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Verfahren zur Ubertragung telegraphischer Nachrichten auf Kurzwellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur funktelegraphischen Nachrichtenübermittlung,
bei welchem die vollständige Nachricht innerhalb eines äußerst kurzen Zeitraumes
ausgestrahlt wird. Für diese Betriebsweise eines Senders besteht in Sonderfällen
Interesse, «-o es darauf ankommt, daß der auf einem Fahrzeug befindliche Sender
nicht angepeilt werden kann oder daß die Nachricht unibefugten Abhörstellen entgeht.
Diese Betriebsweise ist wohl zu unterscheiden von .anderen, bekannten Formen der
Nachrichtenübermittlung, bei denen innerhalb eines längeren. Zeitraumes periodische
Impulse, welche Zeichenelemente oder Abschnitte einer gespeicherten Nachricht darstellen,
ausgesandt werden, wie es z. B. bei der gewöhnlichen Nachrichtenübertragung mittels
modulierter Impulse oder bei der Übertragung der Tonbegleitung zu einem Fernsehbild.
während der Zeilenrücklaufzeiten der Fall ist.
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Wenn solche Nachrichten über große Entfernungen übertragen werden
sollen, ist man auf die Verwendung kurzer Trägerwellen angewiesen. Bei diesen treten
aber bekanntlich die sogenannten Ionosphärenechos auf, d. h. die Funkstrahlen erreichen
den Empfänger auf zahlreichen verschieden langen Wegen, so daß ein Senderimpuls
mehrere hintereinander einfallende Empfangsimpulse erheblich längerer Dauer hervorruft.
Diese Erscheinung erzwingt im drahtlosen Weitverkehr eine starke Verringerung der
Übertragungsgeschwindigkeiten. Um zeitlich nacheinander ausgesandte Zeichen im Empfänger
eindeutig-
trennen zu können, muß mit der Aussehdiüng des folgenden, Zeichens. so. lange gewartet
werden, bis das vorhergehende Zeichen im Empfänger vollständig abgeklungen ist.
Die Erfindung gibt die Möglichkeit, Kurznachrichten trotz der Ionosphärenechos rascher
übertragen zu können. _ :Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Übertragung
_ telegraphischer Nachrichten auf Kurz-#wellen, gLei welchem innerhalb des Zeitraumes
zwischen dem Eintreffen desselben Impulses an der Empfangsstelle auf verschiedenen
Wegen, d. h. innerhalb von etwa '/z ms mehrere Einzelimpulse übertragen werden.
Die ganze Impulsgruppe ist demnach so kurz, daß das Echo des ersten Einzelimpulses
erst hinter dem letzten Einzelimpuls der gleichen Impulsgruppe am Empfänger eintrifft.
Da sich die Dämpfung der einzelnen Ionosphärenwege auf Grund durchgeführter Beobachtungen
während 30 ms um höchstens i Neper ändert, während zur Übertragung der ganzen
Impulsgruppe höchstens i ms benötigt wird; gelten für die Einzelimpulse praktisch
@dieselben Übertragungsbedingungen. Falls während der Übertragungszeit einer Impulsgruppe
schwächere Echozeichen auftreten sollten, ist dies unerheblich und stört - nicht;
eine Verwechslung der Einzelimpulse mit solchen Echozeichen ist nicht möglich, sofern.
sich die Amplituden etwa um den Faktor 5 unterscheiden, was tatsächlich immer der
Fall ist.
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Die Erfindung stützt sich auf die durch zahlreiche Messungen. gesicherte
Tatsache, daß der zeitliche Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Ionosphärenecho.s
im allgemeinen etwa i ms und. niemals weniger als 5 - 1o--4 s beträgt; diese Messungen
wurden für die Funkverbindung zwischen Nordamerika und Deutschland durchgeführt.
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Über den Nachrichteninhalt einer Impulsgruppe bzw. einer kürzen Folge
von Impulsgruppen gibt folgende Betrachtung Auskunft: Es sei ein Empfänger mit einer
Gesamtbandbreite von 6, kHz gegeben. Dieser läßt im Einseitenbandhetrieb Impulse
mit einer kürzesten Dauer von ä # i0-5 s durch. Die zwischen zwei Ionosphärenechos
zu übertragende Impulsgruppe kann< daher bis zu 6 Einzelimpulse umfassen. Man
nutzt die zur Verfügung stehende Übertragungszeit am besten aus, indem man nach
Art des Fünfer-Alphabets 5 oder 6 Impulse aufeinanderfolgen läßt und die verschiedenen
Buchstaben oder Codezeichen durch das. Ausfallen bestimmter Impulse aus dieser Reihe
kennzeichnet. Von den theoretisch möglichen Impulsfolgen scheidet die Kombination,
bei der sämtliche Impulse unterdrückt sind, als unzweckmäßig aus. Man verzichtet
zweckmäßig auch auf diejenigen Kombinationen, bei denen .der erste Impuls unterdrückt
ist; dieser Verzicht lohnt sich dadurch, daß ein besonderes Startsignal eingespart
wird. Mit den erwähnten Einschränkungen erhält man. mit 6Impulsen 32 verschiedene
Zeichen und mit 5 Impulsen 16 verschiedene Zeichen; ohne diese Einschränkungen ergibt
sich die doppelte Zeichenzahl. Falls die ganze Nachricht nur aus einer einzigen
Impulsgruppe bestehen soll, kann man sich gegen Übertragungsfehler dadurch sichern,
daß man nur jene Impulskombinationen mit Bedeutungen versieht, die sich von allen
anderen hinsichtlich mindestens zweier Impulse unterscheiden. .
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Man kann die Zähl der zu übertragenen Begriffe erhöhen, wenn man zwei
oder mehr Impulsgruppen aussendet, über .deren zeitliche Folge weiter unten nähere
Angaben gemacht werden. Wenn man z. B. mit einer Impulsgruppe eines von
30 möglichen Zeichen zu übertragen. vermag, so kann man mit zwei Impulsgruppen
ungefähr iooo verabredete Zeichen, mit drei Impulsgruppen etwa'3o@ooo Zeichen übertragen..
Die vielseitigsten, zur Zeit im Wirtschaftsverkehr benutzten Telegraphenschlüssel
umfassen rund q.oo ooo Phrasen. Zu ihrer übermittlung benötigt man vier Impulsgruppen.
Zum Schutz gegen Übertragungsfehler fugt man zweckmäßig noch eine fünfte Impulsgruppe
hinzu und wählt nur solche Zusammenstellungen, die sich wenigstens hinsichtlich
zweier Impulsgruppen unterscheiden.
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Verwendet man einen Einseitenbandempfänger mit einer Durchlaißrbreite
von io kHz, so kann man die Einzelimpulse auf wenigstens 5 - i0-5 s verkürzen und
innerhalb einer Impulsgruppe von 5 - io-¢ s Gesamtdauer io Einzelimpulse übertragen.
Mit einer einzigen Impulsgruppe kann man dann bereits 1024 Begriffe, mit zwei Impulsgruppen
sogar iosverschiedene Begriffe ausdrücken.
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Die Übertragung nach dem Einseitenbandverfahren kann nach folgendem
Schema vor sich gehen: Auf der Senderseite tastet man eine Hilfsfrequenz, die zwischen
io und Soo kHz liegen sollte, mit den Impulsen und unterdrückt mit Hilfe von Filtern
die eine Hälfte des entstehenden Frequenzbandes; mit der anderen Hälfte des Frequenzbandes
wird der Sender moduliert. Auf der Empfangsseite setzt man einen Zwischenfrequenzempfänger
ein, in welchem .die letzte Zwischenfrequenz ebenfalls im Bereich von io bis 50o
kHz liegt und insbesondere gleich groß. wie die senderseitige Hilfsfrequenz ist.
Zur Rückbildung des ursprünglichen Impulses wird an einer Kante des Empfangsfrequenzbandes
eine Trägerschwingung mit großer Amplitude zugesetzt, die im Empfänger selbst erzeugt
werden kann. Die Genauigkeitsanforderungen sind hierbei wesentlich geringer als
bei Einseitenbandempfängern für Telephonieübertragung, so daß die Filter und- Oszillatoren
erheblich einfacher ausgebildet werdenkönnen. DieEinseitenbandtechnik gestattet
die wirtschaftlichste Ausnutzung des gegebenen Frequenzbandes. Ein weiterer Vorteil
besteht in der Möglichkeit, übliche Hochfrequenzteile von Sendern und Empfängern
uriverändert verwenden zu können, die lediglich durch Zusatzeinrichtungen ergänzt
zu werden brauchen. Für dieEinseitenbandübertragungspricht schließlich auch noch
ihre größere Unauffälligkeit im Vergleich mit einer Zweiseitenbandübertragung.
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An sich kann die Übertragung der Impulsgruppen auch nach dem Zweiseitenbandverfahren
erfolgen. Man hat dabei jedoch zu berücksichtigen, daßi. die Einzelimpulse bei gleicher
Gesamtbreite
des Empfängers doppelt so lang sein müssen. Wenn die
infolge der kleineren Zahl von Einzelimpulsen je Impulsgruppe verringerten Ausdrucksmöglichkeiten
nicht ausreichen und deshalb mit kürzeren Einzelimpulsen gearbeitet werden muß,
muß man den Empfänger mit größererBandbreite verwenden, also unter Umständen andere
Geräte als die bisher üblichen schaffen.
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" Für die zeitliche Folge zweier Impulsgruppen ergeben sich folgende
Gesichtspunkte: Bei mehrfacher Reflexion eines Wellenzuges an der Ionosphäre entstehen
mehrere diskrete Echozeichen. Die Gesamtheit der einem ausgesandten Impuls folgenden
Echozeichen wird als Echofolge bezeichnet. brach eignen Beobachtungen beträgt die
längste Dauer einer Echofolge nicht mehr als q. ms; Echofolgen von io ms Dauer,
über welche im Schrifttum berichtet wird, dürften Ausnahmeerscheinungen sein. Durch
günstige Bemessung der automatischen Lautstärkeregelung des Empfängers, der die
schwächeren Echos unterdrückt, läßt sich die wirksame Dauer einer Echofolge auf
etwa 2 ms herabsetzen. Es ist daher möglich, die Impulsgruppen in zeitlichen Abständen
von 2 bis io ms auszustrahlen. Eine aus drei Impulsgruppen bestehende verschlüsselte
Mitteilung kann daher bestenfalls innerhalb einer Zeit von 6 ms übertragen werden.
Wenn der Empfänger mit einerEinrichtung zur selbsttätigen Lautstärkeregelung ausgestattet
ist, darf die Einregelzeitkonstante nicht größer als die Dauer eines Einzelimpulses
sein, damit der Empfänger durch den ersten Einzelimpuls einer Impulsgruppe, der
die Rolle eines Startimpulses hat, bereits seine geregelte Empfindlichkeit erlangt.
Die Ausregelzeitkonstante muß bedeutend größer sein, insbesondere etwa i bis
30 ms betragen, damit der Empfänger eine volle Impulsgruppe oder mehrere
zur Übertragung eines Begriffes benötigte Impulsgruppen gleichmäßig wiedergibt.
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Zur weiteren Sicherung der Übertragung bzw. zur Verbesserung der Geheimhaltung
können die zu einer Mitteilung zusammengefaßten Impulsgruppen auf verschiedenen
Wellen ausgesandt «=erden. Die Übertragung der einzelnen Impulsgruppen auf verschiedene
Wellen kann nacheinander erfolgen. Wenn mehrere Sender zur Verfügung stehen oder
ein Sender mit verschiedenen Vorstufen und gemeinsamer Endstufe vorhanden ist, kann
die Aussendung der verschiedenen Wellen auch gleichzeitig erfolgen.
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Man kann über die gegebene Bandbreite der Verbindung und die gegebene
Senderleistung auch derart verfügen, daß man Einzelimpulse von der Dauer von etwa
0,3 bis i ms wählt und diese Impulse gleichzeitig auf etwa fünf benachbarten
Frequenzen sendet. Jeder Einzelimpuls hat dann ein Fünftel der Bandbreite der Kurzimpulse,
die oben beschrieben wurden, so daß alle 5 Impulse gemeinsam wieder dieselbe. Bandbreite
ergeben. Die Übertragung geschieht dann etwa derart, daß man fünf verschiedene Frequenzen,
die um etwa o,8/t = 0 f auseinanderliegen, gleichzeitig tastet. Jeder Impuls muß
dann nach der Einseitenbandtechnik mit besonderem Einseitenbandfilter auf der Senderseite
und besonderem Trägerzusatz auf der Empfangsseite ausgerüstet werden. Dieses Verfahren
hat den Vorteil, daß die Impulsgeräte für etwas längere Tästzeiten eingerichtet
werden können, und den Nachteil, daß die Senderaussteuerung hinsichtlich ihrer Linearität
bestimmten Gesetzen gehorchen muß. Die Beanspruchung hinsichtlich Bandbreite und
Sendezeit auf dem Übertragungsweg ist dieselbe. Die obige Beschreibung spricht von
verschiedenen aufeinanderfolgenden Impulsen. Man könnte unter Anwendung einer anderen
Ausdrucksweise sagen, daß immer ein Einzelimpuls, aber in vielen z. B.
30 verschiedenen Formen übertragen wird. Es soll also auch zum Umfang der
Erfindung gehören, wenn zur Erzielung einer höheren Telegraphiergeschwindigkeit
die Impulsform bzw. die Frequenzspektren der Impulse in mannigfacher Art variiert
werden und diese Formen bzw. die Frequenzspektren zur übertragung benutzt werden.