DK151672B - Radiotransmissionssystem med frekvens- og/eller fasemodulation - Google Patents

Description

DK 151672 B

i

Opfindelsen angår et radiotransmissionssystem, hvor fortrinsvis på digital form foreliggende informationssignaler ved frekvens-og/eller fasemodulation påtrykkes mindst én radiobærefrekvens i en sender og udstråles til en modtager, hvor de modtagne informationssignaler tilføres et’datalager, hvori modtagne, fejlbehæftede signalafsnit under medvirken af en støjdetekteringsindretning og koblingsmidler erstattes med redundante, uforstyrret modtagne signalafsnit.

Ved redundante radiosystemer,som dem der f.eks. kendes fra US patentskrift nr. 3 781 794 ,gøres der til opnåelse af en fejlsikker overføring af data brug af fejlbit. Datablokkene, som overføres flere gange,bliver i modtageren efter at være genvundet kon-

2 DK 151672B

trolleret bit for bit med hensyn til fejl efter en regenerator.

De respektive bit, som synes at være behæftet med fejl, bliver forsynet med et fejlsignal og derefter over lagre erstattet med tilsvarende fejlfrie bit. Til et sådant radiokommunikationssystem kræves der ikke blot en større båndbredde,men også ret omfattende koblingsmidler til fejlsikring og fejlkorrektion på sende- og modtagesiden. Desuden er en sådan fejlsikring heller ikke uden videre anvendelig ved enhver form for signaloverføring. Ved radiotransmissionssystemer , som arbejder med frekvens- og/eller fasemodulerede bærebølger, kan der optræde forstyrrelser som f.eks. skyldes gnister ved afbrydere eller forstyrrelser, som kan være tilsigtede,og som fejlbitten er udsat for på samme måde som nyttesignalbittene. I sådanne tilfælde svigter en fejlsikring, som beror på de nævnte ekstra .fejlbit.

Ved opfindelsen tilsigtes det under disse forudsætninger ved overføring af information via radio under anvendelse af en frekvens- eller fasemodulation, at give anvisning på en mulighed for trods forekomsten af sådanne forstyrrelser at modtage informationer uforfalsket uden nogen væsentlig forøgelse af omkostningerne ved systemet.

Til opnåelse heraf er et radiotransmissionssystem af den indledningsvis angivne art ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at den i modtagerens mellemfrekvensdel anbragte støjdetekteringsindretning består af en på indgangssiden anbragt amplitudedemodulator og en på udgangssiden anbragt tærskelværdikobling, som slutter sig til denne, at der efter støjdetekteringsindretningen er indkoblet et støj lager, som samarbejder med datalageret, som omfatter koblingsmidlerne, at støjdetekteringsindretningen ved hver forstyrrelse, som giver sig til kende ved en amplitudedemodulation af mellemfrekvenssignalet, til støj lageret afgiver et fejlsignal, som vedrører det pågældende informationssignalafsnit, og at støj lageret under medvirken af datalageret til enhver tid erstatter de signalafsnit, der er konstateret at være fejlbehæftede, med uforstyrrede signalafsnit med samme indhold. Med opfindelsen er det muligt at sikre overføring af data og informationer uden den ellers nødvendige betydelige tillægsomkostning og også uden i væsentlig grad at lægge beslag på ekstra tid.

Fra US patentskrift nr. 3 145 340 er det ganske vist allerede kendt ved en fjernskriverforbindelse med blokvis signaloverføring, under anvendelse af en fase- eller frekvensmodulation på modtage

3 DK 151672B

siden og ligeledes i mellemfrekvenslejet, at anbringe en fejlkonstateringsindretning, som reagerer over for amplitudeforstyrrelser. Denne kendte indretning har imidlertid alene til opgave at melde konstaterede amplitudeforstyrrelser til en fejldetektor, som så ved et tilbagesvar kræver gentagelse af den datablok, som er konstateret at være behæftet med en forstyrrelse,fra sendesiden.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser forløbet af feltstyrkespændingen ved optrædende forstyrrelser, fig. 2 et forløb af me11emfrekvensspændingen ved denne forstyrrelse, fig. 3 i form af et diagram en mulighed for fjernelsen af forstyrrelser, fig. 4 et blokdiagram af en sende- og modtageindretning, som er udrustet med midler ifølge opfindelsen til eliminering af forstyrrelser, og fig. 5 et mere udbygget blokdiagram af de i fig. 4 viste blokke over støjdetektoren STE, støjlageret STSP og datalageret NSP.

Når der i et radiotransmissionssystem med frekvens- og/eller fasemodulerede bærebølger forekommer forstyrrelser, optræder der på modtagersiden en feltstyrkeændring, således som det f.eks. er vist i fig. 1 for et enkelt forstyrrelsestilfælde. Det ellers amplitude--% konstante (amplitude U) radiofrekvenssignal øges kraftigt allerede ved små feltstyrkeforskelle mellem nyttesignalet og støjsignalet. yFig. 2 viser det tilhørende amplitudeforløb for en mellemfrekvens-s-pagftding i en heterodynmodtagers modtagerdel. Disse amplitudesving-ningår^fremkalder forfalskninger i signalet, som i en efterfølgende begrænset øg FM-demodulator ikke længere kan elimineres. Dette indtræffer navnlig ved overføring af digitaliserede informationer, altså informationer,- der før modulationen tilgår i form af PCM, PDM eller kodet på en el3,er anden måde. Systemet reagerer særlig følsomt på impulsforstyrrelser f.jeks. i form af støjbursts, der fra en eller anden side tilsigtet skal forstyrre informationstrafikken, således ' i- at en sikker datatransmission ikke længere er mulig. Løsninger som indebærer stor redundans, f.eks. tidobbelt informationsoverføring kræver et stort systemopbud og tillige et stort tidsforbrug.

Som beskrevet foroven har radiokanalen nu en simpel mulighed for at erkende optrædende forstyrrelser, da der i FM- eller PM-sig-

DK 151672B

4 nalet i hvert enkelt tilfælde i større eller mindre grad forekommer amplitudemodulation. Det foreslås derfor på modtagersiden at tilvejebringe en støjdetektorf som ved optrædende forstyrrelser erkender tilstedeværelsen af amplitudemodulationen af modtagerens mellemfrekvenssignal samt fastholder og lagrer tidspunktet for og varigheden af forløbet af det ankommende signal. Man får således over et tidsrum, der kan fastlægges gennem de sædvanligt optrædende forstyrrelser, et kriterium for på hvilket tidsrum i informationsstrømmen og hvor langt et signalafsnit, der med stor sandsynlighed er ulæselig eller i det mindste er forfalsket. Det indebærer altså en fordel at fjerne denne information, der jo alligevel ikke længere er sikker, fra det lagrede informationsindhold. Som erstatning herfor kan der så indsættes et så uforstyrret signal som muligt, som skaffes tilveje på redundant form på en eller anden måde f.ekSc ved at spørge tilbage. Signaler, som foreligger uforfalskede fra den første informationsoverføring, samt erstatningerne sættes dernæst sammen igen i korrekt tidsmæssig orden i en additionsenhed og tilføres en udgangskobling i modtageren.

Den enkleste form for redundans har man, når informationen overføres samtidigt gennem en eller flere simultane transmissionskanaler. Gennem erstatning af forstyrrede afsnit analogt med det foroven beskrevne kan man således stadig på en forholdsvis enkel og forsvarlig måde gennemføre en yderst sikker informationsoverførsel. Dette gælder for såvel analoge signaler som for informationer, der som nævnt foroven foreligger på digital form.

Redundansen kan også tilvejebringes gennem en tidsmæssig forskudt multipeloverføring af det samme signal, dvs. gennem blokvis overføring. Den blokvise overføring kan herved også ske gennem dobbelt eller multipel overføring af det samme signal i tidsmæssigt sammentrængte og umiddelbart efter hinanden følgende blokke. Herved forøges bittallet i et transmissionssystem ganske vist på grund af komprimeringen på sendersiden, men dette vejer dog- på ingen måde tungt i forhold til den indvundne sikkerhed.

Endelig kan redundansen tilvejebringes ved, at der sker en tilbagemelding fra modtagersiden til sendersiden angående det forstyrrede informationsafsnit, hvorved sendersiden opfordres til at gentage disse afsnit direkte. Denne metode kan der gøres brug af flere gange. På modtagersiden erstattes de der aftastede steder i det lagrede informationssignal med de påny transmitterede og modtagne

5 DK 151672B

informationer. Man kan også tænke sig en systemorganisation som omfatter en kombination af sådanne muligheder til eliminering af en forstyrrelsesform, som optræder i bestemte større tidsintervaller eller -afsnit. Specielt i forbindelse med en langtidsforstyrrelse kan man benytte sig af en simultan transmissionskanal eller af et radiofrekvensskift, der styres af en logikenhed. I alle tilfælde kan forstyrrelserne bedømmes fra modtagersiden og styringen sker også herfra ved hjælp af ekstraudstyr til støjdetektoren.

Fig. 3 viser et skema over sammenføjningen af forstyrrede og uforstyrrede signaler når det drejer sig om en metode til dobbeltoverføring af informationsblokke. Herved betegner B1-B4 i den øverste linie fire informationsblokke således som de forefindes på systemindgangen. Inddelingen i lige lange blokke er naturligvis hensigtsmæssig, skønt man også kan tænke sig en transmissionsform med blokke af forskellig længde. Disse blokke omformes nu gennem oplagring og tidsmæssig sammentrængning til blokkene henholdsvis 1, 2, 3, og 4. Her sker der altså en forøgelse af bithastigheden med henblik på den dobbelte overføring. Ved denne organisationsform gentages efter hver blok den umiddelbart forudgående blok, jf. linie 3. Efter blokken 1 følger altså den gentagne blok 0', herefter følger et synkroniseringssignal, som er markeret med en skravering, hvorpå blokken 2 følger, efter denne sker der igen en gentagelse af blokken 1 i form af 1', dernæst igen et synkroniseringssignal og så‘fremdeles. I linie 4 er der endelig vist en støjkildes koblefunktion, som griber ind i radiokanalen. Forstyrrelserne skal her være gengivet som vist svarende til varighed og rækkefølge.

-Da støj funktionen gør informationerne ulæselige»slettes de tilsvarende steder i modtagersignalet ifølge forslaget på hensigtsmæssig måde. Tilbage bliver da et signal med det i. linie 5 viste udseende. Således er der f.eks. af blokken 1 kun blevet det afsnit tilbage»som er vist i linie 5,og så fremdeles. Da der af det for andén gang transmitterede signal 1' er blevet en del af blokken tilbage»som kan læses» kan man således som det er antydet med pile genvinde signalerne 0» 1, 2 osv. i en signaladditionskreds ved sammensætning af delene fra originalinformationen og fra den redundante information, jf. linie 6. På modtagersiden sker der endelig igen en strækning af det oprindelige signalindhold, således at blokkene 0, 1, 2 osv. igen optræder uforstyrret på udgangen af systemet således som antydet i linie 7. Da de enkelte "sunde data" sammensættes i additionskredsen, er dette en sag,der vedrører additions

6 DK 151672B

kredsens koblefunktion?som ikke behøver nogen næmere forklaring her. Med SV er antydet systemets forsinkelse.

I fig. 4 er der vist et blokdiagram over et sådant telekommunikationssystem. De informationer# der optræder på indgangen af en sender E# hvilke informationer fortrinsvis optræder i form af digitale signaler, føres til at begynde med til et senderlager SSP. I senderlaget sker datakomprimeringen således# at disse kan læses med mere end den dobbelte hastighed# jf. fig. 3 i linie 2. Herigennem kan dataene transmitteres to gange sammen med yderligere synkroninformationer. Disse data føres dernæst til en sender S i form af en frekvensmodulation. Dataene når via det antydede radiofelt til en modtager R sammen med støjsignaler. Fra udgangen af mellemfrekvensdelen ZF føres dataene som sædvanligt til en begrænser BG og en demodulator DE. Den demodulerede information# der naturligvis også indeholder de forstyrrede signaler, føres til sidst til et modtagerlager for nyttesignaler NSP.

Parallelt med det foroven beskrevne føres mellemfrekvenssignalet til en støjdetektor STE. Denne støjdetektor STE retter sig efter forholdene mellem feltstyrke-spændingen (fig. 1) og mellemfrekvensspændingen (fig. 2)#på grundlag af hvilket det kan detektere hvad der er en feltstyrkesvingning, som kan udlignes igennem modtagereguleringen# og hvad der er en støjspænding. Efter denne enhed er der koblet et støjlager STSP, der på samme måde som datalageret for de samme tidsafsnits vedkommende fastholder forløbet af forstyrrelserne i signalet#jf. fig. 3 linie 4. Ved hjælp af disse data i støjlageret slettes dataene i det egentlige datalager NSP på de ikke brugbare steder. Til sidst sørger en additionsindretning i dette datalager for, at de gode informationsoverføringsdele igen bliver sat sammen i rigtig rækkefølge således som vist i fig. 3f linierne 5-7. Herefter kan for digitale datas vedkommende den egentlige signalgenvinding og videre bearbejdning# f.eks. dekodning, foretages i en efterfølgende regenerator# således som deb er vist ved datalagerets udgang.

Fig. 5 viser i form af et andet blokdiagram nærmere enkeltheder i de blokke# som i fig. 4 betegner støjdetektoren STE# støj-lageret STSP og datalageret NSP.

Støjdetektoren STE omfatter på indgangssiden en ensretter GL, der efterfølges af en parallelkobling af en kondensator C og en modstand R, der begge er forbundet til et stelpotential. Herudover er ensretteren GL's udgang forbundet med den ene indgang af en

7 DK 151672 B

tærskelværdikobling SW, på hvis anden indgang der er påtrykt en referencespænding Ur. Så snart signalspændingen på indgangen, hvilken signalspænding tages fra udgangen af mellemfrekvensforstær-keren, overskrider referencespændingen Ur og dermed signaliserer en forstyrrelse, optræder der på udgangen af tærskelværdikoblingen SW en spænding, der med en til bittakten T svarende rytme læses ind i det af et skifteregister SR2 bestående støj lager STSP. Skifteregisteret SR2 er dimensioneret til optagelse af flere blokke svarende til det i fig. 3 viste og har n udtag eller udgange, hvis gensidige afstand er fastlagt ved eller bestemmes af bittallet i en blok.

Datalageret . NSP har ligeledes på indgangssiden et skifteregister SRI, der er dimensioneret på samme måde som skifteregisteret SR2 og ligeledes udstyret med n udtag, hvis gensidige afstand er bestemt af bloklængden. Skifteregisteret SRI's udtag 1, 2, .....,n er forbundet til lagerudgangen over koblere si, s2,..., sn, hvilken lagerudgang ifølge fig. 4 efterfølges af regeneratoren RG. Koblerne si, s2,...,sn styres via et tilsvarende antal udgange af en programstyreenhed PST, der modtager forstyrrelsesinformationen fra støjlageret STSP over et modsvarende antal indgange 1, 2,...,n. Begge skifteregistrene SRI og SR2 såvel som programstyreenheden PST styres i fællesskab af bittakten T.

Programstyreenheden PST kan simpelthen være en sædvanlig mikroprocessor, hvis program er fastlagt på en sådan måde, at den gennemfører den i forbindelse med fig. 3 beskrevne addition af sunde data fra to ens datablokke under samtidig eliminering af de erkendte forstyrrede data. Til den ende aftaster programstyreenheden to af skifteregisteret SR2's udtag, hvor de forstyrrede data fra datablokke med samme indhold optræder, og foretager i afhængighed af de via skifteregisteret SR2 meldte forstyrrelser en omkobling af den hermed korresponderende kobler til udtagene på skifteregisteret SRI svarende til det i fig. 3 viste.

Systemet byder således på enkel måde og uden stort opbud på en sikret informations- og datatransmission.

Claims (1)

1. DK 151672 B Radiotransmissionssystem, hvor fortrinsvis på digital form foreliggende informationssignaler ved frekvens- og/eller fasemodulation påtrykkes mindst én radiobærefrekvens i en sender (S) og udstråles til en modtager (R) , hvor de modtagne informationssignaler tilføres et datalager (NSP), hvori modtagne, fejlbehæftede signalafsnit under medvirken af en støjdetekteringsindretning (STE) og koblingsmidler erstattes med redundante, uforstyrret modtagne signalafsnit, kendetegnet ved, at den i modtagerens mellemfrekvensdel anbragte støjdetekteringsindretning (STE) består af en på indgangssiden anbragt amplitudedemodulator (GI, R, C), og en på udgangssiden anbragt tærskelværdikobling (SW) , som slutter sig til denne, at der efter støjdetekteringsindretningen (STE) er indkoblet et støj lager (STSP), som samarbejder med datalageret (NSp), som omfatter koblingsmidlerne, at støjdetekteringsindretningen ved hver forstyrrelse, som giver sig til kende ved en amplitudemodulation af mellemfrekvenssignalet, til støjlageret (STSP) afgiver et fejlsignal, som vedrører det pågældende informationssignalafsnit, og at støjlageret (STSP) under medvirken af datalageret (NSP) til enhver tid erstatter de signalafsnit, der er konstateret at være fejlbehæftede, med uforstyrrede signalafsnit med samme indhold.