Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entzerrung von Kurzwellen
signalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches
Verfahren ist bereits aus dem Buch von L. Wiesner "Fernschreib- und
Datenübertragung über Kurzwelle", 2. Aufl. (Siemens Aktiengesell
schaft 1976), S. 84 bis 129 bekannt.
Kurzwellensignale haben durch Reflexion in ionosphärischen Schichten
erheblich größere Reichweiten als Signale in anderen Frequenzberei
chen und finden daher bevorzugt Einsatz bei Funkverbindungen zur
Überbrückung sehr großer Entfernungen. Die mit der ionosphärischen
Reflexion verbundenen Mehrwegeeffekte, die sich als Echo-Erscheinun
gen im Empfangssignal zeigen, bewirken aber auch teilweise starke
lineare Verzerrungen der Signale, die zudem zeitvariant sind. Zur
Kompensation dieser linearen Verzerrungen sind verschiedene Echo-
Entzerrungsverfahren bekannt geworden, bei denen aus den empfangenen
Signalen die Übertragungsfunktion der Verbindungsstrecke ermittelt
wird und daraus Parameter zur Einstellung eines Entzerrers abgelei
tet werden. Zur Berücksichtigung der Zeitvarianz der Übertragungs
eigenschaften können die übertragenen Datensignale im Rahmen von
vorgegebener Länge und Struktur organisiert sein und die Parameter
des Entzerrers für jeden neuen Datenrahmen aktualisiert werden. Die
Verzerrungen können aber so stark werden, daß eine Entzerrung nicht
mehr oder zumindest nicht mit ausreichender Zuverlässigkeit der ent
zerrten Signale möglich ist.
Das in dem eingangs genannten Buch von L. Wiesner beschriebene Ver
fahren sieht zur Entzerrung von über eine Funkverbindung mit zeitva
rianten Übertragungseigenschaften empfangenen Kurzwellensignalen
einen Empfänger mit zwei orthogonal polarisierten Antennen mit je
weils einem Empfangskanal vor. Ferner wird ein Ablöseverfahren be
schrieben, wonach die Datensignale entzerrt und einer Qualitätsprü
fung unterzogen werden und nur der Zweig, der die größte Spannung
liefert, an die Ausgangsschaltung des Empfängers gelegt wird. Zur
Prüfung der Empfangsqualität wird bei diesem Verfahren ein Bitfeh
lererkennungsverfahren angewandt, bei dem jeder Rahmen Redundanzbits
aufweist, die zur Bitfehlererkennung herangezogen werden.
Aus der DE 32 11 325 C2 ist ferner ein System zum automatischen Auf
bau einer Kurzwellen-Telegrafiezeichen-Verbindung bekannt, bei dem
eine Qualitätsprüfung der in Datenrahmen organisierten Kurzwellensi
gnale anhand ihres Verzerrungsgrades stattfindet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art anzugeben, welches eine weitere Verbesserung bei der
Entzerrung der Empfangssignale mit möglichst geringem Aufwand ermög
licht.
Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprü
che beinhalten vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung macht vorteilhaften Gebrauch von der Erkenntnis, daß
die Mehrwegeeffekte (Echo-Erscheinungen) bei den nach der ionosphä
rischen Reflexion i.a. zirkular oder elliptisch polarisierten Wellen
von der Polarisation in der Weise abhängig sind, daß bei Betrachtung
zweier orthogonaler Polarisationen die Verzerrungen im zeitlichen
Mittel annähernd gleich, in ihren momentanen Intensitäten aber kaum
korreliert sind. Dies bedeutet im Hinblick auf die vorliegende Er
findung, daß beim Vorliegen starker Verzerrungen bei der einen Pola
risation in der anderen Polarisation mit einer wesentlich besseren
Signalqualität gerechnet werden kann.
Die Erfindung macht sich dies zunutze, indem in zwei
orthogonalen Polarisationen getrennt empfangen, jedoch nur
jeweils die Signale der einen Polarisation rahmenweise
entzerrt werden. Diese entzerrten Signale werden dann noch
auf ihre Empfangsqualität nach an sich bekannten Verfah
ren, bevorzugt einem Bitfehler-Erkennungsverfahren, ge
prüft. Wenn sich die Empfangsqualität der in dieser Pola
risation empfangenen Signale so verschlechtert, daß keine
zuverlässige Entzerrung mehr gewährleistet ist, wird der
Entzerrer auf den anderen Empfangskanal umgeschaltet, auf
dem, wie bereits dargelegt, mit einer besseren Signalsi
tuation gerechnet werden kann. Damit der vor der Umschal
tung nicht mehr zuverlässig zu entzerrende Datenrahmen
nicht verlorengeht, wird in dem jeweils nicht an den
Entzerrer angeschlossenen Empfangskanal der zuletzt ein
gegangene Datenrahmen zwischengespeichert bis zum Abschluß
der Qualitätsprüfung in dem an den Entzerrer angeschlosse
nen Kanal. Dem liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß
im überwiegenden Teil der Fälle die zeitlichen Verände
rungen der Empfangssituation die Entzerrung einer Mehrzahl
von Datenrahmen in einem Empfangskanal ohne Umschaltung
zuläßt.
Der größte Aufwand bei der Verarbeitung der Empfangssigna
le liegt in der Entzerrung selbst, da diese einen sehr
rechenintensiven Prozeß darstellt. Der Aufwand für die
Zwischenspeicherung ist demgegenüber vernachlässigbar.
Polarisationsdiversity-Antennen beanspruchen wenig Raum im
Vergleich zu Raumdiversity-Anlagen. Es sind auch bereits
Antennen bekannt, bei denen z. B. Horizontalkomponente und
Vertikalkomponente des elektrischen Feldes gleichzeitig
ausgekoppelt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann nach der
Umschaltung des Entzerrers auf den anderen Empfangskanal
und Entzerrung des dort zwischengespeicherten Datenrahmens
auch eine Prüfung dieser zwischengespeicherten und ent
zerrten Datensignale erfolgen und bei fehlerhafter Ent
zerrung in beiden Kanälen anstelle des Verzichts auf eine
Verwendung der fehlerhaften Daten ein Bit-zu-Bit-Vergleich
der entzerrten Datensignale der beiden Kanäle durchgeführt
werden, aus dem dann die Daten mit der geringeren Fehler
rate ermittelt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Abbildungen näher
erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Prinzipanordnung für das erfindungsgemäße
Verfahren,
Fig. 2 das Schema des erfindungsgemäßen Vorgehens.
Von einer Antenne A werden mittels an sich bekannter
Mittel AE ein der Horizontalkomponente des elektrischen
Feldes proportionales Signal H und entsprechend ein der
Vertikalkomponente proportionales Signal V ausgekoppelt
und auf je einen Empfangskanal KH bzw. KV gegeben. Die
Ausgangssignale der Empfangskanäle werden analog/digital
gewandelt und einem Prozessor PR zugeführt, welcher die
Anweisungen und Einrichtungen zur Entzerrung, Qualitäts
prüfung, Zwischenspeicherung und Kanalauswahl enthält und
entzerrte Daten J als Nachrichteninhalt ausgibt.
Fig. 2 zeigt die zeitliche Aufeinanderfolge der verschie
denen Verfahrensschritte in den beiden Kanälen KH und KV.
In beiden Kanälen treten jeweils gleichzeitig die Daten
rahmen gleichen Inhalts auf. Jeder Datenrahmen besteht aus
einer Testfolge T, die zur Ermittlung der Entzerrerpara
meter dient, dem eigentlichen Datenpaket D, einem Redun
danzteil R zur Qualitätsprüfung mittels eines Bitfehler-
Erkennungsverfahrens und einer Rahmennummer N.
Zu Beginn des dargestellten Zeitausschnitts sei der Emp
fangskanal KH an den Entzerrer angeschlossen. Mit Hilfe
der Testfolge T erfolgt die Einstellung (P) des Entzer
rers. Bei dieser Entzerrereinstellung werden das Daten
paket D samt Redundanz R entzerrt (E). Mittels eines
Bitfehlererkennungsverfahrens wird eine Qualitätsprüfung Q
vorgenommen. Bei Erkennen eines Bitfehlers oder bei Über
schreiten einer vorgebbaren Bitfehlermenge wird auf zu
geringe Empfangsqualität der Signale in dieser Polarisa
tion entschieden. Bei als richtig bzw. zuverlässig beur
teilten Daten wird dementsprechend auf ausreichende Emp
fangsqualität entschieden. Die beiden Fälle sind in der
Abbildung durch Q = 1 (Daten zuverlässig) und Q = 0 (Daten
falsch) unterschieden. Im anderen Empfangskanal KV werden
die digitalisierten, aber nicht entzerrten Signale des
gleichen Rahmens, der im Kanal KH entzerrt und auf Emp
fangsqualität geprüft wird, zwischengespeichert (SP).
Bei positivem Ergebnis der Qualitätsprüfung(Q = 1) werden
im Kanal KH die Daten ausgegeben (L) und die Signale des
nächsten Rahmens in gleicher Weise (neu adaptierte Ent
zerrereinstellung P, Entzerrung E, Qualitätsprüfung Q)
bearbeitet. Im nicht an den Entzerrer angeschlossenen
Kanal KV werden die zwischengespeicherten Signale gelöscht
bzw. durch die neu eintreffenden Signale des nächsten
Rahmens überschrieben.
Bei negativem Ergebnis der Qualitätsprüfung (Q = 0) wird
der Entzerrer auf den anderen Kanal KV umgeschaltet (U).
Die zwischengespeicherten Signale werden nun nachträglich
entzerrt und der Qualitätsprüfung unterzogen. Der Ent
zerrer bleibt solange an den Kanal KV angeschlossen, bis
sich in diesem Kanal ein negatives Ergebnis bei der Quali
tätsprüfung ergibt. Während der Kanal KV an den Entzerrer
angeschlossen ist, werden die Signale im Kanal KH rahmen
weise zwischengespeichert, wie beschrieben. Bei Auftreten
eines negativen Ergebnisses der Qualitätsprüfung (Q = 0)
im Kanal KV wird wieder auf den Kanal KH zurückgeschaltet.
Da außer an den Umschaltstellen immer nur die Signale
eines Kanals bearbeitet werden, ergibt sich ein gegenüber
einer Empfangsanlage mit nur einem Kanal nur geringfügig
höherer Auswerteaufwand, während die Wahrscheinlichkeit
einer zuverlässigen Signalentzerrung wesentlich gesteigert
wird.