DE708011C

DE708011C - Multiple carrier-frequency message transmission system

Info

Publication number: DE708011C
Application number: DES123063D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Mayer
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-04-30
Filing date: 1936-06-19
Publication date: 1941-07-10

Description

Mehrfachträgerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem Zusatz zum Patent 699 830 Zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Nachrichten über eine Leitung sind bereits eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden, die sich der Trägerfrequenzen bedienen. Um eine möglichst große Ausnutzung zu gewährleisten, wird im allgemeinen die Trägerfrequenz selbst sowie ein Seitenband unterdrückt und nur das andere zur Übertragung verwendet.Multi-carrier-frequency message transmission system Addendum to patent 699 830 For the simultaneous transmission of several messages over a line, a number of methods have already become known which make use of carrier frequencies. In order to ensure the greatest possible utilization, the carrier frequency itself and one sideband are generally suppressed and only the other is used for transmission.

Für den praktischen Aufbau derartiger Mehrfachträgerfrequenzsysteme hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die einzelnen Nachrichten nicht sofort mit dem gewünschten Träger zu modulieren, da der Aufwand bei den Siebmitteln zur Unterdrückung des zweiten Seitenbandes bei höheren Frequenzen nicht mehr tragbar ist bzw. die Siebmittel nicht mehr realisierbar sind, selbst wenn, was allgemein üblich ist, die Trägerfrequenz im Modulator durch symmetrischen Aufbau unterdrückt ist. Aus diesem Grunde ist es bekanntgeworden, eine zweimalige Modulation auf jedem Amt zu verwenden, indem man die Nachrichten, die zunächst auf das gewünschte Maß beschränkt-worden sind, durch eine Vommodulation in einen bestimmten Bereich anhebt, dann filtert und nunmehr das verbleibende Seitenband dem zweiten Modulator zuführt, der die Verlagerung an die für die Übertragung vorgesehene Stelle des Frequenzbandes bewirkt. Um auch jetzt wieder das zweite Seitenband zu entfernen, waren nochmals Bandfilter für jeden Kanal notwendig.For the practical construction of such multiple carrier frequency systems it turned out to be advantageous not to send the individual messages immediately to modulate with the desired carrier, since the effort in the sieve means to Suppression of the second sideband at higher frequencies is no longer acceptable is or the sieve means are no longer feasible, even if, something in general It is common practice to suppress the carrier frequency in the modulator by means of a symmetrical structure is. For this reason it has become known to have a double modulation on each Office to use by getting the news first to the desired extent have been restricted by a modulation in a certain range, then filters and now feeds the remaining sideband to the second modulator, the relocation to the place in the frequency band intended for transmission causes. In order to remove the second side ligament again, we had to do it again Band filter necessary for each channel.

Eine Ersparnis an Filterelementen wird bei derartigen Systemen in bekannter Weise dadurch erreicht, daß nach der zweiten Modulation bzw. vor der ersten Demodulation Gruppen gebildet werden, die mehrere Nachrichtenbänder enthalten und mit einem gemeinsamen Selektionsmittel erfaßt werden.A saving in filter elements is in such systems in known way achieved in that after the second modulation or before the first Demodulation groups are formed which contain several message bands and be recorded with a common selection means.

Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Systems ist in der Fig. i schematisch gezeigt. Drei Teilnehmer T1 bis T3 sind zu einer Gruppe zusammengefaßt. Von den Teilnehmerstationen aus werden die ,ausgesandten Nachrichtenbänder nach oben durch. die Tiefpässe TPi bis TP3 begrenzt und nunmehr den Modulationseinrirhtungen zugeführt. Das Nachrichtenband, das von 3oo bis 27oo Hz ,reicht, belege eine Betriebsbandbreite von a = 3 kHz. Die Modulatomen Mii bis M13 heben das Nachrichtenband um einen bestimmten Betrag c an, der vorzugsweise in einem ganzzahligen Verhältnis zur Breite a steht, so daß tt. a = c ist, wenn n der genannte Zahlenfaktor ist. In dem Ausführungsbeispiel werden die Trägerfrequenzen sämtlich aus dem Generator .G durch Vervielfacher gewonnen. Zur Erzielung" des Frequenzhubes c diene der VervielfaeherVI, doch kann beispielsweise auch der Generator selbst diese Frequenz haben.An embodiment of such a system is shown schematically in FIG. Three participants T1 to T3 are combined into a group. From the subscriber stations, the transmitted message bands are passed upwards. the low-pass filters TPi to TP3 are limited and now fed to the modulation devices. The message band, which extends from 300 to 2700 Hz, occupies an operating bandwidth of a = 3 kHz. The modulus atoms Mii to M13 raise the message band by a certain amount c, which is preferably in an integer ratio to the width a, so that tt. a = c if n is the mentioned number factor. In the exemplary embodiment, the carrier frequencies are all obtained from the generator .G by multipliers. The multiplier VI is used to achieve the frequency deviation c, but the generator itself can also have this frequency, for example.

Zur Aussiebung des einen Seitenbandes dienen die nachgeschalteten Bandfilter BF, bis BF3, an deren Ausgang also jedes Band, das beispielsweise als oberes Seitenband gewählt sei, den Frequenzraum c bis c -j-- a be- legt. In diesen Bandfiltern mul3 eine scharfe Selektion stattfinden zur Trennung der einzelnen Bänder. Ausgewählt wird das Band c -i-- 3oo bis c -r a -- 3oo bei den obigen Zahlen. Nunmehr erfolgt die zweite Modulation in den Modulatoren l1121 bis A.3. Diese Trägerfrequenzen werden vorzugsweise aus demselben Generator G genommen, dem die ersten Trägerfrequenzen entstammten. Zur Vervielfachung dienen die StufenV2 bis V,1. Die bei der zweiten Modulation entstehenden Nutzseitenbänder werden durch das gemeinsame'Gruppenfilter GF erfaßt. Die einzelnen Gruppen können einzeln oder getrennt auf Verstärker Vsi und die Leitung gegeben werden.The downstream band filters BF to BF3 are used to filter out one sideband, at the output of which each band that is selected as the upper sideband, for example, occupies the frequency space c to c -j-- a . In these band filters, a sharp selection must take place in order to separate the individual bands. The band c -i-- 3oo to c -ra - 3oo is selected for the above numbers. The second modulation now takes place in modulators 11121 to A.3. These carrier frequencies are preferably taken from the same generator G from which the first carrier frequencies originated. Levels V2 to V, 1 are used for multiplication. The useful sidebands produced during the second modulation are detected by the common group filter GF. The individual groups can be sent individually or separately to amplifier Vsi and the line.

An Hand der Fig.2 soll nun die Verlagerung und die Zusammenfassung in Gruppen näher erläutert werden. Hierzu diene ein Zahlenbeispiel, das sich an die obigen Verhältnisse anschließt. Die Trägerfrequenz T, ist c = 2a= 6 kHz. Das obere Seitenband, das durch die Bandfilter ausgesiebt wird, liegt demnach von 6 bis 9 kHz. Drei verschiedene Trägerfrequenzen T21 bis T23 der zweiten Modulationsstufe liegen bei den Frequenzen 27, 30 und 33 kHz. In der Fig. 2 sind sie durch Pfeile angedeutet und der Deutlichkeit halber untereinander gezeichnet. Wesentlich ist, daß die Nachrichtenbänder nun diesem Träger nicht unmittelbar benachbart sind, sondern daß durch die in Fig. i dargestellte bekannte Vormodulation in den Modulatoren lYhl, 1Y112, l1113 eine Abspreizung erreicht ist. Bei den genannten Zahlern der erster, Modulation (Vormodulation) liegen demnach die dem Träger T21 zugeordneten Bänder 12 kHz voneinander entfernt, also von 18 bis 21 und 33 bis 36 kHz.The relocation and the combination in groups will now be explained in more detail with reference to FIG. Let us use a numerical example that follows the above relationships. The carrier frequency T i is c = 2a = 6 kHz. The upper sideband that is screened out by the band filter is therefore from 6 to 9 kHz. Three different carrier frequencies T21 to T23 of the second modulation stage are at the frequencies 27, 30 and 33 kHz. In FIG. 2 they are indicated by arrows and are drawn one below the other for the sake of clarity. It is essential that the message bands are not immediately adjacent to this carrier, but that the known pre-modulation shown in FIG. In the aforementioned counters of the first, modulation (pre-modulation), the bands assigned to the carrier T21 are accordingly 12 kHz apart, that is to say from 18 to 21 and 33 to 36 kHz.

Die gleichen Beziehungen gelten für die Träger T22 und T23, die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel derselben Gruppe angehören sollen. Das Gruppenfilter GF, das nun die Ausscheidung der zweiten Seitenbänder bewirkt, ist in Fig. 2 durch die Kurve B angedeutet, die den schematischen Verlauf einer Dämpfungskurve angeben soll. Das Gruppenfilter kann ein Bandfilter sein, doch ist ohne weiteres ersichtlich, daß es nicht erforderlich ist, dieses Selektionsmittel als Bandfilter auszubilden, es genügt vielmehr ein Hochpaß, der etwa bei der im Beispiel gewählten Frequenz .o kHz seine Grenzfrequenz hat.The same relationships apply to beams T22 and T23 that are used in the selected embodiment should belong to the same group. The group filter GF, which now causes the excretion of the second side ligaments, is shown through in FIG the curve B indicated, which indicate the schematic course of a damping curve target. The group filter can be a band filter, but it is readily apparent that it is not necessary to design this selection means as a band filter, Rather, a high-pass filter is sufficient, for example at the frequency selected in the example .o kHz has its cut-off frequency.

,pies ist in Fig.3 näher dargestellt. Hier igt das interessierende Frequenzgebiet der Fig.2 nochmals herausgeschnitten und die lückenlose Belegung mit Betriebsbändern aufgezeigt. Die drei mit ausgezogenen Linien dargestellten Nachrichtenbänder zwischen 33 bis 4.2 kHz sind die der obigen Gruppe und werden von ihren anderen Seitenbändern durch die Hochpaßkurve B getrennt. Verwendet man statt dessen ein Bandfilter, so wird sich der strichpunktierte Verlauf ergeben, der insbesondere bezüglich der Demodulati<m in einigen Fällen von Vorteil sein kann., pies is shown in more detail in Fig.3. Here is what is interesting Frequency area of Fig. 2 cut out again and the complete occupancy indicated with operating ribbons. The three message tapes shown with solid lines between 33 to 4.2 kHz are those of the above group and are distinguished by their others Sidebands separated by the high-pass curve B. If you use a instead Band filter, the dash-dotted curve will result, in particular with regard to the demodulation can in some cases be an advantage.

Aus dem Vorstehenden ist zu erkennen, daß durch die bekannte gruppenweise Zusammenfassung der nach der zweiten Modulation entstehenden Seitenbänder eine erhebliche Ersparnis an Schaltelementen erzielt werden kann. Ferner bedingt jedes Filterelement außer seinem Materialaufwand noch eine große Abgleicharbeit, abgesehen von der durch die geringere Elementenzahl bedingten Raumersparnis. Bei dem gewählten Beispiel werden 66t>,'o der Filter der zweiten Modulationsstufe eingespart. Für den praktischen Aufbau der Gruppenselektionsmittel ist es von Bedeutung, welche Lücke zwischen dem höchsten unteren Seitenband und dem niedrigsten oberen Seitenband der Gruppe frei gelassen ist. Die Breite der Lücke wird auch von der Höhe der Frequenzen abhängen, da es, je höher die Frequenz ist, um so schwerer wird, den Bauelementen eine genügende zeitliche Konstanz zu geben. In dem Beispiel der Fig.2 beträgt die Lücke, die identisch mit dem Trägerabstand T2, bis T23 ist, c=n.a=6kHz.From the above it can be seen that by the known in groups Summary of the sidebands produced after the second modulation is a considerable one Saving on switching elements can be achieved. Furthermore, each filter element requires in addition to the cost of materials, a great deal of adjustment work, apart from the through the lower number of elements required space savings. In the example chosen the filters of the second modulation stage are saved. For the practical Establishing the group selection means it is important what gap between the highest lower sideband and the lowest upper sideband of the group free is serene. The width of the gap will also depend on the height of the frequencies since the higher the frequency, the heavier it becomes, a sufficient one for the components to give temporal constancy. In the example of Figure 2, the gap is identical with the carrier spacing T2 to T23, c = n.a = 6kHz.

Die Anordnung ist jedoch nicht auf das Vorhandensein dieser Lücke beschränkt; es ist vielmehr auch möglich, eine Anordnung zu treffen, wie sie in Fig. q. dargestellt ist. Hier ist die Lücke nur a kHz, d. h. bei der gleichen Abspreizung der Seitenbänder von den Trägern, die mit T=, bis T21 bezeichnet sind, ist jetzt ein weiterer Kanal in der Gruppe untergebracht. Es ist aus dem eingezeichneten Verlauf der Dämpfungskurve B des Selektionsmittels zu erkennen, daß nunmehr der Anstieg, der sich zwischen den obengenannten Frequenzgrenzen vollziehen muß, sehr viel steiler ist. Eine noch größere Annäherung ist praktisch nicht empfehlenswert, da bei Belegung der Gruppe mit noch einem weiteren Band dieses nicht mehr vollständig ausgesiebt werden kann und eine Bemessung der Lücke kleiner als eine Kanalbreite zur Folge hat, daß die Trägerfrequenzen dann nicht mehr Harmonische einer Grundfrequenz sein können. Allgemein läßt sich für den Aufbau der Gruppen etwa das nachstehende Schema ,angeben. Die Zahl der m einer Gruppe zusammengefaßten Bänder beträgt bei einer Lücke von der Breite eines Frequenzbandes'. (1t + 2) # a, bei der doppelten Lückenbreite (tz -1-- z) # a, bei der dreifachen it # a. Bei der Abspreizung et # a folgt also: Abspreizung iza a a 3 a q. a Gruppe n a 2 a 3 a 4 a (n + z) a 3 a 4 a 5 a (n+2)a 4a 5a 6a Im Hauptpatent ist nun ein mehrfachträgerfrequentes Nachrichtenübertragungssystem behandelt, bei dem zur Nachrichtenübertragung nur je ein vollständiges Seitenband benutzt wird, während die Trägerfrequenz und das andere Seitenband ganz oder teilweise unterdrückt sind. Die trägerfrequenten Nachrichtenkanäle sollen nach diesem Patent abwechselnd durch ein oberes und ein unteres Seitenband gebildet sein, die paarweise so zusammengefaßt sind, daß der untere Kanal das obere Seitenband der unteren Trägerfrequenz und der obere Kanal das untere Seitenband der oberen Trägerfrequenz des Kanalpaares ist. Die paarweise Zusammenfassung erfolgt dabei insbesondere durch ein gemeinsames Bandfilter. Sie kann dem Hauptpatent zufolge mit Vorteil auch bei mit Mehrfachmodulation arbeitenden trägerfrequenten Nachrichtensystemen Anwendung finden.However, the arrangement is not limited to the presence of this gap; Rather, it is also possible to make an arrangement as shown in FIG. is shown. Here the gap is only a kHz, ie with the same spread of the sidebands from the carriers, which are denoted by T =, to T21, a further channel is now accommodated in the group. It can be seen from the drawn course of the attenuation curve B of the selection means that the rise that must take place between the above-mentioned frequency limits is now very much steeper. An even greater approximation is practically not recommended, since if the group is occupied by another band, this can no longer be completely screened out and dimensioning the gap smaller than one channel width means that the carrier frequencies can then no longer be harmonics of a fundamental frequency . In general, the following scheme can be used for the structure of the groups. The number of m bands combined in a group amounts to the width of a frequency band in the case of a gap. (1t + 2) # a, with double the gap width (tz -1-- z) # a, with triple it # a. With the expansion et # a it follows: Splaying iza aa 3 a q. a Group na 2 a 3 a 4 a (n + z) a 3 a 4 a 5 a (n + 2) a 4a 5a 6a The main patent now deals with a multi-carrier-frequency communication system in which only one complete sideband is used for communication, while the carrier frequency and the other sideband are wholly or partially suppressed. According to this patent, the carrier-frequency communication channels are to be formed alternately by an upper and a lower sideband which are combined in pairs so that the lower channel is the upper sideband of the lower carrier frequency and the upper channel is the lower sideband of the upper carrier frequency of the channel pair. The combination in pairs takes place in particular by means of a common band filter. According to the main patent, it can also be used with advantage in carrier-frequency communication systems operating with multiple modulation.

Die Erfindung sieht nun in Anwendung der durch das Hauptpatent gegebenen Prinzipien auf die eingangs behandelten Mehr£achmodulationssysteme, die eine gruppenweise Zusammenfassung mehrerer Nachrichtenbänder nach der zweiten Modulation bzw. vor der ersten Demodulation zeigen, vor, eine paarweise Zusammenfassung von Kanalgruppen vorzunehmen, und zwar derart, daß die untere Gruppe des Gruppenpaares aus oberen Seitenbändern von unteren Trägerfrequenzen und die obere Gruppe aus unteren Seitenbändern von oberen Trägerfrequenzen besteht. Es werden also nicht wie beim Hauptpatent ein Seitenband bzw. mehrere aneinandergereihte Seitenbänder durch eine Trägerfrequenz in die betreffende Lage des Frequenzspektrums verschoben, sondern jedes Teilband wird durch eine andere Trägerfrequenz in die jeweilige Lage der Frequenzgruppe verschoben. Das bedeutet demnach, daß man bei Betrachtung des gehildeten Kanalpaares nicht mehr eine untere Trägerfrequenz und eine obere Trägerfrequenz, sondern mehrere untere Trägerfrequenzen und mehrere obere Trägerfrequenzen hat.The invention now sees in application of the given by the main patent Principles apply to the multiple-axis modulation systems discussed at the beginning, which are group-wise Combination of several message bands after or before the second modulation the first demodulation show, before, a paired combination of channel groups undertake, in such a way that the lower group of the group pair of upper Sidebands of lower carrier frequencies and the upper group of lower sidebands consists of upper carrier frequencies. So it will not be a as with the main patent Sideband or several side bands lined up in a row through a carrier frequency shifted to the relevant position of the frequency spectrum, but each sub-band is shifted to the respective position of the frequency group by another carrier frequency. This means that when you look at the channel pair you no longer do a lower carrier frequency and an upper carrier frequency, but several lower ones Has carrier frequencies and multiple upper carrier frequencies.

Dadurch, daß zwei .aneinandergrenzende Gruppen, von denen jede die gleiche gegebene Anzahl der Kanäle wie beim bekannten "Beispiel aufweist, derart zu einer Gruppe vereinigt werden, daß die.untere Teilgruppe nur obere und die obere Teilgruppe nur untere Seitenbänder umfaßt, wird erreicht, daß bei gleicher Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzbereiches der Filteraufwand niedriger wird, da ja die Abstände zwischen den Gruppenpaaren größer gemacht "verden können, oder daß sich bei gleichem Aufwand für die Filtermittel eine bessere Ausnutzung des Frequenzbereiches ergibt. Weiter wird dabei auch nur die halbe Anzahl an Leitungsfiltern erforderlich. Es ergeben sich also für die mit gruppenweiser Zusammenfassung mehrerer Nachrichtenbänder arbeitenden Systeme die gleichen Vorteile, wie sie im Hauptpatent allgemein angegeben sind.By having two contiguous groups, each of which is the has the same given number of channels as in the known "example, such be combined into a group that the lower subgroup only the upper and the upper Subgroup only includes lower sidebands, it is achieved that with the same utilization the available frequency range, the filter effort is lower, since the distances between the group pairs can be made larger, or that with the same expenditure for the filter means a better utilization of the frequency range results. Furthermore, only half the number of line filters is required. This results in a number of message bands with group-wise combination working systems have the same advantages as generally stated in the main patent are.

Ein Ausführungsbeispiel eines Systems gemäß der Erfindung zeigt die Fig.5. Hier stellen, wieder der Deutlichkeit halber untereinander gezeigt, die Träger Tal bis Ta," die eine Gruppe dar, während die Träger der nächsten Gruppe Tb, bis Tb3 sind. Für die Bänder der Gruppe a des Beispiels seien die Frequenzen 8 r bis go kHz belegt, woran sich die Bänder der b-Gruppe reihen, die aber jetzt die unteren Seitenbänder sind. Hierdurch ist also eine Ersparnis an Filterelementen möglich. Die schematisch am linken und rechten Rande der Zeichnung dargestellten unteren Seitenbänder der Gruppe a und oberen Seitenbänder der Gruppe b werden durch -ein Gruppenbandfilter, dessen Dämpfungskurve durch B veranschaulicht ist, entfernt. Man erhält jetzt mit einem Filter in dem Beispiel sechs Kanäle frei von ihren unerwünschten Seitenbändern.An embodiment of a system according to the invention is shown in FIG. Here, again shown one below the other for the sake of clarity, the carriers Tal to Ta "represent one group, while the carriers of the next group are Tb to Tb3. For the bands in group a of the example, let the frequencies 8 r to go kHz shows where the bands of group b are lined up, but which are now the lower sidebands. This means that a saving in filter elements is possible. The lower sidebands of group a and upper sidebands of group b shown schematically on the left and right edges of the drawing are removed by a group band filter, the attenuation curve of which is illustrated by B. With one filter in the example, six channels are now obtained free of their undesired sidebands.

Die eingangs angegebenen Regeln für die Bemessung der Lücke für den Dämpfungsanstieg der Filter sowie für die Breite der Abspreizung gelten sinngemäß ebenfalls für den Aufbau eines Systems gemäß der Erfindung. Man erhält hierbei die doppelte Zahl von Kanälen. Statt zwei Modulationsstufen können auch mehrere vorhanden sein, wobei sich unter sinngemäßer Anwendung ebenfalls die geschilderten Ersparnisse erzielen lassen.The rules for dimensioning the gap for the The increase in attenuation of the filters and the width of the spread apply accordingly also for building a system according to the invention. One obtains the double the number of channels. Instead of two modulation levels, there can also be several be, with analogous application also the described savings can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Multi-carrier communications system according to patent 699 83o, characterized in that when using multiple modulation. in several successive modularity stages with group-wise summary several message tapes Spread equal to the width of a the operating band corresponding to the message or an integral multiple thereof is. q .. Carrier frequency system according to claim i to 3, characterized in that the selection required to separate the frequency bands of a group in the band filters is achieved after the pre-modulation stage. 5. Carrier frequency system according to claims i to q, characterized in that there are as many frequency bands in one group are included that for the increase in attenuation of the selection means the width of a Band or a multiple thereof remains free. the second modulation or before the first demodulation made a paired combination of channel groups is such that the lower group of the group pair of upper sidebands of lower carrier frequencies and the upper group of lower sidebands from upper Carrier frequencies exists. a, carrier frequency system according to claim i, characterized in that that the spreading of the sidebands from the carrier frequency by pre-modulation takes place with the same carrier with the lowest possible frequency. 3. Carrier frequency system according to claim i and a, characterized in that the