NO155597B - Radiokommunikasjonsmottager. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår radiokommunikasjonsmottager med frekvenssprang av den art som er angitt i innledningen til krav 1.

En teknikk for å overvinne med hensikt frembrakte interferens-signaler (forstyrringer) ved et radiokommunikasjonsnettverk er å endre frekvensen ved hvilken senderen og mottageren drives i periodiske intervaller. Når slike frekvensendringer forekommer ved periodiske intervaller i størrelsesorden av millisekunder med hver frekvensendring synkront med sender og mottager gir denne teknikken noe hemmlighet for sendingen så vel som noe frihet med hensyn til forstyrring. Denne driftsmetoden er her henvist til som "frekvenssprang".

Når frekvenssprangkommunikasjonsnettverk blir benyttet med flere radiosettgrupper som benytter et samme sett med frekvenskanaler kan det forekomme interferens mellom gruppene med settsprang på tilfeldig uregelmessig måte på grunn av at to gruppesprang kan forekomme på samme kanaler samtidig. Slike frekvenssammenfall vil vanligvis frembringe et inter-ferensutbrudd i en "sprang" periode. Når nettverket blir benyttet for talekommunikasjon med en sprangperiode på f.eks. et par millisekunder blir interferensutbruddet kjennetegnet av en støybakgrunn med tydelige klikk overlagret et tale-budskap. Da et antall grupper med radiosett som benytter de tilgjengelige kanaler økes økes også sansynligheten for at to eller flere grupper velger samme kanalen samtidig og forståelsen av talekommunikasjonen i nettverket reduseres.

Fra vesttysk patent nr. 2916127 er det kjent en mottager-anordning for å undertrykke transiensstøy i løpet av plut-selige avbrudd i kommunikasjonen bevirket f.eks. ved turer i landskapet eller høye bygninger. Mottageren detekterer når den mottatte energien faller under et forutbestemt nivå

og inntil energinivået er opprettet sender den ut et lagret talesignal.

Det er ikke uten videre innlysende at mottageren som beskrevet ovenfor i det nevnte tyske patentet vil virke for kommunikasjon med frekvenssprang, hvor støy forekommer når to eller flere signaler springer over til samme kanal samtidig.

Ved praktiske prøver har det blitt bestemt at dersom 25% eller større utviskelse av talesignalbølgeformen forekommer er talekommunikasjonen ikke lenger forståelig. Uten spesiell behandling av talesignalet blir forståelsesgrensen nådd når tilnærmet N/3-grupper med radiosett er uavhengig springende mellom samme N-frekvenskanaler.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveie-bringe en radiokommunikasjonsmottager med frekvenssprang

ved hvilken toleransenivået til signalannulleringen blir øket ved'bruk av signalerstatning.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er dette tilveiebrakt ved hjelp av en kommunikasjonsmottager hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Ved en slik kommunikasjonsmottager, ved hvilken de mottatte signalene fører digital data, bestemmer signalkvalitetsmåleinnretningen tilstedeværelsen av flere enn et sendt signal ved å detektere avviket mellom den virkelige tiden for forekomsten av en overgang i digital data ført av signalet fra en vurdert tid for forekomsten av en slik overgang .

Alternative eller ytterligere signalkvalitetsmåleinnretninger bestemmer tilstedeværelsen av flere enn et sendt signal ved å detektere en økning som er større enn en forutbestemt signalstyrke til det mottatte signalet i en løpende tidsperiode Tl i forhold til signalstyrken i en foregående tidsperiode Tl.

Ved en foretrukket utførelsesform blir det mottatte signalet lagret ved en forsinkelseslinje som har flere uttak ved intervaller på T2 og uttaket som har den høyeste av signal-kvalitetsverdiene blir valgt som utgang-for signalet dersom den mottatte signalkvalitetsverdien er mindre enn den til en forutbestemt verdi.

Det mottatte signalet kan bli forsinket med en ytterligere multipelperiode T2 slik at sistnevnte mottatte signal kan bli valgt som utgangssignal dersom kvalitetsverdiene krever det.

Radiokommunikasjonsinnretninger ifølge foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk blokkdiagram av en frekvens- sprangradiomottager. Fig. 2 viser et blokkdiagram av en signalbehandlingskrets

for bruk ved innretningen.

Fig. 3 viser et blokkdiagram av en alternativ utførelses-form av signalbehandlingskretsen for bruk ved innretningen. Fig. 4 viser et skjematisk blokkdiagram av en kvalitets-vurderingskrets benyttet ved behandlingskretsen på fig. 2 og 3.

Det skal bemerkes at tallbølgeformen innbefatter en hoved-frekvens på hvilke et antall harmoniske er overlagret. Gjennomsnittstonehøydeperioden til hovedfrekvensen for en voksen mannlig person har blitt fastlagt til å være innenfor et område fra 8 til 10 millisekunder.

Det skal bemerkes at frekvenssprangradiokommunikasjonsinnret-ningen kan endre frekvensen (spranget) med intervaller på mindre enn gjennomsnittstonehøydeperioden tidligere henvist til.

For unngåelse av tvilen skal det merkes at perioden mellom hver frekvensendring blir henvist til heretter som en "sprangperiode" .

For formålet med beskrivelsen av signalahkomsten ved en radiomottager ved en sprangperiode i hvilket to eller flere radio-kommunikasjonssett sender på samme frekvens blir henvist til heretter som et "forvansket sprang". Likeledes blir signalet som ankommer ved en radiomottager innenfor en sprangperiode i hvilken kun en tilknyttet gruppe med radiokommunikasjons-sett har koblet til kanalen blir henvist til som et "gyldig sprang".

På fig. 1 er vist at radiosignaler mottatt ved en antenne

20 til en typisk frekvenshoppemottager blir forsterket med en radiofrekvensforsterker 21 og det valgte radiosignalet blir omformet til en mellomfrekvens ved blanding i en omformer/oscillator 22. Mellomfrekvenssignalet blir forsterket ved hjelp av mellomfrekvensforsterkeren 23 før det blir til-ført en diskriminator 24 og en audioforsterker 25.

Når frekvensen til det ønskede signalet fra antennen 20 endres (springer) med periodiske intervaller, bevirker en kanalstyrekrets 26 at frekvensen til oscillatoren 22 endres på en pseudouregelmessig måte synkront med kanalendringene til det sendte signalet. En kanalstyrekrets egnet for bruk som kanalstyrekrets er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 822040.

Siden ved foreliggende system representerer mottatte signaler digitalt omkodede talesignaler blir en klokkerekonstruksjons-krets 27 benyttet for å trekke ut digital data som så blir lagret i en signalbehandlingskrets 28. Digital data valgt av kretsen 28, som heretter beskrevet, blir omformet til analog form ved hjelp av en digital/analog-omformer 29 før forsterkning ved hjelp av forsterkeren 25.

Fig. 2 viser et digitalt signal mottatt ved hjelp av radio-kommunikasjonssettet demodulert og tilført en inngang 1 til signalbehandlingskretsen 28 (fig. 1). Signalet blir forsinket ved en forsinkelseslinje 2 i en periode Tl som er en sprangperiode. En kvalitetsmålekrets 3 bestemmer ut fra styrken og synkronisasjonen til det mottatte signalet på ledningen 1 en verdi som representerer gjennomsnittskvaliteten for signalet mottatt i den umiddelbart foregående periode Tl.

Kvalitetsmåleverdien bestemt av kvalitetsmålekretsen 3 blir sammenlignet ved hjelp av en komparator 4 med et terskel-signal tilført via linjen 5. Dersom kvalitetsverdien overskrider terskelsignalet blir signalet fra forsinkelseslinjen 2 koplet gjennom en elektronisk omkoplingskrets 6 til en ut-gangslinje 7, som er forbundet med digital/analogomformeren

29 (fig. 1).

Dersom kvalitetsverdien ikke overskrider terskelsignalets verdi frembringer komparatoren 4 et signal på ledningen 10 for å bevirke at omkoplingskretsen 6 koples for å slippe gjennom et tidligere mottatt signal som skal bli ført fra en ledning 9 fra en andre forsinkelseslinje 16 til utgangslinjen 7 inntil gjennomsnittskvaliteten på signalet bestemt av kvalitetsmålekretsen 3 igjen overskrider terskelen.

Forsinkelseslinjen 16 blir tilført utgangslinjen 7 ved hjelp av en linje 8 og innfører en forsinkelse "T2" på fra 8 til 10 millisekunder, som er den gjénnomsnittlige mannlige tone-høydeperioden mellom dens inngang på ledningen 8 til dens utgang på ledningen 9.

Signalbehandlingskretsen på fig. 1 er anordnet for å erstatte et hvert forvansket sprang, som detektert av kvalitetsmålekretsen 3, med et tidligere mottatt gyldig sprang. Det gyldige spranget, som erstatter et forvansket sprang, er et mottatt en periode "T2" tidligere, idet forsinkelsen blir inn-ført ved hjelp av forsinkelseslinjen 16.

Det har blitt bestemt at dersom T2 er tett opptil "sprang"-perioden som bevirker at hvert forvansket sprang blir erstattet av et umiddelbart foregående gyldig sprangsignal kan ut-slettelse på opptil 40% bli tilveiebrakt før det mottatte signalet blir uforståelig. Dersom T2 imidlertid er tett opptil sprangperioden får stemmeutgangen til innretningen en unaturlig monoton lydmessig tonehøyde siden stemmetonehøyden tenderer til å bli erstattet av tonehøyden til sprangfrekven-sen.

Ved å anordne T2 tett opptil den naturlige tonehøyden blir den riktige innfyllingsbølgeformen tilveiebrakt tilnærmet 90% av tiden på grunn av talens bølgeform. Selv om tonehøy-desporing kan forbedre stemmeutgangen har det blitt funnet at anordningen av "T2" i en størrelsesorden av 8 til 10 millisekunder frembringer en naturlig lydmessig utgang fra radiomottageren.

Signalbehandlingskretsen på fig. 3, som det nå skal henvises til, er anordnet for å utvide teknikken med å erstatte forvanskede sprang med et tidligere mottatt gyldig sprang til enten et tidligere mottatt eller et senere mottatt gyldig sprang.

Signalet fra forsinkelseslinjen 2 blir tilført et forsinkel-seslinjeuttak vist som nummer på individuelle forsinkelser 11, 11' til 11" og tilhørende kvalitetsverdi fra kvalitets-målingskretsen 3 blir tilført respektive forsinkelseslinje-uttak 12, 12' til 12". Hver forsinkelsesperiode til for-sinkelseslinjeuttakene 11, 11' til 11" og 12, 12' til 12"

er av en lengde "T2" som fortrinnsvis er 8 til 10 millisekunder .

Kvalitetsverdien fra hver utgang til forsinkelseslinjen 12, 12" til 12" blir tilført en kvalitetssammenligningsanordning 15 som bestemmer ved "veiing" kvalitetsverdien til hvert av de tidligere mottatte signalsegmentene lagret ved forsinkelseslinjen 11, 11' til 11" og hvert etterpåfølgende mottatte signalsigment mot verdien til signalsigmentet som av denne grunn skal bli ført ut (strømsignalsigmentet). Dersom kvalitetsverdien til strømsignalsegmentet er godtag-bart bevirker sammenligningsanordningen 15 at en av n velger 18 fører ut strømsignalsigmentet til linjen 7.

Dersom strømsignalsigmentet er forvansket bevirker sammenligningsanordningen at det tidligere mottatte signalsigmentet eller det neste mottatte signalsigmentet blir ført ut ved hjelp av en av n velgeren 18 på ledningen 7 i avhengighet av deres respektive kvalitetsverdier som bestemt ved hjelp av kvalitetsmålekretsen 3. Dersom både det tidligere mottatte og det neste mottatte signalsigmentet også er forvansket blir det neste nærmeste signalsegmentet valgt for utføring dersom dets kvalitet kan godtas.

To ytterligere forsinkelseslinjer 16 og 17 er anordnet, som hver har en forsinkelse på "T2". Forsinkelseslinjen 16-er anordnet for å lagre signalsigmentet sist utført til ledningen 7, mens forsinkelseslinjen 17 lager dets respektive kvalitetsverdi. Dersom ingen av signalsegmentene lagret ved forsinkelseslinjen 11, 11' til 11" således har en kvalitetsverdi som kan godtas blir signalsigmentet utført til ledningen 7 gjentatt i en tidligere periode på "T2" millisekunder .

Verdien for forsinkelsen "T2" innført ved hjelp av forsinkel-seslinjene 11, 11' til 11", 12, 12' til 12", 16 og 17 er fortrinnsvis i området av 8 til 10 millisekunder, dersom innretningen er for bruk av personer av hannkjønn.

Kvalitetsammenligningsanordningen 15 kan være fremstilt

av analoge elder digitale spenningskomparatorer eller kan bli tilveiebrakt ved bruk av en mikroprosessor.

Ved en analogmåleteknikk benyttet av kvalitetsmålekretsen 15, siden det er kjent at variasjoner i tap på utbredelsesbanen mellom differensfrekvensen forblir innenfor et forutsagt område, f.eks. pluss eller minus seks desibel omkring et gjennomsnitt angir en hver økning av den mottatte signalstyrken over seks dB at et annet uønsket signal er tilstede. Et hvert sprang ved hvilket en slik økning forekommer blir således bestemt som et forvansket sprang og utgangssignalet blir utledet fra et gyldig sprang, som beskrevet ovenfor.

En annen metode for å benytte signalstyrken for å bestemme

om det motholdte spranget er et forvansket sprang eller et gyldig sprang er å benytte signalstyrkefordelingen til et ønsket signal. Ved en slik metode er kvalitetsmålekretsen 15 anordnet enten for å akkumulere signalstyrkefordelingen eller for å anta en signalstyrkefordeling. Ved sammenlig-ning av den akkumulerte eller antatte signalstyrkefordelingen for et sprang med en gjennomsnittsverdi for signalstyrken til et mottatt sprang kan en sannsynlighetsverdi for det mottatte spranget bli utledet. Sannsynlighetsverdien for det mottatte spranget blir så sammenlignet med en sannsynlig-hetsterskel og dersom sannsynlighetsverdien ikke overskrider terskelen blir spranget bestemt for å være et forvansket sprang og bli erstattet av et gyldig sprang som tidligere beskrevet.

Mens ovenfor nevnte metoder er adekvate når to eller flere sendere ved forskjellige nettverk sender samtidig er det mulig at to eller flere nettverk kan ha endret seg til samme frekvens sammen og ved det tidspunktet er kun en sender eller et av nettverkene i bruk.

Nettverket ved hvilket senderen arbeider er naturligvis upå-virket, men de andre nettverkene kan motta et hørbart klikk når signalet ville bli identifisert som et gyldig sprang.

Signalstyrkekvalitetsmålingen blir øket med en digital sammen-ligning. Det skal bemerkes at en digital overføring har en viss regularitet i overgangene fra en binær verdi til den andre. Fra en mottatt overføring kan således en klokkerekon-struerer frembringe et klokkesignal som er synkront med data-overgangene. Dette klokkesignalet blir oftest benyttet for å bestemme den optimale tiden ved hvilke det innkomne signalet skal samples for å bestemme respektiv verdi for hver databit.

Klokkerekonstruereren gjør kun små fasekorreksjoner i klokkesignalet over en relativt lang gjennomsnittlig periode slik at den er immun mot støyen eller interferensen i signalet.

Ved å benytte klokkesignalet er det mulig å tildele til hver mottatt bit kvalitetsbetegnelser for gyldig eller forvansket eller sen eller tidlig. Databiter mottatt synkront med klokkesignalet (som ville ha blitt synkronisert med digitalsig-nalet over en tidsperiode) er gyldige. Dersom perioden mellom klokkepulssignalene er utpekt som bitperioden blir databiter mottatt innenfor en fjerdedel av bitperioden på begge sider av klokkesignalet utpekt som gyldige, tidlige eller gyldige, sene.

Tidlige og sene utpekninger kan bli benyttet for å tilføre små korreksjoner i klokkesignalets fase for å synkronisere klokkerekonstruereren over en tidsperiode.

Gyldige og forvanskede utpekninger blir benyttet for å bestemme om spranget er et gyldig sprang for et forvansket sprang. "Gyldig" utpekelsene blir benyttet for å bevirke at en teller teller fremmover en hver gang en nominell gyldig databit blir mottatt mens "forvanskede" utpekninger blir benyttet for å bevirke at telleren teller tilbake en hver gang en nominell forvansket databit blir mottatt. Verdien av telleverdien ved slutten av sprangperioden gir et mål på kvalitetsverdien for spranget.

Det skal bemerkes at når et ønsket og et uønsket signal er tilstede ved samme signalstyrker blir forvanskede sprang bestemt ved hjelp av digital diskriminering i kvalitetsmålekretsen 15, mens når flere enn ett signal er tilstede og på-virker signalstyrken blir forvanskede hopp adskilt ved hjélp av terskeldiskriminering.

På fig. 4 er mellomfrekvensforsterkeren anordnet for å til-veiebringe et digitalt signal på et antall ledninger 30 til en avgjørelsesprosesser (f .eks. en mikroprosessor) 31. Ved klokkerekonstruereren 27 blir sene/tidlige, og gyldige/forvanskede utpekninger utført. En hver sen eller tidlig utpekning blir ført tilbake til klokkerekonstruereren 27 på en ledning 32 for å bevirke justering av klokken som tidligere beskrevet. Gyldige og forvanskede utpekninger blir ført til en teller 33 som teller fremover for en gyldig utpekning og bakover for en forvansket utpekning. Dersom en teller-overflyt blir nådd blir den ført tilbake på en ledning 34

for å bevirke at telleren 33 forhåndsinnstilles til dens maksimale verdi. Likeledes dersom en teller-underflyt blir nådd blir telleren 33 forhåndsinnstilt til dens minimums-verdi over en ledning 35.

En tilbakepåvirkningstelleverdi kan bli tilført på en ledning 36 for å bevirke at telleren teller tilbake til dens minimums-verdi ved et rent støysignal.

Telleverdien nådd av telleren 33 blir ført til prosessoren

31 som også mottar signaler på en ledning 38 som angir forekomsten av en frekvensendring (sprang).

Telleverdien nådd ved strømspranget blir sammenlignet med telleverdien nådd ved tidligere sprang ved hjelp av prosessoren 31 for å bestemme denidigitale kvalitetsverdien for signalet i sprangperioden. Prosessoren 31 bestemmer også en analog kvalitetsverdi fra signalstyrken angitt på ledningene 30 og benytter en kombinasjon av to verdier for å bestemme kvalitetsverdien som skal bli tildelt spranget.

Dersom kvalitetsverdien angir et gyldig sprang blir et signal tilveiebrakt ved utgangen 39 til prosessoren 31 for å bevirke at signalet blir benyttet ved egnet tidspunkt. Dersom kvalitetsverdien angir et forvansket sprang vil utgangssignalet for prosessoren 31 imidlertid angi hvilket tidligere eller påfølgende mottatte signal skal bli benyttet i stedet for løpende mottatte signal.

Claims (9)

1. Radiokommunikasjonsmottager med f rekvenssprang, hvor mottageren opererer med en sprangperiode (tidsperioden mellom frekvensendring) på Tl, og omfatter en lagringsinnretning (16) som lagrer en representasjon av et mottatt signal over en tidsperiode på T2, og en velgerinnretning (6) som reagerer på et styresignal (10) for selektering av enten et løpende mottatt signal eller den lagrede representasjon av et mottatt signal, karakterisert ved at det er anordnet en signalkvalitetsmåleinnretning (3) som er innrettet til å fastslå i hver nevnte tidsperiode Tl ut fra signalkvaliteten om det mottatte signal omfatter mer enn ett sendt signal, og i så fall levere nevnte styresignal til velgerinnretningen for en gjennomkobling av den tidligere mottatte og over tidsperioden T2 lagrede representasjon fra lagringsinnretningen til mottagerens utgang.

2. Mottager ifølge krav 1, karakterisert ved at signal - kvalitetsmåleinnretningen (3) er innrettet til som kvalitetskriterium å reagere på avviket mellom den virkelige tiden for forekomsten av en overgang i de digitale data ført av det mottatte signalet og en vurdert tid for forekomsten av en slik overgang.

3. Mottager ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at signalkvalitetsmåleinnretningen (3) er innrettet til som kvalitetskriterium å reagere på en økning større enn en forutbestemt signalstyrke i en løpende periode Tl over signalstyrken i en forutgående periode Tl.

4. Mottager ifølge krav 1, karakterisert ved at lag-ringsingsinnretningen er innrettet til en lagringsperiode T2 i området åtte til ti millisekunder.

5. Mottager ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at en innretning (2) er anordnet for å forsinke løpende mottatte signal over en periode på Tl før selektering av signalet til mottagerens utgang i velgerinnretningen (6) slik at kvalitetsmåleinnretningen (3) som kriterium benytter en gjennomsnittsverdi på kvaliteten til et mottatt signal i løpet av perioden Tl for å bestemme om det mottatte signalet innbefatter mer enn ett sendt signal.

6. Mottager ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved- at lagerinnretningen innbefatter en forsinkelseslinje (11,11'...11") med uttak, idet flere av uttakene (13'..13") er anbragt ved intervaller korresponderende med T2 og at velgerinnretningen (18) reagerer på signaler fra kvalitetsmåleinnretningen (3) for selektering av enten et løpende mottatt signal eller en lagret representasjon av et mottatt signal ved én av et helt multippel av T2-perioden fra det løpende mottatte signalet i avhengighet av mottagelseskvaliteten til et mottatt signal ved hvert av disse intervallene.

7. Mottager ifølge krav 6, karakterisert ved at velgerinnretningen er innrettet til selektering av et mottatt signal som er forsinket med et helt multippel av T2 til mottagerens utgang, slik at dersom kvalitetsverdien til et senere mottatt signal er bestemt som høyere enn kvalitetsverdien til et tidligere mottatt signal, kobles det senere mottatte signalet til mottagerens utgang.

8. Mottager ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at det i en ytterligere forsinkelseslinje (12,12'..12") med uttak er lagret respektive signalkvalitetsverdier til hver representasjon lagret ved forsinkelseslinjen (11,11'..11") med uttak, og har tilsvarende uttak (14<*>..14") med intervaller som korresponderer med T2, idet en sammen-ligningsinnretning (15) er anordnet for å sammenligne respektive kvalitetsverdier til det mottatte signalet ved hvert av intervallene T2 for å bestemme hvilket signal som av velgerinnretningen (18) selekteres for gjennomkobling til mottagerens utgang.

9. Mottager ifølge krav 8, karakterisert ved at sammen-ligningsinnretningen (15) tilordner en vektfaktor til hver av respektive kvalitetsverdier i avhengighet av antall perioder T2 som skiller mellom det løpende mottatte signalet og den lagrede representasjon av det tidligere eller det påfølgende mottatte signalet.