DE3537149A1 - Nachrichtenuebertragungssystem - Google Patents

Description

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Nachrichtenübertragungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Frequenzsprung-Nachrichtenübertragungssysteme. Derartige Systeme werden insbesondere beim Mobilfunk mit relativ geringem Verkehrsaufkommen eingesetzt.

Bei einem Frequenzsprungsystem wird die Trägerfrequenz sprunghaft geändert. Die Sprünge erfolgen in einem von einer Codefolge abhängigen und zu dieser Codefolge synchronen Muster. Es entsteht dadurch ein sogenanntes Sprungmuster, das durch die zeitliche Aufeinanderfolge bestimmter, unterschiedlicher Frequenzen charakterisiert ist. Die Zeit, für die auf einer einzelnen Frequenz verweilt wird, heißt "Chip". Die zu übertragende Nachricht ist in der Codefolge enthalten (Codemodulation) oder in der jeweiligen Frequenz des Trägers (FSK oder Frequenzumtastmodulation) enthalten.

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Zur Demodulation der Nachricht synchronisiert der Empfänger zuerst seine CodefoLge mit der des Empfangssignals. Danach wird durch Korrelation der Codefolgen und Demodulation die gesendete Nachricht zurückgewonnen. Details sind in "Spread Spectrum Systems" von R.C. Dixon, John Wiley S Sons, Inc. 1976 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Nachrichtenübertragungssystem anzugeben, das nicht nur gegen Schwunderscheinungen, wie sie beispielsweise beim Mobilfunk, bei Satelliten- und Scatterübertragungen vorkommen, sondern auch gegen Störer resistent ist.

Diese Aufgabe ist durch ein Nachrichtenübertragungssystem gelöst, daß die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur erläutert, die ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems darstellt.

Die Figur zeiat Blockschaltbilder zweier gleicher Sende/Empfanqsgeräte A, B die in beiden Richtungen Nachrichten austauschen können. Der Sendeteil jedes Sende/Empfangsgeräts, nachfolgend Funkgerät genannt, enthält einen PN-Generator 1, der durch eine Uhr 2 gesteuert wird, und eine zufällige Folge von ein-aus-Impulsen erzeuqt, die binäre Zahlen darstellen, die einem Mikroprozessor 3 zuqeführt sind. Geeignete PN-Generat οren sind in der US-PS 4,142,240 beschrieben. Der Mikroprozessor 3 enthält einen Speicher, in dem die für den jeweiligen Anwendungsfall gewählten Frequenzen des Frequenzsprungsystems

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gespeichert sind. Anhand der binären ZahLen wählt der Mikroprozessor 3 die gewünschte Frequenz aus und steLlt einen Synthesizer 4 durch ein entsprechendes Signal auf die gewünschte Frequenz ein. Als Synthesizer 4 kann jeder bekannte programmierbare Synthesizer verwendet werden. Die Frequenz des Synthesizers 4 ist einem Modulator 5 zugeführt, der ein mechanischer Schalter sein kann, bevorzugt aber ein elektronischer Schalter ist.

Die zu übertragende Nachricht wird in einem Codierer 6 in ein binäres ein-aus-Signa I umgewandelt, das den Modulator 5 steuert, und zwar bewirkt eine logische "Eins" ein Verbinden des Synthesizers 4 mit einer Sendestufe 7 die mit einer Antenne S verbunden ist, so daß ein Signal vom Funkgerät A zum Funkgerät B gesendet, und eine logische "Null" bewirkt eine Trennung des Synthesizers 4 von der Sendestufe 7, so daß kein Signal gesendet wird.

Das System verwendet somit zur Nachrichtenübertragung ein ein-aus-moduliertes Signal, dessen Frequenz sich zufällig und sprunghaft ändert.

Iii Empfangsteil des Funkgeräts wird das von einer Antenne 9 aufgefangene Empfangssignal einem HF-Verstärker 10 zugeführt, dem ein schnelles Breitbandfilter 11 nachqeschaltet ist. Das Breitbandfilter 11 kann ein abgestimmtes HF-Bauteil mit abgestimmten kapazitiven und/oder induktiven Kreisen sein, das durch einen Mikroprozessor 12 gesteuert ist. Der Mikroprozessor 12 hat denselben Datensatz gespeichert wie der Mikroprozessor 3. Er ist durch einen PN-Generator 13 gesteuert, der dieselbe zufällige Folge von ein-aus-Impu Isen liefert wie der PN-Generator 1.

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Der Mikroprozessor 12 wählt den jeweils passenden, abgestimmten Kreis des Breitbandfilters 11 aus um das ein-ausmodulierte Signal, dessen Freauenz sich sorunghaft ändert, zu empfangen.

Das Breitbandfilter 11 kann auch ein schnelles Transversalfilter gemäß der US-PS 4,164,628 sein. In diesem Fall enthält der im Mikroprozessor 12 gespeicherte Datensatz die die entsprechenden Frequenzen bestimmenden Filterkoeffizienten des Transversalfilters.

Dem Breitbandfilter 11 ist ein Spitzenwertdetektor 14 mit zwei Ausgängen nachgeschaltet. An den einen Ausgang ist eine Schaltung 15 zur automatischen Verstärkungsregelung des HF-Verstärkers 10 angeschlossen, die außerdem den Mikroprozessor 12 über die Größe des am Ausgang des Breitbandfilters 11 auftretenden Signals informiert. Dem anderen Ausgang des Spitzenwertdetektors 14, der mit dem Ausgang des Breitband filters 11 identisch ist, ist ein Schwellwertschaltkreis 16 mit zwei Amplitudenschwellwerten nachgeschaltet. Die Größen der Amp Iitudenschwe I Iwerte wird fortlaufend vom Mikroprozessor 12 auf die richtigen Werte eingestellt und zwar in Abhängigkeit von der von der Schaltung 15 zur automatischen Verstärkungsregelung gelieferten Information und von der erwarteten Frequenz des Empfangssignals.

Der SchweIIwertscha Itkreis 16 läßt alle Signale, die kleiner als der untere Schwellwert oder größer als der obere Schwellwert sind nicht hindurch, da angenommen wird, daß es sich bei derartigen Signalen um Rauschen bzw. Störsignale handelt. Alle anderen Signale werden vom Schwellwertschaltkreis 16 hindurchgelassen, sofern nicht

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gleichzeitig zwei frequenz- und amplitudenmäßig "passende" Signale auftreten, die als Empfängersignal mit "passendem" Störsignal interpretiert und beide ebenfalls nicht durchgelassen werden. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Störsicherheit der übertragung erreicht.

Dem Schwe I IwertschaLtkreis 16 ist ein Decodierer 17 nachgeschaltet. Der Codierer 6 verwendet beispielsweise einen Konvo lutional-, Reed-Solomon oder einen BCH-Code. Der Decodierer 17 arbeitet nach demselben Prinzip wie der Codierer 6 und korrigiert Fehler, die durch Störungen, Schwunderscheinungen oder Interferenzen hervorgerufen sind. Wegen der sich zufällig, sprunghaft ändernden Trägerfrequenz werden lange Zeichenketten vermieden, die einer Fehlererkennung oder -korrektur nicht zugänglich wären.

Eine grobe Synchronisation des Systems ist durch die sehr genauen Uhren 2 bzw. 18 der Funkgeräte A und B erreicht. Die Uhren werden einmal am Tag zu genau demselben Zeitpunkt gestellt und Laufen mit genau derselben Frequenz.

Aufgrund der Übertragungseigenschaften des Funkweges zwischen den Antennen 8, 9 kann eine Phasen- oder Zeitverschiebung zwischen den Ausgangssignalen der PN-Generatoren 1 und 13 und somit auch zwischen der zufälligen Frequenzfolge, die von der Antenne 9 empfangen wird, und der, die vom PN-Generator 13 geliefert wird, auftreten. Diese Verschiebung wird durch einen Synchronisationsnachführkreis 19 festgestellt, der an den Ausgang des SchweIIwertscha Itkreises 16 angeschlossen ist, und der die Taktimpulse der Uhr 18 an den PN-Generator 13 weiterleitet. Bei Vorliegen einer Verschiebung unterdrückt der Synchronisationsnachführkreis 19 die entsprechende Anzahl von TaktimpuIsen, so daß der PN-Generator 13 den Mikroprozessor 12 und somit auch das Breitbandfilter 11 synchron mit den Frequenzsprüngen des Empfangssignals steuert.

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Claims (1)

1. 3537U9

   INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC
   CORPORATION, NEW YORK

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   Patentanspruch

   Ι Frequenzsprungnachrichtenübertraqunqssyst em mit mindestens zwei Sende/Empfangsqeräten,

   die sendeseitig einen ersten Pseudorauschgenerator, einen Mikroprozessor und einen Frequenzsynthesizer zur Erzeuqunq von in einer zufälligen Folge sprinqenden Sendefrequenzen enthalten, sowie sendeseitig einen Codierer und einen Modulator zur Umwandlung einer Nachricht in eine Folge von] ei n-aus-Impu Isen und Modulation der Sendefrequenzen mit', dieser ein-aus-Folge enthalten, j

   und die empfangsseitig einen zweiten Pseudorauschge- j

   ι nerator, einen zweiten Mikroprozessor und ein Breitband-\ filter zur Abstimmung auf die in einer zufälligen Folge .' springenden Empfangsfrequenzen sowie einen Schwellwert- \ schaltkreis zur Demodulation und einen Decodierer enthalten, wobei der zweite Pseudorauschgenerator mittels eines Synchronisationsnachführkreises auf die Folge der Empfanqsfrequenzen synchronisiert ist.

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