DE3036239C2 - Synchronisationsschaltung für eine Funkübertragungsstrecke - Google Patents

Description

25 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Nachrichten über Funk, insbesondere eine Kurzwei'lenfunkübertragungsstrecke, die zur Erhöhung der Betriebssicherheit gegen Ausbreitungsstörungen von einem periodischen Wechsel der Frequenz des mit der Nachricht modulierten Trägers Gebrauch macht.

Die Übertragung von Nachrichten im Kurzwellenbereich zeichnet sich bekanntlich durch ihre sehr hohe Reichweite aus. Während beispielsweise im Frequenzbereich über lOO MHz nahezu nur Funkverbindungen mit Sichtweite durchzuführen sind (Richtfunk), gelingt es im Kurzwellenbereich mit gewissen Einschränkungen jeden Punkt der Erde zu erreichen. Doch ist im Kurzwellenbereich stets die Möglichkeit vorhanden, daß — je nach Frequenzlage, Tageszeit usw. — mehrere Ausbreitungswcgc vom Sende- zum Empfangsort möglich sind. Um solche Echostörungen zu unterdrükken, ist es durch die DE-PS 5 00 528 unter anderem bekannt, die Frequenz des Trägers während der Übertragung einem periodischen Wechsel zu unterziehen und hierbei die Frequenzwechselperiode kleiner als die Echoabstände zu wählen.

Die erwähnten Echostörungen beeinträchtigen besonders die Übertragungsqualität von Nachrichten in Form von Daten. Die Störung ist dabei um so wirksamer, je höher die Übertragungsgeschwindigkeit gewählt wird. Um hier bei der Anwendung eines

_ _ periodischen Trägerfrequenzwechsels zur Echounter-

Auswerteschaltung (AV/i) für eine Signalspur und 35 drückung zu guten Übertragungsergebnissen zu komdessen zweiter Ausgang über .Je Korrelatoranord- men, ist eine einwandfreie wenig störanfällige Synchronung (KR) mit einer zweiten Auswerteschaltung nisation der Frequenzen auf Sende- und Empfangsseite (AW2) für die Korrelationsergebnisse sämtlicher von entscheidender Bedeutung.

Signalspuren in Verbindung steht, daß ferner ein Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine

Synchronmultiplexer (SM) vorgesehen ist, der 40 Funkübertragungsstrecke im Kh..z'vellenbereich, die eingangsseitig jeweils über einen Zähler (Z \ bzw. mit Frequenzwechseltechnik arbeitet und bei der als Z2) vom Ausgang jeder der beiden Auswerteschal- Modulationsart vorzugsweise die Frequenzmodulation tungen angesteuert ist und daß der Synchronmulti- angewendet wird, eine Synchronisationsschaltung anzuplexer durch eine Synchronisationsauswahlschal- geben, bei der das Regelkriterium zur Herstellung der tung (SA), deren Eingang mit dem Ausgang der 45 Synchronisation fortlaufend aus dem Empfangssignal zweiten Auswerteschaltung verbunden ist, zu einer erzeugt wird und das Auffinden des Frequenzwechsel-Synchronisationssteuerschaltung (SST) ergänzt ist. taktes auch bei vorhandenen Echosignalen möglich ist. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

zeichnet, daß zur Feinsynchronisation das demodu- daß die Grobsynchronisation des Empfängers aus dem lierte Datensignal über einen Taktregenerator (TR) 50 ankommenden modulierten Datensignal mittelbar über dem Eingang des Synchronmultiplexers (SM) züge- eine Auswertung einer der trägerfrequenzbezogenen

Signalspuren zur Spureinphasung in Verbindung mit emem Vergleich jeder trägerfrequenzbezogenen Signalspur mit einem zugehörigen empfangsseitig erzeugten Vergleichsmustersignal in einer Korrelatoranordnung und die Feinsynchronisation mit Hilfe der aus den Nulldurchgängen des demodulierten Datensignals abgeleiteten Steuersignalen herbeigeführt sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das

zeichnet, daß die Synchronisationsstufe (SS) zur 60 Auffinden des Frequenzwechseltaktes bei vorhandenen Vermeidung von Fehlsynchronisierungen über eine Echosignalen nur mit einer mehrstufigen Synchronisationsschaltung möglich ist.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß im synchronisierten Zustand des Empfängers lediglich die Feinsynchronisation wirksam ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die im Kurzwellenbereich

führt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronmultiplexer (SM) eine Synchronisationsstufe (SS) zur synchronen Erzeugung des Taktes für die Wechselfrequenz des Trägers (Spurtakt) und des Taktes für das Datensignal (Datentakt) ansteuert.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn

Pegelüberwachungseinrichtung (PÜ) für das modulierte Datensignal und eine Qualitätsprüfung (QP) für das demodulierte Datensignal ansteuerbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationssteuerschaltung (SST) sowie die dem Synchronmultiplexer (SM) vorgeschalteten beiden Zähler (ZX bzw. Z2)

if erzielbare hohe Reichweite ausgenutzt werden kann, I; gleichzeitig aber die damii verbundene störende \ί Mehrwegeausbreitung kompensiert und eine schnelle S Datenübertragung (2400bit/s) bei einer geringen Z Fehlerhäufigkeit (<10-³) erzielt wird. Darüber hinaus : ist die Synchronisationsschaltung gemäß der Erfindung ^! gegenüber Funkstörungen unempfindlich.
.;..■ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der '..;; Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher ;-_;; beschrieben. Es zeigt

-J- Fi g. 1 das Blockschaltbild der Synchronisationsschalx tung auf der Empfangsseite gemäß der Erfindung,

Fig.2 Zeitdiagramme der in der Synchronisationsschaitung nach F i g. 1 auftretenden Spannungsverläufe.

Vor dem Aufbau der Datenübertragung ist eine sogenannte Startprozedur notwendig, die von der Empfangsseite aus zu steuern ist Hierin wird auf der Empfangsseite die Echozeit E ermittelt und der Sendeseite mitgeteilt. Daran anschließend wird entsprechend dem Frequenzsprungverfahren ein Frequenzwechsel (Spurwechsel) auf der Sendeseite eingestellt -.·-. Auf diese Weise erhält man Zeitabschnitte, in denen das übertragene Datensignal nicht durch Echos gestört isL Die Frequenz des Spurwechsels auf der Sendeseite wird der Empfangsseite mitgeteilt. Die daran anschließend zu erfolgende Synchronisierung der Empfangsseite wird im \ folgenden anhand der F i g. 1 und 2 näher erläutert.

Jedes der Zeitdiagramme nach Fig. 2 trägt eine % Bezeichnung, die für den darin dargestellten speziellen ί Spannungsverlauf steht Die Hüllkurven A 1, A 2 und j_C ;' A 3 der drei Trägerfrequenzsignale Fi, FI und f'3 sind - für den Fall dargestellt, daß der Trägerfrequenzwechsel (Spurwechsel) an die Echozeit E angepaßt ist :< (E = 1,5 - 7"mit Vr = Trägerwechselfrequenz). Wie zu ΐ erkennen ist, setzt sich jeder Signalzug aus dem eigentlichen Signalpaket (SP) und dem um die Zeit E . versetzten Echosignal (ES) zusammen. Die zwischen den einzelnen Signalen A 1, A 2 und A 3 gestrichelt ί eingezeichneten Pfeile sollen jeweils das Umschalten

von einer Trägerfrequenz zur anderen andeuten. Den * Diagrammen ,< 1, A 2 und A 3 ist zu entnehmen, daß das ·· Empfangssignal nach der Zeit 3 ■ T wieder die ί ursprüngliche Trägerfrequenz erreicht

Die Synchronisation auf der Empfangsseite erfolgt in zwei Schritten, der Grobsynchronisation und der 4-, Feinsynchronisation. Für die Grobsynchronisation werden die trägcrfrequenzbezogenen Sigf.aispuren A 1, A 2 und A 3 benötigt, die über den Anschluß I in F i g. 1 zur Gleichrichtung an den Gleichrichter CL gelangen. Die Grobsynchronisation erfolgt in zwei Teilschritten, der "χι Spureinphasung und der Spursynchronisation. Für die Spureinphasung wird eines der drei gleichgerichteten Spursignale (hier zum Beispiel A1) einer ersten Auswerteschaltung A Wl zugeführt Diese bewertet mit einer dynamischen Schwelle die Hüllkurve der Signalpakete SP und Echosignale ES des Spursignals A 1 und gibt das Signal Ei ab. Da sich die Schwelle immer auf die maximale Signalamplitude der größten Signalpakete einstellt, werden die Signale mit niedrigerer Amplitude nicht erfaßt bo

Das ausgangsseitige Signal E1 der ersten Auswerteschaltung A Wi wird mit einem in der Takterzeugung TE erzeugten Nadelimpuls Pi verglichen. Bei zeitlichem Zusammenfallen der Signale El und P\ sind die Signalpakete des Spursignals A 1 im Fangbereich der Spursynchronisation, die daraufhin aktiviert wird. Ist dies nicht der Fall, su wird zur Spureinphasung über einen ersten Zähler Zl, 4er den Synchronmultiplexer SM nach positivem Vorzeichen und Betrag (V. B) ansteuert die Zeitbasis durch die Synchronisationsstufe SS um die Periode T der Spurwechselfrequenz verschoben. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis Koinzidenz von FI und Pl vorliegt Der Zähler Zl dient dazu, das Kriterium der Spureinphasung gegenüber Störungen zu sichern. Der Zähler Z1 gibt nur dann ein Steuersignal ab, wenn z.B. viermal unmittelbar nacheinander (jeweils nach t = 3 T) ein Kriterium der Spureinphasung am Eingang des Zählers Zl auftritt Nach einer Zeit von z. B. f = 12 Twird der Zähler ZX rückgesetzt

Für die Spursynchronisation erfolgt die Auswertung der Signale A 1, A 2, A 3 in drei Korrelatoren- Aus Gründen der besseren Obersicht ist in F i g. 1 anstelle aller drei Korrelatoren eine einzige Korrelatoranordnung KR dargestellt Sie besteht aus einem Multiplizierer MP mit einem nachgeschalteten Integrator /1. Die Signale Al, Λ 2 und A 3 werden in der Korrelatoranordnung KR mit einem in der Takterzeugung TE gewonnenen Korrelationsmuster Ml, M2 und MZ verglichen. Der Multiplizierer MP is:, -liier als Umpolschalter ausgeführt und polt abhängig τ om Korreiationsmuster M 1, MX M3 die gleichgerichteten Signale A1.A2 und A 3 um. Der Integrator /1 verarbeitet das Multipliziererausgangssignai und integriert bei gleicher Phasendrehung von Signal Mi zu Signal A1 innerhalb des Zeitbereiches t = 0 bis t = V2 nach positiven Werten und innerhalb des Zeitbereiches ί = ^Tlr bis t = T um den gleichen Betrag wieder auf 0 Volt. Das Echosignal ES mit der Echozeii E erzeugt ebenfalls ein Korrelatorsignal K 1, aber mit geringerer Spitzenamplitude. Es wird jedoch nicht ausgewertet, da inFig.2£S< SPist.

Eilt jedoch das Signal A 1 gegenüber dem Signal M1 z. B. um t = ^TU nach, so ergibt sich am Ausgang der Korrelatoranordnung KR aas Signal KiV. Wie aus dem Diagramm K 1 V zn erkennen ist, erfolgt in diesem Fall die Aufladung des Kondensators im Integrator /1 auf einen wesentlich niedrigeren Spitzenwert. Nach dem Entladevorgang hat daher der Spannungswert am Kondensator einen negativen Betrag. Ein positiver Betrag stellt sich ein, wenn das Signal A 1 gegenüber dem Signai M1 voreilt. Für die anderen Signale A 2 bzw. A3 und M2 bzw. M3 ergeben sich analoge Verhältnisse, die nur zeitlich entsprechend versetzt sind.

Die der Korrelatoranordnung KR nachgeschaltete zweite Auswerteschaltung A W2 beurteilt anschließend die gespeicherten Analogsignale der Korrelatoranordnung KR nach Betrag und Vorzeichen. Daraufhin wird der Integrator /1 wieder auf OVoIt rückgestellt. Das Vorzeichen der Signale Ki, K2 und K3 gibt an, in welcher Richtung zu synchronisieren ist. Der Betrag zeigt an, ob eine Synchronisation notwendig ist Das Befagisignal erhält man dadurch, daß ein Fensterdiskriminator das Korrelatorsignal Kl, K 2, K 3 untersucht, ob dieses innerhalb oder außerhalb seiner beiden Diskriminatorschwellen liegt. Diese Vorzeichen- und Betragssignale am Ausgang der zweiten Auswerteschaltung A W2 steuern einen weiteren Zähler Z2 an der zur Störsicherheit den arithmetischen Mittelwert der drei Signale Ki, Kl, K3 bildet und Vorzeichen= und betragsmäßig (V, B) über den Synchronmultiplex<:r SM die Synchronisationsstufe SSbeeinflußt. In ihr wird eine Verschiebung der Zeitbasis um Bruchteile von T bewirkt, und zwar ?o lange, bis die Mehrheit der Korrelatorausgangssignale innerhalb des Fensters des Fensterdiskriminators in der Auswerteschaltung A W2

liegen. Durch diese Funktion ist die Spursynchronisation vollständig zu erreichen. Sowohl Spureinphasung als auch Spursynchronisation wirken nur zu Beginn eines Neusynchronisa tionsvorganges.

Schließlich wird die Feinsynchronisation mit Hilfe der aus den Nulldurchgängen des demodulierten Datensignalcs abgeleiteten Steuersignalen herbeigeführt (Takiregeneration). Das für die Feinsynchronisation benötigte demodulierte Datensignal wird an Anschluß II in Fi g. I abgenommen.

Zur Herstellung eines vollständigen Synchronismus auf der Empfangsscitc ist es erforderlich, die verschiedenen .Steuerkriterien nach bestimmten Regeln auf die Synchronisationsstufe SS einwirken zu lassen. Diese Aufgabe übernimmt im wesentlichen die aus der Synchronisationsauswahlschaltung SA und dem Synchronmultiplexcr SM bestehende Synehronisationssleuerschaltung SST. Die Synchronisationsauswahlschal-Iiinij SA srh;iU(M υιιογϊΙ flip Rppplsignalo cior Snureinphasung auf die Synchronisationsslufe SS. Danach überprüft die Synchronisationsauswahlschaltiing SA die von der Auswcrieschaltung A W2 ausgewerteten Korrelatorsignale. Zeigt eines oder mehrere der Bctragssignale B an, daß die Signale A I, A 2 und A 3 mit den Korrelationsmustern Ml. M2 und /V/3 nicht jeweils phasengleich sind, so schaltet die Synchronisationsauswahlschaltung SA die Spursynchronisationskriterien über den Synchronmultiplexer SM auf die Synchronisationsstufe SS. wo entsprechende Phasenkorrekiuren vorgenommen werden. Dies erfolgt in der Form, daß man je nach dem Vorzeichensigna! V in einem in der Synchronisationsstufe SS befindlichen Frequenzteiler Flanken ein- oder ausblendet. Während über die Synchronisationsstufc SS — durch Ein- oder Ausblenden von Impulsen — die Spursynchronisation arbeitet, wird gleichzeitig der zum Spurtakt phasenstarre Datentakt erzeugt und dem Taktgenerator TR zugeführt. Den phasenstarren Zusammenhang zwischen

in Datentakt und Spurtakt auf der Empfangsscite erreicht man beispielsweise durch einen gemeinsamen Oszillator OS. Eine Taktregeneration ist erst dann möglich, wenn die Spursynchronisalion gefunden ist und somit das .ui Anschluß Il in Fig. I vorhandene dcmodulierie

r> Datensignal ausreichend von den Auswirkungen des Spurwechsels befreit ist. Duraufhin schaltet der Synchronmultiplexer SM das Steuersignal des Taktregenerators 77? auf die Synchronisationsstufc SS.

Zur Vermeidung von Fehlsvnehronisicruniien ist eine

:o Pegelübcrwachungseinrichtung PÜ für das modulierte Datensignal und eine Qualitätsprüfung QP für das demodulierte Datensignal vorgesehen. Die Ausgangsimpulse der Pegclüberwachungseinrichtung PÜvtnd der Qualitätsprüfung ΟΡύηά der Synchronisationsstufe SS

2) über ein ODER-Gattcr zugeführt.

Die Synchronisationssteuerschaltung 557" sowie die dem Synchronmultiplexer SM vorgeschalteten beiden Zähler .-T I bzw. Z2 und der Taktregenerator 77f sind in Form eines Mikroprozessor-Bausteins PR verwirklich;.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Übertragung von Nachrichten über Funk, insbesondere eine Kurzwellenfunkübertraguogsstrecke, die zur Erhöhung der Betriebssicherheit gegen Ausbreitungsstömngen von einem periodischen Wechsel der Frequenz des mit der Nachricht modulierten Trägers Gebrauch macht, bei der die Frequenzwechselperiode des Trägers zur Unterdrückung von durch Mehrwegeausbreitung auf der Empfangsseite auftretenden störenden Echos kleiner gewählt ist als die Echoabstände, dadurch gekennzeichnet, daß hierbei die Grobsynchronisation des Empfängers aus dem ankommenden modulierten Datensignal mittelbar \-„ über eine Auswertung einer der trägerfrequenzbezogenen Signalspuren (A 1) zur Spureinphasung in Verbindung mit einem Vergleich jeder trägerfrequenzbezogenen Signalspur (At, A2, A3) mit einem zugehörigen empfangsseitig erzeugten Vergleichsmc y ersignal (M I₁ M 2, Ai 3) in einer Korrelatoranordraing (KR) und die Feinsynehronisation π»·> Hilfe der aus den Nulldurchgängen des demodulierten Datensignals abgeleiteten Steuersignalen herbeigeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im synchronisierten Zustand des Empfängers lediglich die Feinsynchronisation wirksam ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Grobsynchronisation das modulierte Datensignal eingangsseitig einem Gleichrichter (GL) zugeführt ist, dessen erster Ausgang direkt mh dem Eingang einer ersten und der Taktregenerator (TR) in Form eines Mikroprozessor-Bausteins (PR) verwirklicht sind.