DE3820454A1 - Flaechen-nachrichtenuebertragungs-system - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Flächen-Nachrichtenübertra
gungs-System und insbesondere ein System für die Verwendung bei
der Nachrichtenübertragung auf einem Schlachtfeld zwischen auf
Fahrzeugen angeordneten Radiostationen.
Bekannte Schlachtfeld-Nachrichtenübertragungs-Systeme
sehen eine kontinuierliche Mehrkanal-Punkt-zu-Punkt-Sendung von
Sprache vor, die aus Sicherheitsgründen unter Verwendung von
Hochgeschwindigkeits-Digitaltechniken verschlüsselt wird. Ein
typisches System dieser Art ist beschrieben in "International
Defence Review" Vol. 15, Nr. 9, 1982, Seiten 1216 bis 1218. Die
großen Bandbreiten, die aus Sicherheitsgründen bei Sprachübertra
gung benötigt werden, erfordern die Verwendung von Frequenzen in
den UHF- und den unteren SHF-Bändern, deren Ausbreitung auf
Sichtweite begrenzt ist. Dementsprechend werden Zwischen-Relais
stationen benötigt, die ein sogenanntes "verknotetes" System bil
den, um eine ausreichende Flächen-Überdeckung zu erzielen.
Diese bekannten Systeme haben eine Reihe von Nachtei
len. Insbesondere wird ein beträchtlicher Aufwand an Arbeits
kräften und Ausrüstung benötigt, um die Zwischenstationen zu
erstellen und zu betreiben, wodurch solche Systeme verhältnismä
ßig teuer werden. Sie sind außerdem verwundbar in bezug auf Ab
hören, Störung und physikalische Angriffe, und sie verwenden mehr
Sendefrequenzen und größere Bandbreiten als notwendig sind, um
Daten zu Sensoren von Waffensystemen, für Nachrichtensysteme und
logistische Rechnersysteme auszusenden.
Schmalband-Datensysteme, die keine Sprachübertragung
verwenden, können über größere Entfernungen senden als die be
kannten Schlachtfeld-Systeme. Bekannte Schmalband-Datensysteme
sind im allgemeinen Punkt-zu-Vielpunkt-"Simplex Netz"-Systeme,
bei denen die Nachrichtenübertragung verhältnismäßig langsam bei
verzögertem Ansprechen sein kann, und bei denen die Nachrichten
durch Kollidieren mit Nachrichten auf derselben Frequenz ver
stümmelt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Flächen-Nachrichtenübertragungs-System zu schaffen, das die er
wähnten Nachteile der bekannten Systeme vermeidet und daher ins
besondere für die Anwendung für militärische Zwecke geeignet ist.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß das System mehrere Radiostationen aufweist, von denen
jede Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer entsprechenden
vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder
mehreren der anderen Stationen sowie Mittel zum Empfang von
Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren
der anderen Stationen enthält, daß die Stationen so ausgebildet
sind, daß sie Signale gleichzeitig auf ihren zugeordneten Fre
quenzen während einer vorgegebenen Zeitperiode aussenden und
gleichzeitig Signale auf den unterschiedlichen Frequenzen von den
anderen Stationen empfangen, und daß jedes der Signale ein oder
mehrere Datenpakete enthält, die jeweils an eine oder mehrere
Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.
Vorzugsweise enthält das System Mittel, um die ent
sprechenden, den Stationen zugeordneten Sendefrequenzen und dem
entsprechend die Frequenzen, die von den Stationen empfangen wer
den können, zu ändern.
Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung eine
Radiostation für die Verwendung in einem Flächen-Nachrichten
übertragungs-System vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Station Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer vorgegebenen,
der Station zugeordneten Frequenz und Mittel zum Empfangen von
Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren
anderen Stationen in dem System enthält, und daß jedes ausgesen
dete Signal ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die an eine oder
mehrere andere Stationen in dem System adressiert sind.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind Antennen
mit hohem Gewinn für die Sendung und den Empfang vorgesehen, um
ein Rundum-Ansprechen im Azimut, aber nur einen schmalen Ansprech
winkel in der Höhe zu erreichen.
Bei einer anderen Ausführungsform sind zwei mobile
Sender entfernt von der Station vorgesehen, um abwechselnd zu
senden. Während der eine Sender sendet, kann der andere bewegt
werden, so daß jede Sendung von einem neuen Ort erfolgt.
Ferner werden die Daten vorzugsweise vor der Sendung
verschlüsselt und in den Empfänger-Stationen entschlüsselt.
Die vorliegende Erfindung ergibt im Vergleich zu den
üblichen Systemen die folgenden Vorteile:
- 1. Man erhält eine wirksamere Spektrum-Verwendung und daher eine größere Verkehrs-Kapazität und/oder vermin derte Sendezeiten als Folge der Aussendung von adres sierten Datenpaketen anstatt von Sprache.
- 2. Der Sendebereich kann auf 80 bis 100 km bei übli chem Terrain erhöht werden, so daß die Notwendigkeit für Zwischen-Relaisstationen wie bei den üblichen Schlachtfeld-Nachrichtenübertragungs-Systemen (die üb licherweise einen Bereich von 60 × 80 km abdecken) ent fällt, indem beispielsweise Antennen mit hohem Gewinn verwendet werden und die Sendung mit einer schmalen Hochfrequenz-Bandbreite erfolgt.
- 3. Eine beträchtliche Einsparung ergibt sich hinsicht lich der Arbeitskräfte und der Ausrüstung infolge des Entfallens der Relaisstationen und zum Schalten von Verbindungen in solchen Stationen, was durch geeignete Adressierung jedes Datenpakets ersetzt wird.
- 4. Es ergibt sich eine beträchtliche Verminderung in der Zahl der benötigten Frequenzen gegenüber einem ver knoteten System. Beispielsweise werden bei einem System gemäß der vorliegenden Erfindung für 20 Stationen 20 Frequenzen benötigt anstelle von mindestens 126 Fre quenzen, wenn in einem verknoteten System 30 Zwischen stationen eingesetzt werden.
- 5. Die Sicherheit gegen Abhören, Stören und physikali sche Angriffe wird als Folge der Aussendung von Daten stößen auf unvorhersagbaren Frequenzen von unvorhersag baren Orten und des Entfallens von verwundbaren Relais stationen verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Radiostation für die Verwendung in einem
System gemäß einer Ausführungsform der Erfin
dung und
Fig. 2 eine Empfangs- und Datenverarbeitungs-
Steueranordnung für das in Fig. 1 dargestell
te Ausführungsbeispiel.
Eine Radiostation 1 in Fig. 1 ist eine von einer Anzahl
von identischen Stationen in einem Flächen-Nachrichtenübertra
gungs-System. Die Radiostation 1 enthält ein Empfänger-Antennen-
System 2, das auf direkte Sendungen von jeder der anderen Radio
stationen des Systems anspricht, von denen eine Station 3 mit
zwei entfernten Sendern 4 und 5 dargestellt ist, die abwechselnd
arbeiten, d.h. einer kann bewegt werden, während der andere sen
det. Das Antennen-System 2 gibt Signale an eine Empfängerbank 6
ab, wobei jeder Empfänger auf die laufende Sendefrequenz einer
entsprechenden anderen Radiostation in dem System anspricht. Die
empfangenen Signale, die an eine bestimmte Station adressierte
Datenpakete umfassen, werden in einem Entschlüsselungsabschnitt 7
und in einen Schaltabschnitt 8 verarbeitet, was nachfolgend noch
näher anhand von Fig. 2 beschrieben wird. Nach der Verarbeitung
werden die Datenpakete entweder einer Datenbank 9 oder einer der
Arbeitsstationen 10 zugeführt oder zurückgewiesen, was von dem
Adressaten jedes Pakets abhängt. Daten von der Datenbank 9 oder
einer der Arbeitsstationen 10 zur Aussendung an spezifizierte
Adressen werden verarbeitet und in dem Schaltabschnitt 8 gespei
chert, um von einem der beiden entfernten Sender 11, 12 während
einer oder mehrerer aufeinanderfolgender Sendeperioden ausgesen
det zu werden. Vorzugsweise können in dem System 20 Radiostatio
nen über einer Fläche von 60 × 80 km verteilt sein.
Bei der Anordnung in Fig. 2 enthält das Empfänger-
Antennen-System 2 drei Breitbandelemente 21, 22, 23 mit hohem
Gewinn, die voneinander einen Abstand von etwa 10 Wellenlängen
haben, um ein Dreieck zu bilden. Diese Anordnung stellt sicher,
daß Schwund in den empfangenen Sendungen nicht gleichzeitig in
allen Antennenelementen auftritt. Jedes Antennenelement besitzt
eine Rundum-Ansprechcharakteristik im Azimut, während nur ein
minimaler Ansprechwinkel in der Vertikalen vorhanden ist, wodurch
der hohe Gewinn erzielt wird. Da die Empfänger passiv sind, ist
es nicht erforderlich, das Empfänger-Antennen-System entfernt von
der Station anzuordnen.
Die Empfängerstation 24 enthält drei Hochfrequenz-
Vielfach-Koppler 25A, 25B, 25C, um das entsprechende Antennenele
ment 21, 22, 23 an drei identische Empfängerbanken 6A, 6B, 6C
anzupassen. Hochfrequenzsignale werden in jedem Empfänger mittels
eines programmierbaren Frequenz-Synthesisers 26 demoduliert, der
als lokaler Oszillator arbeitet. Die drei demodulierten Ausgänge
jedes Empfangskanals (einer pro Antennenelement) werden in einem
Diversity-Kombinator 27 kombiniert, und die kombinierten Ausgänge
jedes Kanals werden bei 7 entschlüsselt, nachdem eine notwendige
Vorwärts-Fehler-Korrektur vollendet worden ist.
Vorzugsweise sind neunzehn Arbeitskanäle und ein Moni
torkanal für den örtlichen Sender vorgesehen, aber in Fig. 2 sind
nur sieben dargestellt. Eine Daten-Qualitätsprüfung kann für je
den Kanal durch eine visuelle Speicheranzeigeeinheit 28 durchge
führt werden.
Die demodulierten, fehlerkorrigierten und entschlüssel
ten Signale in den Kanälen werden dem Schalter 8 zugeführt, wo
die Daten sortiert und - wenn sie in geeigneter Weise adressiert
sind - zu einer der Arbeitsstationen 10 oder der Datenbank 9
gesendet. Nicht geeignet adressierte Daten werden zurückgewiesen.
Jede Arbeitsstation oder Datenbank wird von einem Assembler-
Dissembler 29 unterstützt, der Datenpakete zusammenfügt oder zer
legt, und der den Empfang einer zusammengefügten Nachricht bestä
tigen oder eine Wiederaussendung verlangen kann.
Daten-Nachrichten von den Arbeitsstationen 10 oder der
Datenbank 9 werden in dem Assembler-Dissembler 29 zu Paketen zu
sammengefügt und zum Schalter 8 geleitet, wo sie zur Datenbank 9
oder zu einer anderen Arbeitsstation 10 gesendet werden, wenn sie
örtlich adressiert sind, oder sie sind bereit für die nächste
Aussendung. Bei der nächsten Sendeperiode werden die gespeicher
ten Daten einem der beiden entfernten Sender 11 oder 12 über eine
On-Line-Verschlüsselungsvorrichtung 30 zugeleitet.
Eine Sende-Steuervorrichtung und ein Systemtaktgeber
31, der mit gleichen Taktgebern in jeder der anderen Stationen
synchronisiert ist, steuert über einen programmierbaren Sende-
Frequenz-Synthesiser 32 die Zeiten und Frequenzen, bei denen Sen
dungen erfolgen, sowie die Kanaleinstellungen des programmierba
ren Empfangs-Frequenz-Synthesisers 26, so daß jede Empfängerbank
6 auf die Demodulations-Hochfrequenzsignale abgestimmt ist, die
von anderen Radiostationen auf den laufend zugeteilten entspre
chenden Frequenzen gesendet werden.
Auf diese Weise können die jeder Station zugeordneten
Sende- und Empfangs-Frequenzen in dem System gleichzeitig in
regelmäßigen Intervallen geändert werden, um Abhören, Stören und
physikalische Angriffe zu vermeiden.
Es ist zweckmäßig, die Haupt-Radiostation auf vier Fahrzeu
gen innerhalb des Schlachtfeldgebietes anzuordnen; ein Fahrzeug
trägt die Empfängerstation 24, den Empfangs-Frequenz-Synthesiser
26 und den Entschlüsseler 7; ein anderes Fahrzeug trägt die
Schaltanordnung 8, den Verschlüsseler 30 und die Sende-Steuervor
richtung mit dem Taktgeber 31; und die beiden anderen Fahrzeuge
tragen jeweils einen der Sender 11 und 12 mit ihren entspre
chenden Frequenz-Synthesisern 32, 33. Es sind auch noch weitere
Fahrzeuge vorhanden, die jeweils eine oder mehrere der Arbeits
stationen 10 und die Datenbank 9 tragen. Die die Empfängerstation
und den Schalter tragenden Fahrzeuge können durch vielpaarige
Kabel verbunden sein, die die in den verschiedenen Empfängerkanä
len empfangenen Daten führen. Die Arbeitsstationen können eben
falls mit dem den Schalter tragenden Fahrzeug durch datenführende
Kabel verbunden werden. Das den Schalter tragende Fahrzeug kann
mit den die Sender tragenden Fahrzeugen durch Kabel verbunden
werden, die Daten zusammen mit einem Steuersignal zu dem Sende-
Frequenz-Synthesiser führen. Das den Schalter tragende Fahrzeug
kann ferner mit dem die Empfängerstation tragenden Fahrzeug durch
Kabel verbunden sein, die ein Steuersignal zu dem Empfangs-Fre
quenz-Synthesiser führen.
Claims (8)
1. Flächen-Nachrichtenübertragungs-System, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieses mehrere Radiostationen aufweist, von denen
jede Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer entsprechenden
vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder
mehreren der anderen Stationen sowie Mittel zum Empfang von
Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren
der anderen Stationen enthält, daß die Stationen so ausgebildet
sind, daß sie Signale gleichzeitig auf ihren zugeordneten Fre
quenzen während einer vorgegebenen Zeitperiode aussenden und
gleichzeitig Signale auf den unterschiedlichen Frequenzen von den
anderen Stationen empfangen, und daß jedes der Signale ein oder
mehrere Datenpakete enthält, die jeweils an eine oder mehrere
Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
System ferner Mittel enthält, um die entsprechenden, den Statio
nen zugeordneten Sendefrequenzen und dementsprechend die Frequen
zen, die von den Stationen empfangen werden können, zu ändern.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Antennen mit hohem Gewinn für die Sendung und den Empfang
vorgesehen sind, um ein Rundum-Ansprechen im Azimut, aber nur
einen schmalen Ansprechwinkel in der Höhe zu erreichen.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß dieses zwei mobile Sender entfernt von der
Station enthält, um abwechselnd zu senden.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel zur Verschlüsselung der Daten vor der
Aussendung und Mittel zur Entschlüsselung an den Empfängersta
tionen vorgesehen sind.
6. Radiostation für die Verwendung in einem Flächen-Nach
richtenübertragungs-System, dadurch gekennzeichnet, daß die Sta
tion Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer vorgegebenen,
der Station zugeordneten Frequenz und Mittel zum Empfangen von
Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren
anderen Stationen in dem System enthält, und daß jedes ausgesen
dete Signal ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die an eine oder
mehrere andere Stationen in dem System adressiert sind.
7. Verfahren zum Betrieb eines Flächen-Nachrichtenüber
tragungs-Systems mit mehreren Radiostationen, gekennzeichnet
durch die Schritte: Aussenden von Signalen auf einer entsprechen
den vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder
mehreren anderen Stationen und Empfangen der Signale auf ver
schiedenen Frequenzen von einer oder mehreren der anderen Sta
tionen, Aussenden der Signale von den Stationen gleichzeitig auf
ihren zugeordneten Frequenzen während einer vorgegebenen Zeitpe
riode und gleichzeitiges Empfangen von Signalen auf unterschied
lichen Frequenzen von den anderen Stationen, wobei jedes Signal
ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die jeweils an eine oder
mehrere Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die entsprechenden, den Stationen zugeordneten Sendefrequenzen
und dementsprechend die Frequenzen, die von den Stationen empfan
gen werden können, geändert werden.
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