DE3536169C2 - Verfahren zur Entzerrung von Kurzwellensignalen - Google Patents

Description

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 K_H bzw. K_V 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 K_H und K_V.

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 K_H 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 K_V werden die digitalisierten, aber nicht entzerrten Signale des gleichen Rahmens, der im Kanal K_H entzerrt und auf Emp­ fangsqualität geprüft wird, zwischengespeichert (SP).

Bei positivem Ergebnis der Qualitätsprüfung(Q = 1) werden im Kanal K_H 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 K_V 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 K_V umgeschaltet (U). Die zwischengespeicherten Signale werden nun nachträglich entzerrt und der Qualitätsprüfung unterzogen. Der Ent­ zerrer bleibt solange an den Kanal K_V angeschlossen, bis sich in diesem Kanal ein negatives Ergebnis bei der Quali­ tätsprüfung ergibt. Während der Kanal K_V an den Entzerrer angeschlossen ist, werden die Signale im Kanal K_H rahmen­ weise zwischengespeichert, wie beschrieben. Bei Auftreten eines negativen Ergebnisses der Qualitätsprüfung (Q = 0) im Kanal K_V wird wieder auf den Kanal K_H 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.

Claims (5)

1. Verfahren zur rahmenweisen Entzerrung von über eine Funkverbindung mit zeitvarianten Übertragungseigenschaften empfangenen Kurzwellen­ signalen, die in Datenrahmen organisiert sind, wobei die Datensigna­ le über zwei orthogonal polarisierte Antennen mit jeweils einem Emp­ fangskanal empfangen, rahmenweise entzerrt und auf ihre Empfangsqua­ lität geprüft werden, dadurch gekennzeichnet,

• - daß nur ein Entzerrer vorgesehen ist,
• - daß jeweils nur einer der Kanäle an den Entzerrer angeschlossen ist,
• - daß die Datensignale des jeweils an den Entzerrer angeschlossenen Kanals entzerrt werden,
• - daß die über den jeweils nicht an den Entzerrer angeschlossenen anderen Kanal empfangenen Datensignale des gleichen Datenrahmens bis zum Abschluß der Qualitätsprüfung zwischengespeichert werden,
• - daß bei Unterschreiten einer vorgebbaren Qualitätsschwelle in dem an den Entzerrer angeschlossenen Kanal der Entzerrer auf diesen anderen Kanal umgeschaltet wird und die zwischengespeicherten Da­ tensignale dieses Kanals entzerrt werden und
• - daß dieser andere Empfangskanal so lange an den Entzerrer ange­ schlossen bleibt, bis die Empfangsqualität der über diesen Kanal empfangenen Datensignale die Qualitätsschwelle unterschreitet, woraufhin der Entzerrer wieder umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Empfangsqualität ein Bitfehlererkennungs­ verfahren angewandt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rahmen Redundanzbits aufweist, die zur Bitfehler­ erkennung herangezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß bereits bei Erkennen eines einzigen Bitfehlers auf Unterschreiten der Qualitätsschwelle entschieden wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Umschalten des Entzerrers und Entzerrung der zwischengespeicherten Datensignale auch diese auf ihre Empfangsqualität untersucht werden und bei Unterschreiten der Qualitätsschwelle in diesem Kanal ein Bit-zu-Bit-Vergleich der beiden Kanäle durchgeführt wird