SE446290B - Sett att vid ett kommunikationssystem senda och motta information, samt mottagarkorrelatorarrangemang herfor - Google Patents

Description

10 l5 20 25 30 35 8100123-2 på 6,4 mikrosekunder. Bärvågen kan fasmoduleras för att presentera de 32 chipsen, som vart och ett varar i 200 nanosekunder. Varje chip kan ha ett av två fasvärden, dvs. det kan antingen vara i fas eller ur fas. Efter sändning av den första koden cl vid den första frekvensen fl sänder sändaren sedan en andra kod c2 vid en skild frekvens f2. Därefter sänds en tredje kod antingen vid en skild frekvens f3 eller eventuellt åter vid samma frekvens fl. Av diskussionsskäl antas att det är vid fl. Den sänder sedan en fjärde kod cl!- vid en annan frekvens, som åter kan vara en separat frekvens, men som med hänsyn till föreliggande diskussion antas vara vid f2.

Vid mottagaränden måste dessa fyra koder som sänds detekteras och avkodas. Både sändaren och mottagaren programmeras automatiskt att konti- nuerligt ändra koderna, och sändaren och mottagaren är synkroniserade. Mycket exakta synkroniseringssystem är kända inom tekniken, t.ex. det som anges i US- PS 4 005 266. patentskriften tillåter ett eller flera lokala tidbassystem att synkroniseras med Det synkroniseringssystem som beskrivs i den ovannämnda ett masterbassystem, som har en oscillatordriven klocka.

Tidssynkroniseringsfelet mellan systemen mäts vid förutbestämda samplingstider, och frekvens- och faskorrektionssignaler för de lokala oscillato- rerna och tidskorrektionssignaler för de lokala klockorna härleds från det uppmätta felet vid var och en av samplingstidpunkterna. Oscillatorkorrektions- signalerna tillförs sedan till den lokala oscillatorn, och tidskorrektionssignalerna tillförs till den lokala klockan vid förstärkningar som är en funktion av felets storlek och antalet samplingstidpunkter mellan korrektionerna, så att korrek- tioner görs som är baserade på feländringshastigheten över den senaste historien av tidigare felkorrektioner och inte endast på momentanvärdet för det uppmätta felet vid varje samplingstillfälle.

Anordningen för synkronisering av master- och lokala tidbassystem som anges i denna patentskrift ger snabb, noggrann slavning av på stort avstånd belägna lokala klockor och oscillatorer till en masterklocka och -oscillator genom användning av kodade signaler. Beroende på den säkerhetsgrad som önskas kan villkoren vid mottagaren uppställas så att mottagning av vilken som helst av koderna är tillräcklig för att försätta mottagningssystemet i ett tillstånd som möjliggör att det kan motta ett meddelande. Vid den andra ytterligheten kan villkoret att alla fyra koderna måste mottas vara ett villkor som först måste uppfyllas för att meddelandet skall mottas.

Det typiska sättet att konstruera mottagningsorganen för att svara på en sändning av denna typ vid tidigare känd teknik har varit att tillhandahålla tvâ separata mottagare, varvid den ena arbetar vid frekvensen fl och den andra arbetar vid frekvensen f2. Till var och en av mottagarna skulle en eller flera 10 15 20 25 30 35 ~ 8100123-2 korrelatorer för avkodning eller korrelering av den sända koden med den förinställda referensen vara anslutna.

Vad gäller de använda koderna, bör man notera, att koderna ändras kontinuerligt av säkerhetsskäl. Således föreligger för varje given sändning en serie koder, såsom cl, c2, c3 och ell. Koderna för nästa sändning kan vara c5, c6, c7 och c8. Både sändaren och mottagaren är automatiskt programmerade för att kontinuerligt ändra dessa koder och är synkroniserade såsom förklarats ovan, så att mottagaren vid en given tidpunkt vet vilka koder sändaren kommer att sända.

Detaljerna för hur detta sker exakt ligger utanför ramen för föreliggande uppfinning.

När en kod mottas av mottagaren, matas den in i korrelatorn. Som angivits ovan, kommer den att vara en burst vid en bärvågsfrekvens, som är fasmodulerad. Exempelvis skulle i fas kunna anses vara noll och ur fas vara en etta. Således mottas en kod som innehåller 32 bitar av fasmodulerad information. l korrelatorn jämförs den mottagna koden med den förutbestämda koden, som den mottagande stationen vet skulle sändas vid denna tidpunkt. Endast när samma kod mottas, anses meddelandet korrekt. Således jämför korrelatorn den mottagna 32 chip-signalen med en 32 chip-referenssignal, och om de är lika, ger den en maximal signal på utgången som indikerar att koden är korrekt.

Korrelatorer som kan användas för detta ändamål är välkända. Typiskt innefattar en sådan korrelator en akustisk ytvågsfördröjningsledning, i vilken en akustisk våg upprättas i en kvartsbit. Med mellanrum längs kvartsen är 32 detektorer anordnade, som representerar de 32 chipsen. Utsignalerna från detektorerna förs antingen direkt eller via en inverterare till en summerings- punkt, varvid en signal från summeringspunkten indikerar korrektheten hos en kod. Vid var och en av de 32 positionerna kan signalen matas direkt eller inverteras. Detta regleras i enlighet med referenssignalen, som är förutbestämd och som skall uppträda vid en given tidpunkt. Således förprogrammerar en kodsekvenskrets eller vad som i den ovannämnda Dixon-publikationen kallas för generator av pseudo-slumpartat brus korrelatorerna till att acceptera endast den korrekta koden.

Spritt spektrum-system ger många fördelar förutom den inneboende fördelen med meddelandesekretess eller -säkerhet. En av dessa fördelar är interferensundertryckning, som sker till följd av spektrumspridningen och efterföljande avspridning, som är nödvändig för mottagarens drift. Denna systemtyp ger en förbättring i signalbrustörhâllandet för dess mottagares radiofrekvensinsignal och dess basbandsutsignai. Ett mått pâ den förbättringen är "processförstärkningen", som är förhållandet mellan den spridda eller sända bandbredden och hastigheten för den sända informationen. Den interferensmängd 10 15 20 25 30 35 8100125-2 som en mottagare kan tåla, samtidigt som den ger ett tolererbart signalbrusför- hållande hos utsignalen, kallas antistörníngsmarginal, vilken bestäms av systemets processförstärkning. l enlighet med det tidigare kända arrangemanget krävs således en separat mottagare för varje frekvens. l många system krävs mer än två frekvenser, vilket således mängdubblar antalet mottagare liksom kostnaden och storleken hos systemet. Det blir således uppenbart, att det föreligger ett behov av ett förbättrat sätt att utföra sådana kommunikationer, samtidigt som man fortfarande upprätthåller goda säkerhets- och antistörningsegenskaper.

Föreliggande uppfinning avser ett sådant sätt och en sådan förbättrad mottagar-korrelatorkombination för att utföra detta sätt.

Enligt föreliggande uppfinning är varje mottagare anordnad att arbeta vid två frekvenser och kopplas om mellan de båda frekvenserna, varvid lika lång tid används vid vardera. Med lämplig tidsstyrning kommer mottagningsterminalen alltid att ha tillgång till, om man förutsätter exemplet ovan med två frekvenser och fyra koder, en kodburst vid frekvensen fl och en kodburst vid frekvensen f2 oberoende av fasfrekvenskodomkopplingscykeln vid tidpunkten för synkpulsernas ankomst.

Detta gör det möjligt för en mottagare att täcka två förväntade frekvenser, vilket potentiellt ger en 3dB antistörningsöverlägsenhet jämfört med ett ej omkopplingsbart enkelmottagar-tvásektionskorrelatoraggregat, som kan arbeta vid endera men inte båda frekvenserna. Vid användning med en typisk synkinledning, som har väsentligen fler frekvenser än tvâ, kan den ge en besparing i maskinvara, eftersom n olika frekvenser kan täckas av n/ 2 mottagare utan minskning av antistörningsmarginalen. i Uppfinningen beskrivs i det följande närmare med hjälp av de bifogade ritningarna, där Fig. l är ett systemblockschema av en anordning för att utföra sättet enligt föreliggande uppfinning, som innefattar mottagar- och korrelatorkombiiia- tionen enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 2 är ett tidsstymingsdíagram, som visar omkopplingen mellan frekvenser vid mottagaren i Fig. l.

Som illustreras av Fig. l tillför en sändare, som innefattar en omkopplingsbar bärvägskälla ll, vilken kan omkopplas mellan frekvenserna fl och f2, sin utsignal till en balanserad modulator 13, som mottar en insignal från en kodsekvensgenerator 15. Utsígnalen från den balanserade modulatorn matas med lämplig förstärkning till en antenn 17. Bärvågskällan ger först en burst, typiskt i 6,1! mikrosekunder, vid en frekvens fl. I den balanserade modulatorn fasmoduleras denna burst av kodsekvensgeneratorn 15 enligt en förutbestämd kod 10 15 20 25 30 35 8100123-2 5 för att användas vid den speciella dygnstidpunkten. Således sänds den sålunda modulerade bursten av antennen l7. l följd sänder sedan sändaren vid en frekvens f2 koden c2, sedan vid frekvensen fl koden c3, och därefter vid frekvensen f2 koden ell. Sändningen av dessa koder illustreras i Fig. 2, som är en plottning av frekvensen mot tiden. Vid en mottagande terminal matas en mottagare 21 från en antenn 19. Till mottagaren är en omkopplingsbar lokal oscillator 23 ansluten, som kopplas om mellan frekvenserna fl och f2 av en klocka 25. Omkopplingen vid mottagaren illustreras i Fig. 2 av den omkopplande vågformen 27. Utsignalen från mottagaren matas till en tvåsektionskorrelator 28. Korrelatorn mottar som insignal kodsekvensen från kodsekvensgeneratorn l5a, som är väsentligen identiskt lika med kodsekvensgeneratorn 15 och innehåller samma kodsekvens.

De båda kodsekvensgeneratorerna är synkroniserade med varandra genom organ som ligger utanför ramen för föreliggande ansökan. Kodsekvensgeneratorn ger, för en given sändning vid en given tidpunkt, som utsignaler de fyra koderna cl, c2, c3 och cli. Den kan innefatta buffertar, i vilka dessa koder lagras. Vid drift vid frekvensen fl måste de båda korrelatorsektionerna hos korrelatorn 28 matas med koderna cl och c3, och vid drift vid frekvensen f2 med koderna c2 och ell.

Således tillförs utsignalen från klockan 25 även till en omkopplare 29, som kopplar de rätta koderna till korrelatorns 28 korrelatorsektion.

För att systemet skall arbeta korrekt, krävs vissa tidsstyrningssamband. l diagrammet i Fig. 2 mottas koderna cl och cli, medan koderna c2 och c3 förkastas. l den illustrerade utföringsformen kommer således mottagaren, när koden cl sänds vid frekvensen fl, att vara avstämd till frekvensen f 1, och den koden kommer att mottas och tillföras till korrelatorn 28. På grund av omkopplaren 29 kommer korrelatorn att förprogrammeras med denna kod, och korrelatorn skall svara och ge en maximal signal vid sin utgång 31. När koden c2 sänds vid frekvensen f2, kommer mottagaren fortfarande att vara avstämd till frekvensen fl, och denna kod kommer inte att mottas. Pâ liknande sätt kommer mottagaren, när koden c3 sänds vid ll, att vara avstämd till f2, och denna kommer inte an; mattas. Emellertid kommer koden cl: a t mottas, eftersom mottagaren vid tidpunkten för dess sändning är avstämd till frekvensen f2. Åter kgmmef korrelatorn an programmeras ändamålsenligt, och en maximal utsignal på [inningen 31 blir följden. Utsignalen matas till ytterligare kretsar, som kan vara avpassade att gndikera att ett giltigt meddelande inkommer vid mottagning av en av koderna eller vid mottagning av båda beroende på den önskade Systemsäkefy-eten. Vidare kan ytterligare mottagare, som svarar på ytterligare frekvensen också anordnas för att öka säkerheten.

Vid denna punkt kan det vara värt att notera, att om den exakta tídpLnkten när pulserna mottogs vore känd, så skulle man kunna utföra 10 15 20 30 35 8100125-2 s omkoppling mellan frekvenserna fl och f2 i enlighet med omkopplingen av sändningarna. Även om systemen kan synkroniseras inom ungefär en mikro- sekund, är emellertid synkroniseringen vanligtvis inte tillräckligt god för att tillåta sådan exakt omkoppling. Exempelvis kan fortplantningstiden för signalen mellan den sändande enheten och den mottagande enheten vara många gånger SignâlburäirflpefífífiänSintervalleï OCh fortplantningsvägavståndet är kanske inte känt vid den mottagande enheten. En synkroniseringstidsosäkerhet, som är åtminstone lika stor som den maximala fortplantningstiden, föreligger således före ankomsttidpunkten för varje meddelande. För att systemet enligt före- liggande uppfinning skall arbeta ändamålsenligt, krävs vissa tidssamband.

Perioden för den fyrkantvåg som används vid omkoppling av mottagaren mellan frekvenserna betecknas med t . Tiden mellan pulserna cl och c3, dvs. de båda pulser som sänds vid frekvensen fl, betecknas tl, och tiden mellan pulserna c2 och cl+ med t2. Tiden mellan sändning av pulsen eller bursten cl och bursten c2 betecknas med t3. Tidsförskjutningen betecknas tO. Detta är tiden mellan omkoppling till fl och mottagning av den första pulsen vid frekvensen fl, dvs. pulsen cl. Denna tidförskjutning kan variera mellan gränserna 0 och t. Det bör även noteras, att pulssekvensen cl, c2, c3 och cl; upprepas, och följaktligen kommer det att uppträda en annan puls cl till höger om pulsen c3 i Pig. 2.

Om de båda pulserna vid frekvensen fl har en tidsseparation (tl) lika med T/2 eller någon som helst udda multipel av T/2 är det uppenbart att mottagaren. utom lin-ler mnltrqijiliiijgsnitmvailasi, :sillä-l kommer att vmß: aväiäfiifil Hli fl vid liflpliriklvn fö: .inkumslfm .w den min t-.Ilei den urulra pulsen. lfiuirnnni korrelatorerna är inställda för både cl och c3, när mottagaren är vid fl, kommer således en av pulserna att göras tillgänglig för behandling. När omkoppling sker under pulstiden kommer en del av varje puls att raderas, dvs. några av dess chips kommer inte att detekteras. Därför är snabb omkoppling önskvärd. Vid det ideaia tillståndet med nollomkopplingstid är det sämsta fallet förlust av hälften av varje puls, vilket ger två korrekt timade korrelationstoppar vid en reducerad nivå, dvs. den utsignal som resulterar av varje korrelation skulle vara reducerad men fortfarande existera. Genom lämplig summering av alla uttagna utsignaler i 'korrelatorn är således detektering fortfarande möjlig.

Vad som just sagts gäller lika väl de båda pulserna vid f2, dvs. att tidsperioden t2, liksom tidsperioden tl, måste vara en udda multipel av 1/2. De båda kan, och bör för bästa antistörningsresultat, vara olika udda multipler. t3 kan ha något godtyckligt värde. _ i det allmänna fallet, då två eller flera (n) frekvenser används, måste följande regler iakttas: a) de n skilda frekvenserna måste grupperas parvis, 8100123-2 7 b) pulserna i varje frekvenspar måste ordnas med mellanrum på basis av en gemensam udda submultipel, c) olika par kan ha olika submultípelbaser, och d) starttiden för pulserna vid varje frekvens kan väljas godtyckligt relativt de övrigas.

Claims (4)

10 15 20 25 30, 35 8100123-2 8 Patentkrav l. Sätt att vid ett kommunikationssystem, där en sändare sänder en serie koder vid åtminstone tvâ olika frekvenser, varvid koderna mottas vid en mottagande terminal och korreleras med förutbestämda koder, sända och motta information, så att hårdvarubehoven reduceras, kännetecknat avattman: a) grupperar var och en av de åtminstone tvâ olika frekvenserna parvis, b) anordnar endast en enda mottagare (21) för varje par av frekvenser, c) för varje mottagare anordnar en korrelator (28) med ett antal sektioner lika med det maximala antalet koder som skall sändas vid vardera av de frekvenser den är tilldelad, d) kopplar om mottagaren mellan dess båda tilldelade frekvenser, så att den tillbringar lika lång tid vid varje frekvens, med användning av en fyrkantvåg med en period 1:, och e) alternativt sänder pulserna vid varje frekvens parvis, varvid mellan- rummet mellan pulserna vid varje frekvens är en udda multipel av 1/2.

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att mellanrummet mellan pulserna vid den ena frekvensen i ett par är en annan udda multipel än mellanrummet mellan pulserna vid den andra frekvensen i paret.

3. Mottagar-korrelatorarrangemang för att motta och korrelera ett flertal pulser, som sänds vid tvâ olika frekvenser, k ä n n e t e c k n a d av att det innefattar: a) en mottagare (21) innefattande en omkopplingsbar lokal oscillator (23) för omkoppling av mottagaren mellan nämnda två frekvenser, b) klockorgan (25) för styrning av den omkopplingsbara lokala oscillatorn, c) en tvåsektionskorrelator (28), som mottar en insignal från mottagaren, d) kodsekvensgenererande organ (l5a) som genererar och lagrar var och len av de koder som skall mottas av korrelatorn, och e) omkopplingsorgan (29) som mottar en insignal från klockan för att som referensinsignaler till korrelatorsektionerna tillföra var och en av de koder, som det är känt skall sändas vid den frekvens till vilken mottagaren sedan omkopplas.

4. Mottagar-korrelatorarrangemang enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att pulserna sänds vid n frekvenser, där n är större än 2, och att det vidare innefattar en ytterligare mottagare för varje par av frekvenser, vid vilka pulserna sänds, utöver tvâ.