DE3854338T2 - System zur Laufzeiterfassung unter Verwendung einer festgestellten Phasendifferenz zwischen einem gesendeten und einem empfangenen Zwischenträger. - Google Patents

System zur Laufzeiterfassung unter Verwendung einer festgestellten Phasendifferenz zwischen einem gesendeten und einem empfangenen Zwischenträger.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laufzeiterfassungssystem zum Feststellen der Laufzeit eines über einen Übertragungsweg gesendeten Signals oder einer Laufzeitdifferenz zwischen verschiedenen Übertragungsstrecken oder - wegen und insbesondere ein System mit einer verbesserten Genauigkeit.
  • In einem mobilen Kommunikationssystem ist es erforderlich, die aktuelle Position eines beweglichen Objekts, wie beispielsweise eines Luftfahrzeugs, zu bestimmen. Um die aktuelle Position zu bestimmen, sendet das Luftfahrzeug oder eine Basisstation ein Signal über verschiedene Signalübertragungswege. Es wird eine Laufzeitdifferenz über die verschiedenen Übertragungswege bestimmt und daraus werden der Abstand zwischen dem Luftfahrzeug und der Basisstation und die aktuelle Position des Luftfahrzeugs berechnet.
  • Andererseits kann der Abstand zwischen dem System und einem Ziel auch durch ein Radarsystem gemessen erden, indem die Zeitdauer vom Aussenden eines Signals bis zum Eintreffen des durch das Ziel reflektierten Signals festgestellt wird.
  • Bei einem in einem mobilen Kommunikationssystem verwendeten Laufzeiterfassungssystem (vergl. "Propose of Hybrid System for Communications and Radio Determination using Two Geostationary Satellites" von Morikawa et al., The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, SANE 88-21, 26. Aug. 1988, Seiten 39-44) moduliert eine Sendestation einen Träger durch eine Folge von durch ein Taktsignal digitalisierten Sendedaten in ein moduliertes Signal und überträgt das modulierte Signal als Sendesignal über verschiedene Übertragungswege zu einer Empfangsstation. Die Empfangsstation empfängt das Sendesignal über die verschiedenen Übertragungswege als verschiedene Empfangssignale und reproduziert die Sendedaten und das Taktsignal als verschiedene reproduzierte Sendedaten und verschiedene reproduzierte Taktsignale. Eine Differenz der Bitnummer zwischen den verschiedenen reproduzierten Sendedaten und eine Zeitdifferenz zwischen den verschiedenen reproduzierten Taktsignalen werden erfaßt. Die Laufzeitdifferenzen der verschiedenen Übertragungswege werden aus der festgestellten Differenz der Bitnummer und der festgestellten Zeitdifferenz berechnet.
  • Beim Radarsystem sendet das Radar das modulierte Signal als emittiertes Signal aus und empfängt das durch ein Ziel reflektierte emittierte Signal als Einpfangssignal. Das Radarsystem reproduziert die Sendedaten und das Taktsignal aus dem empfangenen Signal als reproduzierte Folge von Sendedaten und als reproduziertes Taktsignal und vergleicht die reproduzierte Folge von Sendedaten und das reproduzierte Taktsignal mit der Folge von Sendedaten und dem Taktsignal, um Zeitdifferenzen dazwischen als Laufzeit des Sendesignals zwischen dem Radar und dem Ziel festzustellen. Daher wird der Abstand vom Radar zum Ziel aus der festgestellten Laufzeit berechnet.
  • Im herkömmlichen Laufzeiterfassungssystem ist das Sendesignal jeder während der Übertragung über die Übertragungswege auftretenden Störung ausgesetzt. Dadurch weist das reproduzierte Taktsignal eine Jitterkomponente oder eine Verzerrung auf. Daher ist die Genauigkeit der festgestellten Zeit durch die Jitterkompnente begrenzt.
  • In der US-A-3988734 wird ein Verfahren und ein System zum Lokalisieren einer Position beschrieben, wobei mehrere Frequenznormalvorrichtungen an der gleichen Anfangsposition synchronisiert oder bezüglich der Phase verglichen werden. Zwei von drei Frequenznormalvorrichtungen sind in einer zweidimensionalen Ausführung an Sendestationen auf einer bekannten Basislinie angeordnet. Die dritte Vorrichtung ist an einer (dritten) Empfangsstation angeordnet, die Signale von den beiden Sendestationen empfängt.
  • Dieses Dokument bezieht sich auf eine Erfassung von Laufzeiten von verschiedenen Sendestationen zu einer Empfangsstation. Die Zeiten werden aus der Phasendifferenz zwischen der reproduzierten Hauptträgerkomponente und der Hauptträgerstation und zwischen dem reproduzierten Takt und dem bezüglich der Sendestation synchronisierten Takt an der Empfangsstation erhalten.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die durch die Ansprüche 1 und 15 definiert ist, ein Laufzeiterfassungssystem bereitzustellen, wobei die Laufzeit mit verbesserter Genauigkeit festgestellt werden kann.
  • Ferner wird ein Laufzeiterfassungssystem bereitgestellt, bei dem kein komplizierter und umfangreicher Schaltungsaufbau verwendet werden muß.
  • Ferner wird eine im Laufzeiterfassungssystem verwendete, verbesserte Sendestation und eine im Laufzeiterfassungssystem verwendete, verbesserte Empfangstation bereitgestellt.
  • Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine im Laufzeiterfassungssystem verwendete Sendestation. Die Sendestation weist auf: eine Modulationseinrichtung zum Modulieren eines Hauptträgersignals durch eine Folge von Sendedaten in ein sendemoduliertes Signal, wobei die Sendedaten durch ein Referenztaktsignal mit einer Referenztaktfrequenz digitalisiert werden, und eine Sendeeinrichtung zum Übertragen des sendemodulierten Signals über erste bis M-te Übertragungswege mit ersten bis M-ten Laufzeiten als erste bis M-te Sendesignale, wobei M eine vorgegebene ganze Zahl darstellt, die nicht kleiner als Zwei ist, an eine Empfangsstation des Laufzeiterfassungssystems. Die Empfangsstation dient zum Empfangen des ersten bis M-ten Sendesignals, um Differenzen zwischen den ersten bis M-ten Laufzeiten festzustellen. In der erfindungsgemäßen Sendestation weist die Modulationseinrichtung auf: eine Vormodulationseinrichtung zum Modulieren eines Sende-Zwischenträgersignals mit einer vorgegebenen Zwischenträgerfrequenz durch die Sendedaten in ein vormoduliertes Signal, wobei die vorgegebene Zwischenträgerfrequenz höher ist als die Referenztaktfrequenz, eine Hauptmodulationseinrichtung zum Amplitudenmodulieren des Hauptträgersignals durch das vormodulierte Signal in ein hauptmoduliertes Signal, und eine Einrichtung zum Zuführen des hauptmodulierten Signals als das sendemodulierte Signal zur Sendeeinrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine im Laufzeiterfassungssystem verwendete Empfangsstation, wobei das Laufzeiterfassungssystem aufweist: eine Sendestation zum Übertragen eines sendemodulierten Signals über erste bis M- te Übertragungswege als erste bis M-te Sendesignale, wobei M eine vorgegebene ganze Zahl ist, die nicht kleiner als Zwei ist, wobei das sendemodulierte Signal durch Modulieren eines Hauptträgersignals durch ein vormoduliertes Signal erzeugt wird, in das ein Sende-Zwischenträgersignal mit einer vorgegebenen Zwischenträgerfrequenz durch eine Folge von Sendedaten moduliert wird, die durch ein Referenztaktsignal mit einer Referenztaktfrequenz digitalisiert werden, wobei die vorgegebene Zwischenträgerfrequenz höher ist als die Referenztaktfrequenz. Die Empfangsstation weist auf: eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der ersten bis M-ten Sendesignale über die ersten bis M-ten Übertragungswege mit ersten bis M-ten Laufzeiten, um erste bis M-te Empfangssignale zu erzeugen, erste bis M-te Demodulationseinrichtungen zum Demodulieren der ersten bis M-ten Empfangssignale in erste bis M-te demodulierte Signale und eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der ersten bis M-ten demodulierten Signale in eine Kombination von Differenzen zwischen den ersten bis M-ten Laufzeiten.
  • In der Empfangsstation dienen die ersten bis M-ten Demodulationseinrichtungen dazu, zu veranlassen, daß die ersten bis M-ten demodulierten Signale als eine Reproduktion der Folge von Sendedaten gemeinsam erste bis M-te reproduzierte Datenfolgen, als eine Reproduktion des Referenztaktsignals gemeinsam erste bis M-te reproduzierte Taktsignale und als eine Reproduktion des Sende-Zwischenträgersignals erste bis M-te reproduzierte Zwischenträgersignale aufweisen. Die Verarbeitungseinrichtung dient zum Verarbeiten der ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen, der ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale und der ersten bis M-ten reproduzierten Zwischentragersignale in eine Kombination von Differenzen.
  • Das Laufzeiterfassungssystem zum Feststellen einer Laufzeit eines Sendesignals, das von einer Station ausgehend über einen Übertragungsweg als zurückkehrendes Signal zur Station zurück übertragen wird, weist auf: ein Objekt, durch das das Sendesignal reflektiert werden kann, die Station mit einer Hodulationseinrichtung zum Modulieren eines Hauptträgersignals durch eine Folge von Sendedaten in ein sendemoduliertes Signal, wobei die Sendedaten durch ein Referenztaktsignal mit einer Referenztaktfrequenz digitalisiert werden, eine Sendeeinrichtung zum Übertragen des demodulierten Signals über den Übertragungsweg, eine Empfangseinrichtung zum Empfangen des zurückkehrenden Signals, um ein Empfangssignal zu erzeugen, eine Demodulationseinrichtung zum Demodulieren des Empfangssignals in ein demoduliertes Signal und eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des demodulierten Signals, der Folge von Sendedaten und des Referenztaktsignals zum Bestimmen der Laufzeit.
  • Im Laufzeiterfassungssystem weist die Modulationseinrichtung auf: eine Vormodulationseinrichtung zum Modulieren eines Sende-Zwischenträgersignals mit einer vorgegebenen Zwischenträgerfrequenz durch die Sendedaten in ein vormoduliertes Signal, wobei die vorgegebene Zwischenträgerfrequenz höher ist als die Referenztaktfrequenz, eine Hauptmodulationseinrichtung zum Amplitudenmodulieren des Hauptträgersignals durch das vormodulierte Signal in ein hauptmoduliertes Signal und eine Einrichtung zum Zuführen des hauptmodulierten Signals als sendemoduliertes Signal zur Sendeeinrichtung. Die Demodulationseinrichtung dient dazu, zu veranlassen, daß das demodulierte Signal eine reproduzierte Datenfolge als eine Reproduktion der Folge von Sendedaten, ein reproduziertes Taktsignal als eine Reproduktion des Referenztaktsignals und ein reproduziertes Zwischenträgersignal als eine Reproduktion des Sende-Zwischenträgersignals aufweist. Die Verarbeitungseinrichtung dient zum Verarbeiten der reproduzierten Datenfolge, des reproduzierten Taktsignals, des reproduzierten Zwischenträgersignals, der Folge von Sendedaten, des Referenztaktsignals und des Sende- Zwischenträgersignals, um die Laufzeit zu bestimmen.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Laufzeiterfassungssystems;
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht zum Darstellen der Bestimmung einer Laufzeitdifferenz im herkömmlichen System von Fig. 1;
  • Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufzeiterfassungssystems;
  • Fig. 4 zeigt ein Frequenzspektrum eines sendemodulierten Signals des Systems von Fig. 3;
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht zum Darstellen der Bestimmung einer Laufzeitdifferenz im System von Fig. 3;
  • Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufzeiterfassungssystems bei der Verwendung in einem Radarsystem;
  • Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm einer modifizierten Empfangsstation des Systems von Fig. 3;
  • Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer modifizierten Sendestation des Systems von Fig. 3;
  • Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufzeiterfassungssystems; und
  • Fig. 10 zeigt ein Freguenzspektrum eines sendemodulierten Signals des Systems von Fig. 9.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Bevor die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, wird nachstehend ein herkömmliches System erläutert, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen.
  • Gemäß Fig. 1, die ein herkömmliches Laufzeiterfassungssystem für ein mobiles Satellitenkommunikationssystem darstellt, weist das dargestellte System auf: mehrere (M) Kommunikationssatelliten (nur zwei Satelliten sind exemplarisch durch 11-1 und 11-2 dargestellt), eine auf einem mobilen Objekt oder einer Basisstation angeordnete Sendestation 12 und eine auf dem mobilen Objekt, wenn die Sendestation auf der Basisstation angeordnet ist, oder auf der Basisstation, wenn die Sendestation auf dem mobilen Objekt angeordnet ist, angeordnete Empfangsstation 13. Ein Signal wird von der Sendestation 12 zum ersten und zum zweiten Satelliten 11-1 bzw. 11-2 übertragen, die das Signal wiederholen und als Sendesignale zur Empfangsstation 13 übertragen. Daher wird das Signal von der Sendestation 12 über zwei Übertragungswege 14-1 und 14-2 mit zwei Satelliten 11-1 bzw. 11-2 als zwei Sendesignale zur Empfangsstation 13 übertragen.
  • Die Sendestation 12 weist auf: einen Taktgenerator 121 zum Erzeugen eines Taktsignals Cs mit einer Taktfrequenz, eine Sendedatenerzeugungsschaltung 122 zum Erzeugen einer Folge von durch das Taktsignal Cs digitalisierten Sendedaten, einen Trägergenerator 123' zum Erzeugen eines Trägersignals mit einer Frequenz, einen Modulator 124 zum digitalen Modulieren des Trägersignals durch die Sendedaten in ein sendemoduliertes Signal, und einen Sender 125 mit einem Aufwärtswandler, einem Hochleistungsverstärker und anderen Einrichtungen (nicht dargestellt) zum Übertragen des sendemodulierten Signals mit einer hohen Leistung in einem vorgegebenen Radio- oder Hochfrequenzband über eine Sendeantenne 126 mit einem niedrigen Richtfaktor. Die Sendeantenne 126 sendet das sendemodulierte Signal als emittiertes Signal in den Raum ab. Das emittierte Signal wird durch den ersten und den zweiten Kommunikationssatelliten 11-1 bzw. 11-2 empfangen und wiederholt und von dort, wie vorstehend beschrieben, als Sendesignale zur Empfangsstation 13 übertragen.
  • Die Empfangsstation 13 empfängt die Sendesignale über eine erste und eine zweite Empfangsantenne 131-1 bzw. 131-2, die einen hohen Richtfaktor besitzen und auf den ersten bzw. den zweiten Kommunikationssatelliten 11-1 und 11-2 ausgerichtet sind. Ein erster und ein zweiter Empfänger 132-1 und 132-2 sind mit der ersten und der zweiten Empfangsantenne 131-1 bzw. 131-2 verbunden und weisen jeweils einen rauscharmen Verstärker, einen Abwärtswandler und andere Einrichtungen (nicht dargestellt) auf. Der erste und der zweite Empfänger 132-1 bzw. 132-2 wandeln die über die erste und die zweite Antenne 131-1 bzw. 131-2 empfangenen Sendesignale in ein erstes und ein zweites Signal eines vorgegebenen Frequenzbandes um. Ein erster und ein zweiter Demodulator 133-1 bzw. 133-2 demodulieren das erste und das zweite Empfangssignal vom ersten und vom zweiten Empfänger 132-1 bzw. 132-2, um eine erste und eine zweite reproduzierte Datenfolge Ds&sub1; bzw. Ds&sub2; als Reproduktion der Folge der Sendedaten sowie ein erstes und ein zweites Taktsignal Cs&sub1; bzw. Cs&sub2; als Reproduktion des Taktsignals Cs zu erzeugen. Ein Taktphasenvergleicher 134 vergleicht die Phasen des ersten und des zweiten reproduzierten Taktsignals Cs&sub1; bzw. Cs&sub2;, um eine Taktphasendifferenz Δt zwischen dem ersten und dem zweiten Taktsignal Cs&sub1; bzw. Cs&sub2; zu erzeugen. Eine Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 empfängt die erste und die zweite reproduzierte Datenfolge Ds&sub1; bzw. Ds&sub2; und die Taktphasendifferenz Δt, um eine Laufzeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsstrecke 14-1 bzw. 14-2 zu bestimmen.
  • Gemäß Fig. 2 vergleicht die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 die erste reproduzierte Datenfolge Ds&sub1; (..., dn-1 dn, dn+1, ...) mit der zweiten reproduzierten Datenfolge Ds&sub2; (..., dm-1, dm, dm+1, ...), um Zeitdifferenzen (n-m)tb zwischen der ersten und der zweiten reproduzierten Datenfolge Ds&sub1; bzw. Ds&sub2; auf der Basis der Bitnummer zu bestimmen. tb stellt die Zeitlänge eines Bits dar. Daraufhin berechnet die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 den Wert ((n-m)tb + Δt) als die Laufzeitdifferenz zwischen den Laufzeiten über die erste und die zweite Übertragungsstrecke 14-1 bzw. 14-2. Das erste und das zweite reproduzierte Taktsignal Cs&sub1; bzw. Cs&sub2; weisen jedoch Jitteranteile auf, die bei der Übertragung über die erste und die zweite Übertragungsstrecke 14-1 bzw. 14-2 entstehen, wie in Fig. 2 dargestellt. Daher ist die Genauigkeit der berechneten Laufzeitdifferenz durch die Jitteranteile begrenzt.
  • In einem mobilen Satellitenkommunikationssystem wird beispielsweise ein Taktsignal von etwa 5 kHz verwendet. Wird nun vorausgesetzt, daß die Taktphasendifferenz mit einer Genauigkeit von mindestens 1/10 Periode (d.h. ein Phasenfehler von 36 Grad) mit einer ausreichenden Zuverlässigkeit unter Berücksichtigung des Jitteranteils gemessen werden kann, ist die Taktphasendifferenz Δt gegeben durch:
  • Δ/t = 1/(10 x 5 x 10³) = 2 x 10&supmin;&sup5; (sec) ... (1).
  • Durch die Taktphasendifferenz Δt wird eine durch das herkömmliche System bestimmte Laufzeitdifferenz festgelegt. Damit ergibt sich durch Δt ein aus der Laufzeitdifferenz berechneter Abstandsfehler. Der Abstandsfehler Δ1 ist gegeben durch:
  • Δ1 = c x Δt = 3 x 10&sup8; x 2 x 10&supmin;&sup5; = 6000 (m) ... (2),
  • wobei c die Lichtgeschwindigkeit (3 x 10&sup8; m/sec) ist.
  • Fig. 3 zeigt einen Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laufzeiterfassungssystems. Ähnliche Funktionsteile wie im herkömmlichen System von Fig. 1 sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Gemäß Fig. 3 ist die Sendestation 12 der Sendestation 12 in Fig. 1 ähnlich, außer daß an Stelle des Trägergenerators 123' ein primärer Zwischenträgergenerator 123 vorgesehen ist, ein Hauptträgergenerator 127 vorgesehen ist, und die Modulationsvorrichtung 124 einen Vormodulator 124a und einen Mischer 124b aufweist.
  • Der primäre Zwischenträgergenerator 123 erzeugt ein primäres Zwischenträgersignal mit einer primären Trägerfrequenz f&sub1;, die höher ist als die Taktfrequenz des Taktsignals Cs. Das primäre Zwischenträgersignal wird dem Vormodulator 124a zugeführt. Der Vormodulator 124a moduliert digital das primäre Zwischenträgersignal (f&sub1;) durch die Sendedaten, um ein moduliertes Signal zu erzeugen, das einem Eingang des Mischers 124b als vormoduliertes Signal zugeführt wird.
  • Der Hauptträgergenerator 127 erzeugt ein Hauptträgersignal mit einer Frequenz f&sub0;, das dem anderen Eingang des Mischers 124b zugeführt wird. Der Mischer 124b amplitudenmoduliert das Hauptträgersignal (f&sub0;) durch das vormodulierte Signal vom Vormodulator 124a und erzeugt ein zweiseitenbandmoduliertes Signal. Das zweiseitenbandmodulierte Signal weist Seitenbandkomponenten (f&sub0; + f&sub1; und f&sub0; - f&sub1;) oberhalb und unterhalb des Hauptträgersignals (f&sub0;) auf, wie in Fig. 4 dargestellt. Daher wirkt der Mischer 124b als Hauptmodulationseinrichtung.
  • Das zweiseitenbandmodulierte Signal wird dem Sender 125 als sendemoduliertes Signal zugeführt, das über die Sendeantenne 126 an die Satelliten 11-1 und 11-2 übertragen wird.
  • Das zweiseitenbandmodulierte Signal wird dargestellt durch:
  • V(t) = Acosωot + cos [(ωo-ω&sub1;)t - θ(t)] + cos [(ω&sub0; + ω&sub1;)t + θ(t)] = Acosωot + 2cosωotcos[ω&sub1;t + θ(t)] ... (3),
  • wobei ωo die Kreisfrequenz des Hauptträgersignals (f&sub0;), ω&sub1; die Kreisfrequenz des primären Zwischenträgersignals (f&sub1;), θ(t) eine durch die Modulation erzeugte Phase und A die Amplitude des Hauptträgersignals (f&sub0;) ist. Die Modulationsphase θ(t) ist ein Phasenwert von 0 Grad oder 180 Grad bezüglich der Taktperiode bei der digitalen Modulation einer Zweiphasen-Phasenumtastung. Die Amplitude A des Hauptträgersignals (f&sub0;) kann A=0 sein. Weil das Hauptträgersignal (f&sub0;) an der Empfangsstation reproduziert wird, ist es, um die Hauptträgerreproduzierschaltung (136-1 und 136-2) zu vereinfachen, jedoch nützlich, das Hauptträgersignal (f&sub0;) nicht zu unterdrücken.
  • Im Vergleich zu der Empfangsstation des herkömmlichen Systems von Fig. 1 weist die Empfangsstation 13 keinen Taktphasenvergleicher 134 auf, und die erste und die zweite Demodulationsvorrichtung 133-1 bzw. 133-2 weisen eine erste und eine zweite Hauptträgerreproduziereinrichtung 136-1 bzw. 136-2, einen ersten und einen zweiten Mischer 137-1 bzw. 137-2 und einen ersten und einen zweiten Nachdemodulator 138-1 bzw. 138-2 auf.
  • Die erste und die zweite Hauptträgerreproduziereinrichtung 136-1 bzw. 136-2 weisen Phasenregelschleifen auf und verarbeiten das erste und das zweite Empfangssignal r&sub1;(t) bzw. r&sub2;(t) vom ersten und vom zweiten Empfänger 132-1 bzw. 132-2, um das Hauptträgersignal als erstes und zweites reproduziertes Hauptträgersignal zu reproduzieren. Der erste und der zweite Mischer 137-1 bzw. 137-2 mischen das erste und das zweite Empfangssignal r&sub1;(t) bzw. r&sub2;(t) und das erste und das zweite reproduzierte Hauptträgersignal, um ein erstes und ein zweites vordemoduliertes Signal R&sub1;(t) bzw. R&sub2;(t) zu erzeugen, die dem ersten und dem zweiten Nachdemodulator 138-1 bzw. 138-2 zugeführt werden. Der erste und der zweite Nachdemodulator 138-1 bzw. 138-2 demodulieren das erste und das zweite vordemodulierte Signal R&sub1;(t) bzw. R&sub2;(t), um ein erstes und ein zweites reproduziertes primäres Zwischenträgersignal C&sub1;(t) bzw. C&sub2;(t) als Reproduktion des primären Zwischenträgersignals, ein erstes und ein zweites reproduziertes Taktsignal Cs&sub1; bzw. Cs&sub2; als Reproduktion des Taktsignals Cs und erste und zweite reproduzierte Sendedaten DS&sub1; bzw. DS&sub2; als Reproduktion der Sendedaten zu erzeugen. Das erste und das zweite reproduzierte primäre Zwischenträgersignal, das erste und das zweite reproduzierte Taktsignal und die ersten und die zweiten reproduzierten Sendedaten werden von den Demodulatoren 138-1 und 138-2 der Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 zugeführt.
  • Wenn vorausgesetzt wird, daß T&sub1; und T&sub2; Verzögerungszeiten zweier Übertragungswege 14-1 bzw. 14-2 sind, werden die Empfangssignale r&sub1;(t) und r&sub2;(t) vom ersten und vom zweiten Empfänger 132-1 bzw. 132-2 erhalten durch:
  • r&sub1;(t) = cos[ω&sub1;(t-T&sub1;)+θ(t-T&sub1;)] x cos[ωo(t-T&sub1;)+φ&sub1;] + cosω&sub0;[(t-T&sub1;)+φ&sub1;] ... (4)
  • r&sub2;(t) = cos[ω&sub1;(t-T&sub2;)+θ(t-T&sub2;)] x cos[ωo(t-T&sub2;)+φ&sub2;] + cosω&sub0;[(t-T&sub2;)+φ&sub2;] ... (5),
  • wobei φ1 und φ2 auf den Übertragungswegen 14-1 bzw. 14-2 verursachte Phasen-Laufzeitverzerrungen sind. Diese Laufzeitverzerrungen sind miteinander korreliert und bewirken eine Veränderung. Die vordemodulierten Signale werden durch die folgenden Gleichungen dargestellt:
  • R&sub1;(t) = cos[ω&sub1;(t-T&sub1;)+θ(t-T&sub1;)] ... (6)
  • R&sub2;(t) = costω&sub1;(t-T&sub2;)+θ(t-T&sub2;)] ... (7)
  • D.h., durch die Mischer 137-1 und 137-2 wird die Wirkung der auf den verschiedenen Übertragungswegen 14-1 und 14-2 verursachten zufälligen Phasen-Laufzeitverzwerrungen φ1 und φ2 beseitigt und werden ausschließlich mit der Laufzeit im Zusammenhang stehende Komponenten erhalten.
  • Der erste und der zweite Nachdemodulator 138-1 bzw. 138-2 führen eine kohärente Demodulation bezüglich des ersten und des zweiten vordemodulierten Signals aus, die durch die Gleichungen (6) und (7) dargestellt sind. Das erste und das zweite reproduzierte primäre Zwischenträgersignal C&sub1;(t) bzw. C&sub2;(t) werden durch die folgenden Gleichungen (8) und (9) dargestellt:
  • C&sub1;(t) = cos[ω&sub1;(t-T&sub1;)] ... (8)
  • C&sub2;(t) = cos[ω&sub1;(t-T&sub2;)] ... (9)
  • Gemäß Fig. 5 vergleicht die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 die ersten reproduzierten Sendedaten DS&sub1; (..., dn-1, dn, dn+1, ...) mit den zweiten reproduzierten Sendedaten DS&sub2; (..., dm-1, dm, dm+1, ...), um eine Zeitdifferenz (n-m)tb zwischen den ersten und den zweiten reproduzierten Sendedaten DS&sub1; bzw. DS&sub2; auf der Basis der Bitnummer zu bestimmen. Außerdem stellt die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 die Taktphasendifferenz Δt zwischen dem ersten und dem zweiten reproduzierten Taktsignal Cs&sub1; bzw. Cs&sub2; fest.
  • Obwohl das vorstehende Verfahren demjenigen des herkömmlichen Systems ähnlich ist, wird bei der vorliegenden Erfindung versucht, eine Zwischenträgerphasendifferenz Δt' zwischen dem ersten und dem zweiten reproduzierten primären Zwischenträgersignal C&sub1;(t) bzw. C&sub2;(t) zu bestimmen und die Laufzeitdifferenz ΔT&sub1;&sub2; zwischen den beiden Übertragungswegen 14-1 und 14-2 gemäß der folgenden Gleichung (10) zu erhalten:
  • ΔT&sub1;&sub2; = Δt'/ω&sub1; ... (10)
  • Im herkömmlichen System kann die Taktphasendiferenz Δt mit einer Genauigkeit von Δt = 2 x 10&supmin;&sup5; (sec) bestimmt werden, wie durch Gleichung (1) dargestellt. Damit die Phasendifferenz des ersten und des zweiten reproduzierten primären Zwischenträgersignals C&sub1;(t) bzw. C&sub2;(t) innerhalb der Zeitdauer Δt bestimmt werden kann, ist es erforderlich, daß zwei oder mehr Wellenlängen des primären Zwischenträgersignals innerhalb der Zeitdauer Δt nicht vorhanden sind, d.h., zwischen Δt und der Frequenz f&sub1; des primären Zwischenträgers besteht der folgende Zusammenhang:
  • f&sub1; x &Delta;t< 1/2 ... (11).
  • Wenn vorausgesetzt wird, daß f&sub1; = 50 kHz ist und die Phasendifferenz des ersten und des zweiten reproduzierten Zwischenträgersignals C&sub1;(t) bzw. C&sub2;(t) mit einer Genauigkeit von 1/10 (etwa 36 Grad) gemessen werden kann, ist die Phasendifferenz &Delta;t' gegeben durch:
  • &Delta;t' = 1/10f&sub1; = 1/10x50x10³ = 2 x 10&supmin;&sup6; (sec) ... (12).
  • Daher beträgt die Genauigkeit &Delta;1' des gemessenen Abstands:
  • &Delta;1' = c x &Delta;t' = 600 (m) ... (13).
  • Die Genauigkeit ist im Vergleich zum herkömmlichen System um eine Größenordnung verbessert und ist für praktische Zwecke ausreichend.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf Fig. 6 im Zusammenhang mit einem in einem Radarsystem verwendeten Laufzeiterfassungssystem beschrieben. Ähnliche Teile wie in Fig. 3 sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Sendestation und die Empfangsstation des Radarsystems sind an der gleichen Position angeordnet und das Radarsystem weist einen einzelnen Übertragungsweg zwischen der Sende- und Empfangsstation und einem Ziel auf, über den das Sendesignal übertragen wird. Daher weist das dargestellte Laufzeiterfassungssystem eine Sender- und Empfänger (T/R) - schaltung 120 auf, die das sendemodulierte Signal vom Mischer 124b empfängt und Signale über eine Sende- und Empfangsantenne 130 als Sendesignal in den Raum sendet. Das Sendesignal wird an einem Ziel 15 reflektiert und über die Sende- und Empfangsantenne 130 als reflektiertes Signal empfangen wird. Die Sende- und Empfangsschaltung 120 spricht auf das über die Sende- und Empfangsantenne 130 empfangene reflektierte Signal an und erzeugt ein Empfangssignal. Das Empfangssignal wird durch einen einzelnen Modulator, der die Hauptträgerreproduziereinrichtung 136, den Mischer 137 und den Nachdemodulator 138 aufweist, auf die gleiche Weise verarbeitet, wie im Zusammenhang mit den Schaltungen 136-1 bis 138-1 in Fig. 3 beschrieben. Daraufhin werden die reproduzierten Sendedaten, das reproduzierte Taktsignal und das reproduzierte primäre Zwischenträgersignal vom Nachdemodulator 138 der Empfangssignalverarbeitungseinrichtung 135 als die ersten reproduzierten Sendedaten, das erste reproduzierte Taktsignal und das erste reproduzierte primäre Zwischenträgersignal zugeführt. Bei dieser Ausführungsform ist, weil das Sendesignal ein einzelnes Signal ist, der Modulator ebenfalls ein einzelner Modulator. Außerdem werden die Sendedaten, das Taktsignal und das primäre Zwischenträgersignal vom Sendedatengenerator 122, vom Taktgenerator 121 und vom Generator 123 für den primären Zwischenträger der Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 als die zweiten reproduzierten Sendedaten, das zweite reproduzierte Taktsignal und das zweite reproduzierte primäre Zwischenträgersignal zugeführt. Anschließend verarbeitet die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 diese Signale auf ähnliche Weise wie im Zusammenhang mit der Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 in Fig. 3 beschrieben. Dadurch wird die Laufzeit für einen Abstand zwischen der Sende- und Empfangsantenne 130 und dem Ziel 15 bestimmt.
  • Gemäß Fig. 7 kann eine einzelne Empfangsantenne 131 für beide Satelliten 11-1 und 11-2 verwendet werden, obwohl in Fig. 3 für die beiden Satelliten 11-1 und 11-2 die erste und die zweite Empfangsantenne 131-1 bzw. 131-2 verwendet werden. Dann ist die gemeinsame Empfangsantenne 131 eine Antenne mit niedrigem Richtfaktor. Ein einzelner Empfänger 132 ist mit der gemeinsamen Antenne 131 und ein Multiplexer 139 mit dem Empfänger 132 verbunden.
  • Im Satellitenkommunikationssystem wiederholt jeder Satellit ein dort empfangenes Signal, wobei dem Signal ein Frequenzband zugeordnet wird. Daher übertragen die beiden Satelliten 11-1 und 11-2 die wiederholten Signale in verschiedenen Frequenzbändern. Die einzelne Empfangsantenne 131 empf ängt beide wiederholten Signale, und der Empfänger 132 erzeugt ein Hauptempfangssignal aus diesen über die Empfangsantenne 131 empfangenen Signalen. Dadurch kann der Multiplexer 139 das Hauptempfangssignal bezüglich der Frequenz in zwei Empfangssignale trennen, die den wiederholten Signalen entsprechen. Diese Empfangssignale werden dem ersten und dem zweiten Demodulator 133-1 bzw. 133-2 in Fig. 3 zugeführt.
  • Gemäß Fig. 8 kann die Sendestation 12 so aufgebaut sein, daß sie an Stelle eines einzelnen Senders einen ersten und einen zweiten Sender 125-1 bzw. 125-2 aufweist. Das sendemodulierte Signal vom Multiplexer 124b wird vom ersten und vom zweiten Sender 125-1 bzw. 125-2 in verschiedenen Frequenzbändern über eine erste und eine zweite Sendeantenne 126-1 bzw. 126-2 gesendet. In diesem Fall ist die Empfangsstation ähnlich aufgebaut wie in Fig. 7 dargestellt, die Empfangsstation kann jedoch auch ähnlich aufgebaut sein wie in Fig. 3 dargestellt.
  • Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform, wobei zusätzlich zum bei der Ausführungsform von Fig. 3 verwendeten primären Zwischenträgersignal auch ein sekundäres Zwischenträgersignal verwendet wird. D.h., im Vergleich zur Ausführungsform von Fig. 3 sind in der Sendestation 12 ein Generator 128 für einen sekundären Zwischenträger und eine Kombinierschaltung 242 hinzugefügt und weist der Vormodulator 124a einen digitalen Modulator 241 und eine Kombinierschaltung 242, wie beispielsweise ein Addierglied, auf. Die Empfangsstation 13 weist zusätzlich eine erste und eine zweite Reproduziereinrichtung 140-1 bzw. 140-2 für den sekundären Zwischenträger auf.
  • Bei dieser Ausführungsform wird das primäre Zwischenträgersignal durch die Sendedaten im digitalen Modulator 241 digital in ein digital moduliertes Signal moduliert. Der Generator 128 für den sekundären Zwischenträger erzeugt ein sekundäres Zwischenfrequenzsignal mit einer Frequenz (f&sub2;), die höher ist als die Frequenz (f&sub1;) des primären Zwischenträgers. Die Kombinierschaltung 242 kombiniert das sekundäre Zwischenträgersignal und das digital modulierte Signal, um ein kombiniertes Signal zu erzeugen. Das kombinierte Signal wird dem Mischer 124b als vormoduliertes Signal zugeführt. Der Mischer 124b amplitudenmoduliert das Hauptträgersignal (f&sub0;) durch das vormodulierte Signal, um, wie vorstehend beschrieben, das sendemodulierte Signal zu erzeugen. Das sendemodulierte Signal weist die Hauptträgersignalkomponente (f&sub0;), Komponenten (f&sub0; + f&sub1; und f&sub0; - f&sub1;) des seitenbandmodulierten Signals und andere Komponenten (f&sub0; + f&sub2; und f&sub0; - f&sub2;) des seitenbandmodulierten Signals auf, wie in Fig. 10 dargestellt.
  • In der Empfangsstation 13 weisen das erste und das zweite vordemodulierte Signal vom ersten und vom zweiten Mischer 137-1 bzw. 137-2 zusätzlich die Komponenten des sekundären Zwischenträgersignals auf und werden der ersten und der zweiten Reproduziereinrichtung 140-1 bzw. 140-2 für den sekundären Zwischenträger zugeführt. Die erste und die zweite Reproduziereinrichtung 140-1 bzw. 140-2 für den sekundären Zwischenträger weisen Phasenregelschleifen auf und reproduzieren das sekundäre Zwischenträgersignal als erstes und als zweites reproduziertes sekundäres Zwischenträgersignal. Das erste und das zweite reproduzierte sekundäre Zwischenträgersignal werden der Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 zugeführt.
  • Die anderen Schaltungen in der Empfangsstation 13 führen die gleichen Funktionen aus wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben.
  • Zusätzlich zur Verarbeitung der ersten und der zweiten reproduzierten Sendedaten, des ersten und des zweiten Taktsignals und des ersten und des zweiten reproduzierten primären Zwischenträgersignals, die auf ähnliche Weise wie bei der Ausführungsform von Fig. 3 ausgeführt wird, verarbeitet die Empfangssignalverarbeitungsschaltung 135 das erste und das zweite reproduzierte sekundäre Zwischenträgersignal und bestimmt die Zeitdifferenz zwischen diesen Signalen
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine weiter verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung der Zeitdifferenz zwischen den Laufzeiten der beiden Übertragungswege 14-1 und 14-2 erhalten.
  • Aus ähnlichen Gründen wie bei der Beziehung (11) zwischen dem primären Zwischenträgersignal und dem Taktsignal gilt für die Frequenz (f&sub2;) des sekundären Zwischenträgers die folgende Beziehung (14) bezüglich des primären Zwischenträgersignals:
  • f&sub2; &Delta;t'< 1/2 ... (14).
  • Wenn vorausgesetzt wird, daß f&sub1; = 50 kHz und f&sub2; = 500 kHz betragen und die ersten und die zweiten reproduzierten primären und sekundären Zwischenträgersignale mit einer Genauigkeit von 1/10 (etwa 36 Grad) gemessen werden können, ist die Phasendifferenz &Delta;t" zwischen dem ersten und dem zweiten reproduzierten sekundären Zwischenträgersignal gegeben durch:
  • &Delta;t" = 1/10f&sub2; = 2 x 10&supmin;&sup7; (sec) ... (15).
  • Damit beträgt die Genauigkeit &Delta;1" des gemessenen Abstands:
  • &Delta;1" = c x&Delta;t" = 60 (m) ... (16).
  • D.h., die Genauigkeit ist wesentlich verbessert.
  • Bei der Ausführungsform von Fig. 9 erzeugt der Generator 128 für den sekundären Zwischenträger nur das sekundäre Zwischenträgersignal mit der Frequenz f&sub2; des sekundären Zwischenträgers. Es können jedoch auch andere Zwischenträgersignale mit höheren Frequenzen erzeugt und durch den Mischer 124b mit dem vormodulierten Signal kombiniert werden.

Claims (20)

1. Laufzeiterfassungssystem zum Bestimmen von Zeitdifferenzen zwischen ersten bis M-ten Laufzeiten von ersten bis H-ten Sendesignalen, die von einer Sendestation (12) über erste bis M-te Übertragungswege (14-1, 14-2) zu einer Empfangsstation (13) gesendet werden, wobei M eine vorgegebene ganze Zahl ist, die nicht kleiner als Zwei ist,
wobei die Sendestation (12) aufweist:
eine Modulationseinrichtung (124) zum Erzeugen eines sendemodulierten Signals mit einer Folge von Sendedaten (122), die durch ein Referenztaktsignal (121) mit einer Referenztaktfrequenz digitalisiert und durch ein Trägersignal übertragen werden, und
eine Sendeeinrichtung (125) zum Übertragen des sendemodulierten Signals über die ersten bis M-ten Übertragungswege (14-1, 14-2) als die ersten bis M-ten Sendesignale zur Empfangsstation (13);
wobei die Empfangsstation (13) aufweist:
eine Empfangseinrichtung (132) zum Empfangen der ersten bis M-ten Sendesignale über die ersten bis M-ten Übertragungswege (14-1, 14-2) mit ersten bis M-ten Laufzeiten, um erste bis M-te Empfangssignale zu erzeugen;
erste bis M-te Demodulationseinrichtungen (133-1, 133-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten Empfangs- Signale, um erste bis M-te demodulierte Signale zu erzeugen, wobei die ersten bis M-ten demodulierten Signale erste bis M-te reproduzierte Datenfolgen (DS&sub1;, DS&sub2;) gemeinsam als eine Reproduktion der Folge von Sendedaten sowie erste bis M-te reproduzierte Taktsignale (Cs&sub1;, Cs&sub2;) gemeinsam als eine Reproduktion des Referenztaktsignals aufweisen; und
eine Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der ersten bis M-ten demodulierten Signale, um eine Kombination von Differenzen zwischen den ersten bis M- ten Laufzeiten zu erzeugen;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Modulationseinrichtung (124) zum Modulieren (124a) eines Zwischenträgersignals (123) mit einer vorgegebenen Zwischenträgerfrequenz durch die Folge von Sendedaten (122) dient, um ein moduliertes Zwischenträgersignal zu erzeugen, und außerdem zum Modulieren (124b) eines Hauptträgersignals (127) mit einer Hauptträgerfrequenz durch das modulierte Zwischenträgersignal, um ein moduliertes Signal als das sendemodulierte Signal zu erzeugen, wobei die vorgegebene Zwischenträgerfrequenz höher ist als die Referenztaktfrequenz und von der Hauptträgerfrequenz verschieden ist;
die ersten bis M-ten Demodulationseinrichtungen (133-1, 133-2) aufweisen: erste bis M-te Entfernungseinrichtungen (136-1, 136-2, 137-1, 137-2) zum Entfernen von Komponenten des Hauptträgersignals aus den ersten bis M-ten Empfangssignalen, um erste bis M-te reproduzierte modulierte Zwischenträgersignale (R&sub1;(t), R&sub2;(t)) gemeinsam als eine Reproduktion des modulierten Zwischenträgersignals zu erzeugen; und erste bis M-te Reproduziereinrichtungen (138-1, 138-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten reproduzierten modulierten Zwischenträgersignale (R&sub1;(t), R&sub2;(t)), um zu veranlas- sen, daß die ersten bis M-ten demodulierten Signale die ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen (DS&sub1;, DS&sub2;), die ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale (Cs&sub1;, Cs&sub2;) und erste bis M-te reproduzierte Zwischenträgersignale (C&sub1;(t), C&sub2;(t)) gemeinsam als eine Reproduktion des Zwischenträgersignals aufweisen; und
die Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen (DS&sub1;, DS&sub2;), der ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale (Cs&sub1;, Cs&sub2;) und der ersten bis M-ten reproduzierten Zwischenträgersignale (C&sub1;(t), C&sub2;(t)) dient, um die Kombination der Differenzen zu bestimmen.
2. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Sendestation aufweist:
eine Takterzeugungseinrichtung (121) zum Erzeugen des Referenztaktsignals;
eine Datenerzeugungseinrichtung (122) zum Erzeugen der Folge von durch das Referenztaktsignal digitalisierten Sendedaten;
eine Zwischenträgererzeugungseinrichtung (123) zum Erzeugen des Zwischenträgersignals;
eine Vormodulationseinrichtung (124a) zum Modulieren des Zwischenträgersignals durch die Folge von Sendedaten, um das modulierte Zwischenträgersignal zu erzeugen;
eine Hauptträgererzeugungseinrichtung (127) zum Erzeugen des Hauptträgersignals;
eine Hauptmodulationseinrichtung (124b) zum Amplitudenmodulieren des Hauptträgersignals durch das modulierte Zwischenträgersignal, um das sendemodulierte Signal zu erzeugen; und
eine Sendeeinrichtung (125) zum Übertragen des sendemodulierten Signals über die ersten bis M-ten Übertragungswege zur Empfangsstation des Laufzeiterfassungssystems.
3. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 2, wobei die Vormodulationseinrichtung (124a) eine digitale Modulationseinrichtung zum digitalen Modulieren des Zwischenträgersignals durch die Folge von Sendedaten ist, um ein digital moduliertes Signal als das modulierte Zwischenträgersignal zu erzeugen.
4. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 3, wobei die digitale Modulationseinrichtung ein Phasenumtastungsmodulator ist.
5. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 3, wobei die Referenztaktfrequenz 5 kHz und die Zwischenträgerfrequenz 50 kHz beträgt.
6. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 2, wobei die ersten bis M-ten Sendesignale ein gemeinsames vorgegebenes Sendefrequenzband aufweisen.
7. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 2, wobei die Sendeeinrichtung (125) erste bis M-te Teilsendeeinrichtungen (125-1, 125-2) zum Übertragen des sendemodulierten Signals als die ersten bis M-ten Sendesignale aufweist, wobei die ersten bis M-ten Sendesignale erste bis M-te voneinander verschiedene vorgegebene Sendefrequenzbänder aufweisen.
8. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 2, wobei das sendemodulierte Signal zweiseitenbandmodulierte Komponenten aufweist.
9. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die Empfangsstation aufweist:
die Empfangseinrichtung (132) zum Empfangen der ersten bis M-ten Sendesignale über die ersten bis M-ten Übertragungswege, um erste bis M-te Empfangssignale zu erzeugen;
auf die ersten bis M-ten Empfangssignale ansprechende erste bis M-te Hauptträgerreproduziereinrichtungen (136-1, 136-2) zum Reproduzieren des Hauptträgersignals als erste bis M-te reproduzierte Hauptträgersignale;
erste bis M-te Hauptdemodulationseinrichtungen (137-1, 137-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten Empfangssignale durch die ersten bis M-ten reproduzierten Hauptträgersignale, um die ersten bis M-ten reproduzierten modulierten Zwischenträgersignale (R&sub1;(t), R&sub2;(t)) zu erzeugen;
erste bis M-te Nachdemodulationseinrichtungen (138-1, 138-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten reproduzierten modulierten Zwischenträgersignale (R&sub1;(t), R&sub2;(t)), um die ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen (DS&sub1;), DS&sub2;), die ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale (Cs&sub1;, Cs&sub2;) und die ersten bis M- ten reproduzierten Zwischenträgersignale (C&sub1;(t), C&sub2;(t)) zu erzeugen; und
die Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen (DS&sub1;, DS&sub2;), der ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale (Cs&sub1;, Cs&sub2;) und der ersten bis M-ten reproduzierten Zwischenträgersignale (C&sub1;(t), C&sub2;(t)), um die Kombination von Differenzen zu bestimmen.
10. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 9, wobei die ersten bis M-ten Sendesignale in ersten bis M-ten voneinander verschiedenen vorgegebenen Sendefrequenzbändern liegen, und wobei die Empfangseinrichtung aufweist: einen Empfänger (132) zum gemeinsamen Empfangen der ersten bis M-ten Sendesignale als Hauptempfangssignal und eine Trenneinrichtung (139), um die Frequenzen des Hauptempfangssignals in die ersten bis M-ten Empfangssignale zu trennen.
11. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 1, wobei das Zwischenträgersignal aufweist: ein primäres Zwischenträgersignal (123) mit einer von der Hauptträgerfrequenz verschiedenen primären Zwischenträgerfrequenz und ein sekundäres Zwischenträgersignal (128) mit einer sekundären Zwischenträgerfrequenz, die höher ist als die primäre Zwischenträgerfrequenz und von der Hauptträgerfrequenz verschieden ist, wobei
die Modulationseinrichtung (124) zum digitalen Modulieren (241) des primären Zwischenträgersignals (123) durch die Folge von Sendedaten (122) dient, um ein digital moduliertes Signal zu erzeugen, zum Kombinieren (242) des digital modulierten Signals mit dem sekundären Zwischenträgersignal (128), um ein kombiniertes Signal als das modulierte Zwischenträgersignal zu erzeugen, und ferner zum Modulieren (124b) des Hauptträgersignals (127) durch das modulierte Zwischenträgersignal, um das sendemodulierte Signal zu erzeugen;
die ersten bis M-ten Reproduziereinrichtungen (138-1, 140-1, 138-2, 140-2) dazu dienen, die ersten bis M-ten reproduzierten primären Zwischenträgersignale und die ersten bis M-ten reproduzierten sekundären Zwischenträgersignale als die ersten bis M-ten reproduzierten Zwischenträgersignale zu erzeugen; und
die Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen, der ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale, der ersten bis M-ten reproduzierten primären Zwischenträgersignale und der ersten bis M-ten reproduzierten sekundären Zwischenträgersignale dient, um die Kombination von Differenzen zu bestimmen.
12. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 11, wobei die Sendestation aufweist:
eine Takterzeugungseinrichtung (121) zum Erzeugen des Referenztaktsignals;
eine Datenerzeugungseinrichtung (122) zum Erzeugen der Folge von durch das Referenztaktsignal digitalisierten Sendedaten;
eine Erzeugungseinrichtung (123) für den primären Zwischenträger zum Erzeugen des primären Zwischenträgersignals;
eine digitale Modulationseinrichtung (241) zum digitalen Modulieren des primären Zwischenträgersignals durch die Folge von Sendedaten, um ein digital moduliertes Signal zu erzeugen;
eine Erzeugungseinrichtung (128) für den sekundären Zwischenträger zum Erzeugen des sekundären Zwischenträgersignals;
eine Kombiniereinrichtung (242) zum Kombinieren des digital modulierten Signals mit dem sekundären Zwischenträgersignal, um das modulierte Zwischenträgersignal zu erzeugen;
eine Hauptträgererzeugungseinrichtung (127) zum Erzeugen des Hauptträgersignals;
eine Hauptmodulationseinrichtung (124b) zum Amplitudenmodulieren des Hauptträgersignals durch das modulierte Zwischenträgersignal, um das sendemodulierte Signal zu erzeugen; und
eine Sendeeinrichtung (125) zum Übertragen des sendemodulierten Signals über die ersten bis M-ten Übertragungswege an die Empfangsstation des Laufzeiterfassungssystems.
13. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 12, wobei die digitale Modulationseinrichtung (241) ein Phasenumtastungsmodulator ist.
14. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 11, wobei die Empfangsstation aufweist:
die Empfangseinrichtung (132) zum Empfangen der ersten bis M-ten Sendesignale über die ersten bis M-ten Übertragungswege, um die ersten bis M-ten Empfangssignale zu erzeugen;
auf die ersten bis M-ten Empfangssignale ansprechende erste bis M-te Hauptträgerreproduziereinrichtungen (136-1, 136-2) zum Reproduzieren des Hauptträgersignals als erste bis M-te reproduzierte Hauptträgersignale;
erste bis M-te Hauptdemodulationseinrichtungen (137-1, 137-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten Empfangssignale durch die ersten bis M-ten reproduzierten Hauptträgersignale, um erste bis M-te reproduzierte modulierte Zwischenträgersignale zu erzeugen;
erste bis M-te Nachdemodulationseinrichtungen (138-1, 138-2) zum Demodulieren der ersten bis M-ten reproduzierten modulierten Zwischenträgersignale, um die ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen, die ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale und die ersten bis M-ten reproduzierten primären Zwischenträgersignale zu erzeugen;
erste bis M-te Reproduziereinrichtungen (140-1, 140-2) für den sekundären Zwischenträger zum Demodulieren der ersten bis M-ten reproduzierten modulierten Zwischenträgersignale, um die ersten bis M-ten reproduzierten sekundären Zwischenträgersignale zu erzeugen; und
die Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der ersten bis M-ten reproduzierten Datenfolgen, der ersten bis M-ten reproduzierten Taktsignale, der ersten bis M-ten reproduzierten primären Zwischenträgersignale und der ersten bis M-ten reproduzierten sekundären Zwischenträgersignale, um die Kombination von Differenzen zu bestimmen.
15. Laufzeiterfassungssystem zum Bestimmen der Laufzeit eines Sendesignals, das von einer Station ausgehend als zurückkehrendes Signal über einen Übertragungsweg, der ein Objekt aufweist, durch das das Sendesignal reflektiert werden kann, zur Station zurück übertragen wird, wobei die Station aufweist:
eine Modulationseinrichtung (124) zum Modulieren eines Hauptträgersignals (127) mit einer Hauptträgerfrequenz durch eine Folge von Sendedaten (122), um ein sendemoduliertes Signal zu erzeugen, wobei die Sendedaten (122) durch ein Referenztaktsignal (121) mit einer Referenztaktfrequenz digitalisiert werden;
eine Sendeeinrichtung zum Übertragen des sendemodulierten Signals über den Übertragungsweg;
eine Empfangseinrichtung (120) zum Empfangen des zurückkehrenden Signals, um ein Empfangssignal zu erzeugen;
eine Demodulationseinrichtung (136-138) zum Demodulieren des Empfangssignals, um ein demoduliertes Signal zu erzeugen; und
eine Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten des demodulierten Signals, der Folge von Sendedaten (122) und des Referenztaktsignals (121), um die Laufzeit zu bestimmen;
gekennzeichnet durch
eine Vormodulationseinrichtung (124a) zum Modulieren eines Sende-Zwischenträgersignals (123) mit einer vorgegebenen Zwischenträgerfrequenz durch die Sendedaten (122), um ein vormoduliertes Signal zu erzeugen, wobei die vorgegebene Zwischenträgerfrequenz höher ist als die Referenztaktfrequenz und von der Hauptträgerfrequenz verschieden ist;
eine Hauptmodulationseinrichtung (124b) zum Amplitudenmodulieren des Hauptträgersignals durch das vormodulierte Signal, um ein hauptmoduliertes Signal zu erzeugen, wobei das hauptmodulierte Signal der Sendeeinrichtung (120) als das sendemodulierte Signal zugeführt wird;
wobei die Demodulationseinrichtung (136-138) aufweist:
eine Entfernungseinrichtung (136, 137) zum Entfernen einer Komponente des Hauptträgersignals aus dem Empfangssignal, um ein reproduziertes vormoduliertes Signal als Reproduktion des vormodulierten Signals zu erzeugen; und eine Reproduziereinrichtung (138) zum Demodulieren des reproduzierten vormodulierten Signals, um zu veranlassen, daß das demodulierte Signal eine reproduzierte Datenfolge als Reproduktion der Folge von Sendedaten, ein reproduziertes Taktsignal als Reproduktion des Referenztaktsignals und ein reproduziertes Zwischenträgersignal als Reproduktion des Sende-Zwischenträgersignals aufweist;
und wobei die Verarbeitungseinrichtung (135) zum Verarbeiten der reproduzierten Datenfolge, des reproduzierten Taktsignals, des reproduzierten Zwischenträgersignals, der Folge von Sendedaten, des Referenztaktsignals und des Sende-Zwischenträgersignals dient, um die Laufzeit zu bestimmen.
16. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 15, wobei die Vormodulationseinrichtung (124a) eine digitale Modulationseinrichtung zum digitalen Modulieren des Sende- Zwischenträgersignals durch die Sendedaten ist, um ein digital moduliertes Signal als das vormodulierte Signal zu erzeugen.
17. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 16, wobei die digitale Modulationseinrichtung (124a) ein Phasenumtastungsmodulator ist.
18. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 15, wobei die Referenztaktfrequenz 5 kHz und die Sende-Zwischenträgerfrequenz 50 kHz beträgt.
19. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 15, wobei das hauptmodulierte Signal zweiseitenbandmodulierte Komponenten aufweist.
20. Laufzeiterfassungssystem nach Anspruch 15, wobei die Demodulationseinrichtung (136-138) aufweist:
eine auf das Empfangssignal ansprechende Hauptträgerreproduziereinrichtung (136) zum Reproduzieren des Hauptträgers als ein reproduziertes Hauptträgersignal; eine Hauptdemodulationseinrichtung (137) zum Demodulieren des Empfangssignals durch das reproduzierte Hauptträgersignal, um das reproduzierte vormodulierte Signal zu erzeugen; und
eine Nachdemodulationseinrichtung (138) zum Demodulieren des reproduzierten vordemodulierten Signals, um die reproduzierte Datenfolge, das reproduzierte Taktsignal und das reproduzierte Zwischenträgersignal zu erzeugen.
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