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FunkemDfansseinrichtun4
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkempfangseinrichtung für Morsesignale
oder Fernschreibsignale, bestehend aus einem auf die Radioträgerfrequenz des ankommenden
Signals abgestimmten Uberlagerungsempfänger, einem auf den Überlagerungsempfänger
folgenden Demodulator mit nachgeschaltetem in seiner Grenzfrequenz einstellbaren
Tiefpaßfilter sowie einer sich an das Tiefpaßfilter anschließenden Diskriminatoranordnung
mit einem Signalausgang.
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Funkempfangseinrichtungen dieser Art sind beispielsweise durch die
Literaturstelle L. Wiesner, Telegraph and Data Transmission over Shortwave Radio
Links, Second edition, Siemens Aktiengesellschaft, Heydn & Son LTD, Seiten 70
bis 79 bekannt. Um hier einen optimalen Signal-Geräuschabstand hinsichtlich eines
empfangenen Signals zu erreichen, wird in Abhängigkeit der Baudgeschwindigkeit,
die hierbei in relativ großen Grenzen, beispielsweise zwischen 50 und 200 Baud schwanken
kann, die Grenzfrequenz des Tiefpasses-so eingestellt, daß praktisch nur die Grundwelle
des ankommenden Signals dämpfungsfrei übertragen wird. Da der Tiefpaß eine sehr
steile Anstiegsflanke hat, wird praktisch alles Störgeräusch oberhalb der eingestellten
Grenzfrequenz des Tiefpasses weitgehend unterdrückt.
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Wird eine solche Funkempfangseinrichtung zu tJberwachungs- und Aufklärungszwecken
herangezogen, so ist im allgemeinen nicht bekannt, welche Baudgeschwindigkeit ein
gerade aufgefangenes Signal aufweist. Hinzu kommt die weitere Schwierigkeit, daß,
soll ein einwandfreier Empfang eines Funksignals ermöglicht werden, neben der Einstellung
des Funkempfängers auf die richtige Baudgeschwindigkeit die Einstellung seines Decoders
auf den betreffenden Signaltyp erforderlich ist. Die Bedienung einer solchen Funkempfangseinrichtung
durch einen Operator nimmt, wie die Praxis zeigt, in der Regel relativ viel Zeit
in Anspruch, was sich dann besonders nachteilig auswirkt, wenn das gerade aufgefangene
Signal von kurzer Dauer ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Funkempfangseinrichtung
der einleitend beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, die eine weitgehend selbsttätige
schnelle Einstellung des Empfängers unter Berücksichtigung der erwähnten Signalparameter
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die empfängerausgangsseitige
Diskriminatoranordnung zu einer Rechnerschaltung mit eingangsseitiger Aufteilung
des Signals auf zwei Schaltungszweige erweitert ist, von denen der eine Schaltungszweig
aus dem Diskriminator mit vorgeschaltetem Laufzeitglied und nachgeschaltetem Signaldecoder
besteht und der andere Schaltungszweig die eigentliche Rechenschaltung aufweist,
daß ferner die Rechenschaltung das ihr eingnagsseitig zugeführte Signal über die
Aufstellung eines Signal-Längenstrukturhistogramms, das Signal nach Art und/oder
Zeichengeschwindigkeit auswertet und hiervon, soweit erforderlich, Steuersignale
für die Grenzfrequenzeinstellung des Tiefpaßfilters, für die Zeitdiskriminierung
des Diskriminators und für die Einstellung des Signaldecoders
entsprechend
der Codierung des empfangenen Signals ableitet.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß über
die Aufstellung eines Längenstrukturhistogramms des empfangenen Signals sowohl Aufschluß
über dessen Zeichengeschwindigkeit als auch über dessen Zeichenform erhalten wird.
Die Information über die Zeichengeschwindigkeit und den Zeichenabstand läßt sich
unmittelbar aus dem Histogramm ablesen und daraus entsprechende Steuersignale einerseits
für die Steuerung der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters und andererseits für die
Zeitdiskriminierung des Diskriminators ableiten. Durch Vergleich der Histo--grammstruktur
mit in der Rechenschaltung gespeicherten charakteristischen Grundstrukturen läßt
sich weiterhin auch Aufschluß über die Signalart von Fernschreibzeichen erhalten,
insbesondere darüber, ob die Signalübertragung unter Anwendung eines ARQ oder einer
Vorwärtsfehlerkorrektum (FEC) durchgeführt wird, so daß mit Hilfe eines solchen
Vergleiches auch ein Steuersignal für die Einstellung des Signaldecoders gewonnen
werden kann.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen
2 bis 4 angegeben.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll
die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Funkempfangseinrichtung nach der Erfindung, Fig.
2 eine Ausführung eines Signaldetektors im Blockschaltbild nach Fig. 1 für Morsesignale,
Fig. 3 eine Ausführungsform eines Signaldetektors im Blockschaltbild nach Fig. 1
für Fernschreibsignale,
Fig. 4 ein Morsesignalhistogramm, Fig. 5
ein die Unterdrückung kurzzeitiger Störeinbrüche in einem ankommenden Signal erläuterndes
Zeitdiagramm.
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Das Blockschaltbild nach Fig. 1 zeigt auf der linken Seite einen Überlagerungsempfänger
E, der mit seiner eine Richtcharakteristik aufweisenden Antenne einen vorgegebenen
Funksektor überwacht und eventuell empfangene Signale über seinen Zwischenfrequenzausgang
dem eine Phace-Lock-Loop-Schaltung darstellenden Demodulator PLL zuführt. Die demodulierten
Signale werden anschließend über den Tiefpaß NF hinweg der Rechnerschaltung CE zugeführt.
Die Rechnerschaltung CE gibt ausgangsseitig die decodierten Signale an einen Drucker
PR ab.
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Die Rechenschaltung CE weist gleichsam zwei Signalwege auf, von denen
der obere Signalweg aus der Hintereinanderschaltung des Laufzeitgliedes DL mit dem
Signaldetektor SD und der zweite Schaltungszweig aus der eigentlichen Rechenschaltung
besteht. Die Rechenschaltung weist den Zähler CR, den hiermit zusammenarbeitenden
Histogrammgenerator HS und die Auswerteinrichtung EE auf. Der Zähler CR zählt jeweils
die zeitliche Länge der ihm eingangsseitig zugeführten Zeichen des Signals und gibt
diese Zählzeiten an den Histogrammgenerator HS ab, der hieraus ein Histogramm aufbaut.
Die Histogramminformation und die Zählerinformation werden weiterhin der Auswerteeinrichtung
zugeführt, die hieraus, soweit erforderlich, Steuersignale einerseits für die Einstellung
der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters NF und andererseits den Signaldetektor ableitet.
Diese Wirkungsweise soll nunmehr anhand der Fig. 2 und 4 für ein empfangenes Morsesignal
noch näher erläutert werden.
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Fig. 2 zeigt den Signaldetektor SD, wie er für den Emp-
fang
von Morsezeichen geeignet ist. Er weist eingangsseitig den Diskriminator DI ~auf.
Sobald der Diskriminator DI ein Zeichen erkennt, gibt er dies an den Diskriminator
DI1 weiter. Signalpausen meldet er dagegen an den Diskriminator DI2. Der Diskriminator
DI1 unterscheidet nunmehr je nach Länge der ihm vom Diskriminator DI übermittelten
Zeichen, ob es sich hierbei um einen Punkt oder um einen Strich handelt. Jeder Strich
wird über die obere Leitung a und jeder Punkt über die untere Leitung o an den Morsedecoder
MD weitergegeben. In gleicher Weise unterscheidet der Diskriminator DI2 zwischen
einer Buchstabenpause und einer Wortpause. Die Wortpause gibt er über die Leitung
w und die Buchstabenpause über die Leitung 1 an den Morsedecoder MD weiter. Der
Morsedecoder decodiert nun aufgrund dieser Angaben fortlaufend das ankommende Signal
und steuert über seinen Ausgang den in Fig. 1 dargestellten Drucker.
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Wie Fig. 2 zeigt, erhalten die Diskriminatoren DI1 und D12 von der
Auswerteeinrichtung EE nach Fig. 1 zusätzlich Steuersignale, die diese Diskriminatoren
nur in den Zeitbereichen im Sinne einer Zeitdiskriminierung aktivieren, in denen
aufgrund des von der Rechenschaltung ermittelten, in Fig. 4 dargestellten Histogramms
Zeichen bzw. Pausen zu erwarten sind.
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Das Histogramm nach Fig. 4 zeigt in Abhängigkeit der Zeitdauer t die
Häufung der Zählnummern N.auf, die vom Zähler CR nach Fig. 1 ermittelt werden und
Zeitwerte für Zeichen und Pausen darstellen. Dementsprechend ergibt sich für die
mittlere Häufigkeit von Punktzeichen der Zeitwert DO. Entsprechende Häufigkeitsmittelwerte
DA, SI und WO ergeben sich für Strichzeichen, Zeichenpausen und Wortpausen. Die
Zeitmittelwerte, und zwar der Zeichenzeitmittelwert S und der Pausenzeitmittelwert
P des Histogramms werden für die Diskriminatoren DI1 und DI2
als
Entscheiderkriterien herangezogen. Ist die Dauer eines Zeichens kleiner oder größer
als der Zeichenzeitmittelwert S, dann. entscheidet der Diskriminator DI1 je nach
dem für das Vorhandensein eines Punkt- oder eines Strichzeichens. Entsprechend arbeitet
der Diskriminator D12.
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Ein für den Empfang von Fernschreibsignalen geeigneter Signaldetektor
SD zeigt Fig. 3. Fernschreibsignale sind in der Regel Maschinensignale, so daß hier
größere Unterschiede in der Signalgeschwindigkeit, wie sie bei handbedienten Morsegeräten
üblich sind, nicht auftreten.
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Hier ist es jedoch für einen einwandfreien-Signalempfang erforderlich,
den Signaldetektor SD an den -Typ des jeweils empfangenen Fernschreibsignals anzupassen.
Der Signaldetektor SD besteht hier aus dem eingangsseitigen Diskriminator DI und
den ihm nachgeschalteten Signaldecoder D, der hierbei für eine F1-Modulation des
ankommenden Signals ausgelegt ist, darüber hinaus aber wahlweise zusätzlich auf
Signale eingestellt werden kann, die von einer Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) oder
aber von ARQ Gebrauch machen. Der Diskriminator DI gibt entsprechend Fig. 3 über
die obere Leitung eine "1" an den Signaldecoder D ab, wenn er eingangsseitig eine
binäre Eins erkennt. In gleicher Weise gibt er über die untere Leitung eine "O"
an den Signaldecoder D ab, wenn er eine binäre Null erkennt. Die Einstellung des
Signaldecoders mittels der Rechenschaltung nach Fig. 1 erfolgt hier über einen Vergleich
zwischen in der Rechenschaltung gespeicherten typischen Histogrammen für die verschiedenen
Signaltypen mit dem vom Histogrammgenerator HS erzeugten Histogramm.
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Die Zeitdiskriminierung der Diskriminatoren DI1 und DI2 nach Fig.
2 für Morsesignale ergibt unabhängig von der optimal eingestellten Grenzfrequenz
des Tiefpasses
NF nach Fig. 1 eine zusätzliche Verbesserung des
Signal-Geräuschabstandes, weil hierdurch in den Zeichenpausen vorhandene Störsignale
weitgehend unterdrückt werden.
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Die Unterdrückung von Störsignalen in Form kurzzeitiger Signaleinbrüche
kann, wie das Zeitdiagramm nach Fig. 5 zeigt, dadurch noch verbessert werden, daß
die Diskriminatoren DII und D12 um den Zeitabschnitt x zeitverzögert ansprechen.
Die Zeit x ist dabei etwas größer bemessen, als übliche kurzzeitige Signaleinbrüche
lang sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß ein Signaleinbruch zu Beginn
eines empfangenen Signals Sr keine Rückwirkung auf das Ansprechen des Diskriminators
haben kann. Hat jedoch der Diskriminator erst einmal angesprochen, dann können auch
weitere kurzzeitige Signaleinbrüche st keine Verzerrung des erkannten Zeichens am
Ausgang des Diskriminators bewirken. Die eingangsseitige Zeitverzögerung x wird
durch entsprechende Gestaltung der Diskriminatoren am Ende eines Zeichens jeweils
angehängt, so daß die abgegebenen Zeichen des regenerierten Signals Sg stets die
ihnen entsprechende Länge aufweisen.
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Da es im Hinblick auf das Morsen verschiedene Modulationsarten gibt,
ist auch die optimale Bemessung der Größe x von, der Modulationsart abhängig. Für
F1-Modulation ist der Wert von x für jede Bandgeschwindigkeit konstant. Für Al-
und A2-Modulation wird der Wert von x abhängig von der Ubertragungsgeschwindigkeit
automatisch auf sein Optimum eingestellt.
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4 Patentansprüche 5 Figuren
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