-Gatters Udie im Diagramm d angezeigte Impulsfolge, die im Glied S2 um den Betrag τ verzögert und anschließend nach riiirphaano Hiiprh Af*n I pictnntrCVprctarUpr I/ unn At*r —ο—ο — o·-· · · — -■

sizufallsfolge dar. Für die zweite Station ST2 gilt ;n hinsichtlich der Vorrichtung QZentsprechendes.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Übertragungssystems für das zweite Signal Sig K sind in Fig.2 über der Zeit / mit kleinen Buchstaben a bis e bezeichnete Spannungsdiagramme angegeben. Die >ί kleinen Buchstaben finden sich an entsprechenden Stellen des Blockschaltbildes nach F i g. 1 wieder und zeigen die Orte an, an denen die dargestellten Spannungsverläufe auftreten. Der Setz- und Rückstelltakt für die Zähler Zl und Z2 der Vorrichtung QZ am w Ausgang des Frequenzvervielfachers FV ist im Diagramm β dargestellt. Er besteht aus einem periodischen Wechsel von Impulsen und Impulspausen mit einem Tastverhältnis 1:1. Die abgeleitete, im Diagramm b dargestellte Quasizufallsfolge hat die mittlere Periode ti TK. Innerhalb dieses Zeitintervalls tritt ein gegen die Periode TK kurzer Impuls der Dauer TL auf, dessen Phasenlage innerhalb des Zeitintervalls TK quasizufallsfällig schwankt. Das Diagramm b, das bereits die durch das Glied B1 auf der ersten Station zeitverzögerte abgeleitete Quasizufallsfolge zeigt, schaltet während jedes ankommenden Impulses die Torschaltung SWauf Durchgang und bewertet in diesem Zeitintervall das am Ausgang des Gleichrichters GL anstehende Signal daraufhin, ob es eine binäre Eins oder eine binäre Null darstellt. Bei schwachem Signalpegel am Ausgang der Gleichrichteranordnung GL bedeutet dies eine binäre Null und bei entsprechend großem Signal eine binäre Eins. Hinter der Torschaltung SW mit der Entscheiderschwelle werden die Ergebnisse in dem Pufferspeicher PS eingespeichert und mit Hilfe des von der Taktzentrale TZ gelieferten Taktes in einem festen Sendeantenne A 22 zur Station S7~l abgestrahlt wird Das gleichgerichtete empfangene Signal hat wegen dei Laufzeit At nunmehr die im Diagramm f angezeigte Zeitlage, die hierbei mit der Zeitlage der abgeleiteter Quasizufallsfolge am Steuereingang der Torschaltung SW entsprechend Diagramm b übereinstimmt. Dies isi dadurch gewährleistet, daß die Steuerung des Gliedes B 2 in Abhängigkeit des momentanen Meßergebnisses der Entfc ;^-nungsmeßeinrichtung EM so geregelt wird daß stets die Beziehung

T= 2At + r

erfüllt ist. Mit anderen Worten, is: diese Beziehung so festgelegt, daß die erste Station S7"l nur dann über die Torschaltung SW aktiviert wird, wenn ein Signalimpuls des zweiten Signals Sig K von der zweiten Station ST 2 erwartet werden kann.

Das gepulste abhängige Übertragungssystem für die Übertragung des zweiten Signals von der Station ST2 zur Station STl hat bei relativ geringem technischen Aufwand den Vorteil, daß seine Sendeleistung erheblich über der mittleren Leistung des Leistungsverstärkers V liegen kann. Somit ist diese abhängige Übertragungssystem relativ unempfindlich gegen CW- und Rauschstörer. Die zu fordernde Sicherheit gegen Pulsstörer wird durch die zeitselektive Aktivierung des Empfängers au) der ersten Station STl herbeigeführt. Durch die quasizufällig schwankenden Zeitlagen der aufeinanderfolgenden Impulse des zweiten Signals Sig K wird zugleich sichergestellt, daß die zeitselektive Aktivierung des Empfängers im Hinblick auf Pulsstörer voll zur Wirkung kommen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. System zur störresistenten Informationsübertragung zwischen einer ersten beweglichen Station und einer zweiten Station, bei dem zur Übertragung eines ersten Signals von der ersten zur zweiten Station von einer Bandspreizung mittels identische Quasizufallsfolgen erzeugenden Quasizufallsgeneratoren auf beiden Stationen Gebrauch gemacht ist und bei dem von der zweiten, eine Entfernungsmeßeinrichtung aufweisenden zweiten Station ein zweites Signal zur ersten Station übertragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal (Sig K) zur Übertragung ebenfalls von einer Bandspreizung Gebrauch macht und hierzu auf beiden Stationen (STX, ST2) eine gleiche Vorrichtung (QZ) zum Erzeugen einer von der stationseigenen Quasizufallsfolge abgeleiteten Quasizufallsfolge vorgesehen ist. deren mittlere Pulsperiode gleich einer Bitlänge (TK)des zweiten Signals ist und deren Verhältnis von mittlerer Pulsperiode (TK) zur Pulsdauer (TL) wesentlich größer als Eins beträgt, daß ferner im Signalweg auf der Sendeseite der zweiten Station (ST2) ein in Abhängigkeit der von der Entfernungsmeßeinrichtung (EM) ermittelten Entfernung zur ersten Station (STX) gesteuertes Glied (B 2) mit einer variablen Laufzeitverzögerung τ und auf der ersten Station im Wege der Zuführung der abgeleiteten Quasizufallsfolge zum Steuereingang einer Torschaltung (SW), die sich auf der Eingangsseite dts empfängerseitigen Signalzuges befindet, ein Glied (B X} mit üner invariablen Laufzeitverzögerung T angeordnet ist und daß die entfernungsabhängige Laufzeitverz' gerung τ unter Berücksichtigung der zweifachen momentanen Signallaufzeit Δί zwischen beiden Stationen stets der Beziehung

T= 2At + τ

genügt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die invariable Laufzeitverzögerung (T) gleich der zweifachen Signallaufzeit (At)be\ maximal möglicher Entfernung zwischen beiden Stationen (STX, ST2) gewählt ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Station (STX) der gesteuerten Torschaltung (SW) auf der Signaleingangsseite des Empfängers eine Gleichrichteranordnung (CL) vorgeschaltet und ein Pufferspeicher fPS; nachgeschaltet ist.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (SW) mit einer Entscheiderschwelle versehen ist

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Station die Sendeseite einen von einem Geber (S) des zweiten Signals getasteten Oszillator (O) aufweist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines UND-Gatters (U) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang die abgeleitete Quasizufallsfolge ansteht, und daß der Ausgang des UND-Gatters über das Glied (B2) mit der variablen Laufzeitverzögerung r und einen Leistungsverstärker (V)mh der Antenne (A 22) in Verbindung steht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur störresistenten Informationsübertragung zwischen einer ersten beweglichen Station und einer zweiten Station, bei dem zur Übertragung eines ersten Signals von der ersten zur zweiten Station von einer Bandspreizung mittels identische Quasizufallsfolgen erzeugenden Quasizufallsgeneratoren auf beiden Stationen Gebrauch gemacht ist, und bei dem von der zweiten, eine Entfernungsmeßeinrichtung aufweisenden

ίο zweiten Station, ein zweites Signal zur ersten Station übertragen ist.

Bei der Übertragung von Informationen zwischen beweglichen Stationen, beispielsweise zwischen zwei Flugzeugen, einem Flugzeug und einem Flugkörper oder einem Flugzeug und einem Fahrzeug, beispielsweise einem Schiff, entsprechend der US-PS 26 49 262, wird, wenn ein hohes Maß an Übertragungsstörungen befürchtet werden muß, üblicherweise von einer pseudozufälligen Umtastung des zu übertragenden Signals mit einer gegenüber der höchsten Signalfrequenz hohen Bitfrequenz der verwendeten Pseudozufallsfolge Gebrauch gemacht Dies bedeutet eine Bandspreizung, bei der das Nutzsignal gleichsam über ein breites Frequenzspektrum verschmiert übertragen wird. Die außerordentlich hohe Unempfindlichkeit eines in dieser Weise für die Übertragung aufbereiteten Nutzsignals gegen elektromagnetische Störer ist dadurch bedingt, daß ein in das zu übertragende Frequenzband hineinfallender Störer, der dabei eine

J° große Leistung gegenüber der Leistung des Nutzsignals haben kann, bei der cmpfangsseitig durchzuführenden Aufhebung der Bandspreizung seinerseits energiemäßig über ein weites Frequenzband gespreizt wird, während die Energie des Nutzsignals in das ursprüngliche

J5 Frequenzband zusammengezogen wird.

Der technische Aufwand für eine störresistente Übertragung unter Anwendung einer Bandspreizung mittels einer Pseudozufallsfolge ist relativ hoch. Bei manchen Anwendungen, bei denen z. B. in der einen

■•η Richtung ein breitbandiges Fernsehsignal und in der Gegenrichtung lediglich wenige Bit für ein Kommandosignal übertragen werden müssen, bedeutet es einen außerordentlich hohen Aufwand, wenn auch für die Übertragung der wenigen Bits in der anderen Richtung von den gleichen Maßnahmen zur Gewinnung der Störresistenz wie bei der Übertragung des Fernsehsignals Gebrauch gemacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein System der einleitend beschriebenen Art, bei dem in einer Richtung ein Signal bei hohen Anforderungen an die Störresistenz zu übertragen ist, eine Lösung anzugeben, die für entsprechend hohe Störresistenzanfordeiungen an eine nur wenige Bits umfassende Signalübertragung in der Gegenrichtung mit einem geringen technischen Mehraufwand auskommt.

Ausgehend von einem System zur störresistenten Informationsübertragung zwischen einer ersten beweglichen Station und einer zweiten Station, bei dem zur Übertragung eines ersten Signals von der ersten zur

w) zweiten Station von einer Bandspreizung mittels identische Quasizufallsfolgen erzeugenden Quasizufallsgeneratoren auf beiden Stationen Gebrauch gemacht ist und bei dem von der zweiten, eine Entfernungsmeßeinrichtung aufweisenden zweiten Station ein zweites Signal zur ersten Station übertragen ist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das zweite Signal zur Übertragung ebenfalls von einer Bandspreizung Gebrauch macht, und hierzu auf beiden