DE2329649C3 - Verfahren und Schaltungen zum Übertragen von Impulsfolgen über Funkverbindungen - Google Patents

Description

is Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Schaltungen zum Übertragen von Impulsfolgen über Funkverbindungen und insbesondere zum Verringern der dabei infolge des Empfangs über mehrere Wege auftretenden Störungen.

Der Funkempfang Ober mehrere Wege bewirkt bekanntlich beim Übertragen von Analog-, beispielsweise Sprachsignalen, ein mehr cder weniger starkes Herabsetzen der Verständlichkeit, beim Übertragen von langsamen Impulsfolgen Verzerrungen, die nur bei kleinen Kehrwerten der Schrittfrequenz im Vergleich zu den Laufzeitunterschieden nicht störend in Erscheinung treten.

Dagegen können beim Übertragen schneller Impulsfolgen, wobei der Unterschied der Laufzeiten nicht mehr klein ist gegenüber dem Kehrwert der Schrittfrequenz der übertragenen Signale und die auf verschiedenen Wegen empfangenen Signale nahezu gleich große Amplituden haben können, benachbarte Binärzeichen verschiedenen Vorzeichens sich gegenseitig auslöschen oder an Stelle eines einzelnen Impulses mehrere empfangen werden. Dies führt zu einer erhöhten Fehlerhäufigkeit, gleichbedeutend mit einer Verfälschung der übertragenen Informationen.

Es wurde schon versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß die schnelle Impulsfolge in mehrere langsame Impulsfolgen aufgeteilt und die langsamen Impulsfolgen gleichzeitig parallel, z. B. mittels mehrerer Trägerfrequenzen, übertragen und die empfangenen Impulsfolgen wieder zu einer schnellen Impulsfolge zusammengesetzt wurden. Dies erfordert durch die notwendigen Modulatoren, Filter und Trägergeneratoren einen erheblichen Aufwand. Weitere Nachteile dieses Verfahrens sind das Auslöschen einzelner Trägerfrequenzen durch den bekannten selektiven Schwund, ebenfalls mit r(er Folge von fehlerhaft empfangenen Signalen, die Möglichkeit gegenseitiger Beeinflussung der gleichzeitig übertragenen Signale (Iniermodulation) in der im allgemeinen hoch ausgesteuerten Senderendstufe und schließlich die verhältnismäßig leichte Störbarkeit.

In der Zeitschrift »Marconi Review« Vol. 32 No. 175 (1969), S. 277 bis 289 ist ein Nachrichtenübertragungsverfahren veröffentlicht, bei dem die Nachricht durch weißes, gaußsches Rauschen im Übertragungskanal

ω gestört wird. Jeder Nachrichtensignaleinheit wird ein bestimmtes Codewort oder eine bestimmte Wellenform zugeordnet, die anstatt des Nachrichtensignals übertragen werden. Im Empfänger vergleichen Korrelatoren das empfangene Codewort mit den gespeicherten

h^r· Codewörtern. Ein Entscheidungsnetzwerk stellt fest welches Codewort empfangen wurde und bildet daraus das ursprüngliche Nachrichtensignal.

Da Störungen aufgrund von Reflexionen, die einen

Mehnvegempfang zur Folge haben, in dieser Veröffentlichung nicht berücksichtigt sind, kann dieses Verfahren in dieser allgemeinen Form nicht zur Entstörung des Mehrwegeempfangs verwendet werden, da hierzu bestimmte erfindungsgemäße Bedingungen erfüllt werden müssen.

Es wurde auch schon vorgeschlagen (Patentanmeldung P 23 25 0235), zum Verringern der Störungen durch Mehrwegsempfang vor dem Übertragen den Wert jedes Schrittes der zu übertragenden Signale mit einem von π mehrstelligen Codewörtern mit festliegender und zyklisch sich wiederholender Reihenfolge zu modulieren, und die empfangene und gegebenenfalls beim Empfang über mehrere Wege aus mehreren zeitlich gegeneinander versetzten Folgen zusammenge- is setzte Impulsfolge mit derselben Folge von Codewörtern wiedc-r zu demodulieren. Die dabei verwendeten Codewörter sind derart zusammengesetzt, daß die Kreuzkorrelationsfunktion jeder dieser Wörter gegenüber jedem anderen verwendeten Codewort bei beliebigen zeitlichen Verschiebungen möglichst klein ist. und die Autokorrelation jedes Codewortes nur bei Verschiebungen kleiner als die Schrittdauer eines Codewortes einen großen und bei größeren Verschiebungen einen möglichst kleinen Wert hat und die dabei verwendete Anzahl π der unterschiedlichen Codewörter größer ist als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der zu übertragenden Signale mit nicht zu vernachlässigender Empfangsamplitude zur Dauer eines zu übertragenden Schrittes. Der genannte Vorschlag gibt im wesentlichen zwei Arten für die Ausführung an Bei der ersten Art wird das Modulationsprodukt des Wertes eine« Schrittes der zu übertragenden Signale und des diesem Schritt zugeordneten Codewortes während der Dauer dieses Schrittes J> übertragen. Da die Codewörter mehrscellig, z. B. etwa 20- oder noch mehrstellig sind, erfordert diese Art Übertragungsmittel für sehr viel größere Bandbreiten. Bei der zweiten Art wird das Modulationsprodukt des Wertes eines Schrittes der zu übertragenden Signale w und des diesem Schritt zugeordneten Codewortes während einer die Dauer eines Schrittes überschreitenden Zeit und additiv den Modulationsprodukten anderer Schritte und Codewörtcr überlagert übertragen. Diese additive Überlagerung mehrerer Werte erfordert einen größeren Aussteuerungsbereich der Verstärker. Da jedem Schritt der zu übertragenden Impulsfolge ein Codewort zugeordnet wird, ist der Aufwand zur Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens relativ hoch.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, das sowohl eine kleinere Übertragungsbandbreite als die erste Art als auch einen kleineren Aussteuerungsbereich als die zweite Art des früher vorgeschlagenen Verfahrens erfordert und außerdem sollen Korrelationsempfänger eingespart werden, so daß insgesamt das Verfahren mit wesentlich geringerem Aufwand zu realisieren ist.

Die Aufgabe wird gelöst wie im Anspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens an.

Für das Verringern der Störungen durch Mehrwegeempfang muß die Anzahl der zu einem Block zusammenzufassenden Anzahl π von aufeinanderfolgenden Schritten der zu übertragenden Impulsfolge und damit auch die Länge jedes der Codewörter größer sein als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der übertragenen Signale mit nicht vernachlässigbarer Empfangsamplitude zur Dauer eines Schrittes der zu übertragenden Impulsfolge. Somit kami die Zahl π vorgegeben werden.

Für den Inhalt der Blöcke mit η Schritten gibt es 2" Möglichkeiten und ebenso groß muß auch die Anzahl der unterschiedlichen Code wörter sein.

Verfahren zum sicheren Konstruieren oder sonstigen Ermitteln von den genannten Forderungen entsprechenden Gruppen von Coclewörtern sind bisher trotz zahlreicher Untersuchungen nicht bekanntgeworden. Geeignete Gruppen von Codewörtern können daher im wesentlichen bisher nur durch systematische Versuche aufgefunden werden. Bekannt ist jedoch, daß das inverse Wort zu einem die Forderungen erfüllenden Wort die Forderungen ebenfalls erfüllt. Zueinander inverse binäre Wörter entstehen eines aus dem anderen durch Negieren bei unipolaren Wörtern bzw. durch Polaritätsumkehrer bei bipolaren Wörtern oder allgemein durch Multiplikation mit-I.

Zum Decodieren der empfangenen Signale beim erfindungsgemäßen Verfahren durch Feststellen, welcher der 2" möglichen Bläcke das empfangene Codewort zu ersetzen hat und der Datensenke zuzuführen ist, sind bei beliebig gewählten, die genannten Forderungen erfüllenden Codewörtern ebenso viele, nämlich 2" Korrelationsempfänger erforderlich, wie unterschiedliche CodewC-ner verwendet werden. Ein den Korrelationsempfänger nachgeschaltetes Entscheidungsnetzwerk stellt fest, welcher der Empfänger das größte Ausgangssignal liefert und bestimmt dementsprechend den Inhalt des an die Datensenke zu liefernden Blocks.

Sind jedoch die verwendeten Codewörter so gewählt, daß je zwei zueinander invers sind, so genügt für je zwei zueinander inverse Codewörter ein Korrelationsempfängcr, so daß insgesamt nur 2"-' Korrelationsempfänger erforderlich sind. Ein den Korrelationsempfängern nachgeschaltetes Entscheidungsnetzwerk stellt fest, welcher der Empfänger das größte Ausgangssignal liefert und welche Polarität dieses Ausgangssignal hat und bestimmt aus diesen zwei Kennzeichen den Inhalt des an die Datensenke zu liefernden Blockes.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Übertragen binarer Impulsfolgen über Funkverbindungen und zum Verringern der dabei infolge des Empfangs über mehrere Wege auftretenden Störungen, wobei der zu übertragenden Impulsfolge binäre Codewörter zugeordnet werden und jedes Codewort aus einer Gruppe von 2" festgelegten unterschiedlichen Codewörtern mit einer ebenfalls höheren Anzahl »'on Schrittstellen ersetzt und dieses Codewort übertragen wird, wobei die 2" Codewörter derart zusammengesetzt sind, daß die Kreuzkorrelationsfunktion jedes dieser Wörter gegenüber jedem anderen verwendeten Codewort bei beliebigen zeitlichen Verschiebungen möglichst klein ist und daß die Autokorrelationsfunktion jedes Codewortes nur bei Verschiebungen kleiner als die Schrittdauer der Binärzeichen eines Codewortes einen großen und bei größeren Verschiebungen einen möglichst kleinen Wert hat, wobei aus der empfangenen und gegebenenfalls beim Empfang über mehrere Wege aus mehreren zeitlich gegeneinander versetzten Folgen Zusammengesetzen Impulsfolge durch eine Gruppe von Korrelationsempfängern das übertragene Codewort festgestellt und und dieses wieder durch die ihm zugeordnete Impulsfolge mit dem ursprünglichen Inhalt ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Übertragen jeweils eine vorgegebene Anzahl π aufeinanderfolgender Schritte der zu übertragenden Impulsfolge zu einem Block zusammengefaßt werden und jeder Block durch einen seinem Inhalt willkürlich zugeordneten binäres Codewort ersetzt wird, daß die Anzahl η der zu einem Block zusammengefaßten Schritte der zu übertragenden Impulsfolge größer ist als das Verhältnis des größten zu erwartenden Laufzeitunterschiedes der übertragenen Signale mit nicht zu vernachlässigender Empfangsamplitude zur Dauer eines Schrittes der zu übertragenden Impulsfolge und daß von der Anzahl 2" der zur Übertragung fallweise verwendeten Codewörter die 2"-' Codewörter einer ersten Hälfte zu den 2"-' Codewörtern einer zweiten Hälfte invers sind.

2. Schaltung zwischen dem Ausgang des Funkempfängers und der Signalsenke zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sie ebensoviele (2") mit ihren Eingängen parallelgeschaltete Korrelationsempfänger enthält, wie für die Übertragung unterschiedliche Codewörter vorgesehen sind, daß jeder der Korrelationsempfänger zum Empfangen eines der Codewörter eingerichtet ist, daß den Korrelationsempfängern ein Entscheidungsnetzwerk nachgeschaltet ist, das erkennt, welcher der Korrelationsempfänger das Ausgangssignal mit dem größten Betrag liefert und damit welches Codewort empfangen wurde, und das entsprechend dem empfangenen Codewort das Bilden des diesem entsprechenden Blockes bewirkt.

3. Schaltung zwischen dem Ausgang des Funkempfängers und der Signalsenke zum Durchführen des Verfahrens nach dem Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß sie halb soviele (2"-'), mit ihren Eingängen parallelgeschaltete Korreletionsempfänger enthält, wie insgesamt für die Übertragung unterschiedliche Codewörter vorgesehen sind, daß jeder der Korrclaiionsempfänger zum Empfangen

eines der Codewörter aus der Hälfte der untereinander nicht inversen Codewörter eingerichtet ist, daß den Korrelationsempfängern ein Entscheidungsnetzwerk nachgeschaltet ist, das erkennt, welcher der Korrelationsempfänger das Ausgangssignal mit dem größten Betrag und mit welcher Polarität liefert und damit welches Codewort nicht invertiert oder invertiert empfangen wurde, und das entsprechend dem empfangenen Codewort das Bilden des diesem entsprechenden Blockes bewirkt.