DE3118018C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nachrichtenübertragungssystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus dem Aufsatz "Automobil Telephone Switching System" von T. Terashima et al. in der Zeitschrift NEC Research and Development, No. 57, April 1980, auf den Seiten 80 bis 87, ist ein zellular aufgebautes System bekannt. In diesem System sind jeweils bis zu 32 ortsfeste Stationen einer Steuerstelle zugeordnet, von den bis zu 6 mit einer Vermittlungseinrichtung verbunden sind. Zwischen den Vermittlungseinrichtungen bestehen direkte Verbindungen. Dieses System arbeitet im Frequenzbereich bei 800 MHz mit Frequenzmultiplex als Vielfachzugriffsverfahren mit maximal 600 Kanälen im Bereich einer Leitstelle.

Jede Steuerstelle sendet eine individuelle Bereichskennung aus. Anhand dieser Bereichskennung kann die mobile Station die Steuerstelle identifizieren, in deren Bereich sie sich gerade befindet. Im Überlappungsbereich zweier Bereiche ist eine eindeutige Zuordnung nicht möglich.

Aus dem Aufsatz von W. Herold "Ein Funktelephonsystem mit Codemultiplex" in der NTZ 27 (1974) H. 7 auf den Seiten 253 bis 259 ist es bekannt, alle ortsfesten Sende/Empfangsstationen des Systems durch ein Leitungsnetz miteinander zu verbinden. Zwischen den ortsfesten Sende/Empfangsstationen und den beweglichen Sende/Empfangsstationen erfolgt der Funkverkehr im Codemultiplex. Eine Standortbestimmung der beweglichen Stationen ist nur sehr ungenau anhand eines Signalisierkanals möglich.

Aus der US-PS 41 29 749 ist ein Funktelefonsystem bekannt, bei dem eine Feststation und eine Anzahl von beweglichen Sende/Empfangsstationen vorhanden sind. Der Funkverkehr erfolgt dabei auf je einer Frequenz für die Sende- und die Empfangsrichtung, und diese beiden Frequenzen werden im Zeitmultiplex den beweglichen Stationen zugeteilt.

Aus dem Aufsatz "Supervision and Control Features of a Small-Zone Radiotelephone System" von P. T. Porter in IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 20, No. 3, August 1971, Seiten 75-79, ist als eine von mehreren Möglichkeiten in einem Frequenzmultiplex-Mobiltelefonsystem, den Standort einer Mobilstation zu bestimmen, die Methode der Messung von Signallaufzeiten genannt. Weitere Einzelheiten hierzu sind nicht offenbart.

Aus der DE-PS 25 37 683 ist eine Anordnung zur Kanalzuweisung in einem Frequenzmultiplex-Funkübertragungssystem beschrieben. Dieses System kann einen Dienstkanal aufweisen, der im asynchronen Zeitmultiplex betrieben wird, und auf dem die Mobilstation in bestimmten Zeitabständen ihre Kennung aussendet.

In dem Beitrag "Spektrale Spreizung als Multiplex-Verfahren" von M. Aldinger et al. in NTZ 28, (1975), H. 3, Seiten 79-88, wird von der Verwendung des Zeitmultiplexverfahrens in terrestrischen Funksystemen, beispielsweise bei einem Autotelefonsystem, aus synchronisationstechnischen Gründen abgeraten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zellulares Nachrichtenübertragungssystem anzugeben, das eine(n) kostengünstige(n) Herstellung und Betrieb und eine genaue Bestimmung des aktuellen Standorts der beweglichen Sende/Empfangsstationen, sowie einen flexiblen Ausbau des Systems auf sehr hohe Teilnehmerzahlen gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Ebenen des Nachrichtenübertragungssystems;

Fig. 2 schematisch die Ebene einer Leitstelle;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer beweglichen Sende/ Empfangsstation;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer ortsfesten Sende/ Empfangsstation;

Fig. 5 ein Schema für einen Zeitrahmen beim Zeitmultiplexverfahren;

Fig. 6 Impulsdiagramme der Spreizspektrumstechnik;

Fig. 7 Impulsdiagramme beim Auftreten von Umwegsignalen;

Fig. 8 eine Liste von Codezeichen eines m-wertigen Alphabets;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer weiteren beweglichen Sende/Empfangsstation;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer weiteren ortsfesten Sende/Empfangsstation und

Fig. 11 ein Blockschaltbild der Signalverarbeitung im Empfänger.

Das in Fig. 1 dargestellte Nachrichtenübertragungssystem ist in drei Ebenen aufgeteilt. Die unterste Ebene ist die Funkebene, in der die mit den beweglichen Sende/Empfangsstationen betriebene Kommunikation mit Hilfe einer ortsfesten Sende/Empfangsstation auf ein ortsfestes Raster umgesetzt wird. Die beweglichen Stationen sind durch einen dicken Punkt und die ortsfesten Stationen sind durch ein ausgefülltes Quadrat gekennzeichnet. Der ungefähre Bereich einer ortsfesten Sende/Empfangsstation ist durch eine strichpunktierte Linie angedeutet.

In der darüberliegenden Zellenebene sind jeweils mehrere ortsfeste Sende/Empfangsstationen mit einer Leitstelle verbunden. Jede Leitstelle versorgt eine Zelle. Die Leitstelle organisiert den Funkverkehr innerhalb ihrer Zelle und vermittelt die Gespräche zu einer Überleiteinrichtung weiter. Die Leitstellen sind durch ein ausgefülltes Quadrat in einem Quadrat gekennzeichnet. Die Abgrenzung der Zellen voneinander ist durch gestrichelte Linien angedeutet.

In der darüber angeordneten Systemebene sind alle Leitstellen miteinander verbunden und jeweils mehreren Leitstellen ist eine Überleiteinrichtung zugeordnet. Die Überleiteinrichtung stellt die Verbindung zum Fernsprechwählnetz her. Die Überleiteinrichtung kann örtlich mit einer Leitstelle verbunden sein. Die Überleiteinrichtungen sind durch einen Kreis mit Punkten gekennzeichnet und die Abgrenzung zwischen den Gebieten der Überleiteinrichtungen ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Verbindungen der Leitstellen miteinander in der Systemebene dient dem Datenaustausch zwischen allen Leitstellen und damit der übergeordneten Organisation des Systems, insbesondere der Erfassung der Ortsangaben der beweglichen Stationen und der Gesprächsweitergabe.

Die Verbindungen zwischen den ortsfesten Sende/Empfangsstationen und den Leitstellen und zwischen den Leitstellen untereinander geschehen durch ein Breitbandübertragungsmedium. Es kann durch eine Kabelverbindung, eine optische Lichtwellenleiterverbindung oder durch Richtfunk verwirklicht werden.

In Fig. 2 ist eine Leitstelle mit ihrer Zelle dargestellt. An die Leitstelle LS sind sechs ortsfeste Sende/Empfangsstationen FS angeschlossen, von denen eine am Ort der Leitstelle eingerichtet sein kann. Im Bereich einer ortsfesten Station FS ist eine bewegliche Sende/Empfangsstation MS dargestellt, die über die Funktstrecke, symbolisiert durch einen gebrochenen Pfeil, mit der ortsfesten Station FS verbunden ist. Die Verbindungen zwischen den ortsfesten Stationen FS und der Leitstelle LS sind beispielsweise aus optischen Lichtwellenleitern aufgebaut. Die Verbindung der Leitstelle LS zu den benachbarten Leitstellen LS _x, LS _y und LS _z ist beispielsweise durch Richtfunkstrecken verwirklicht.

Die ortsfesten Sende/Empfangsstationen sind unter dem Gesichtspunkt einer ausreichenden Bedeckung in der gesamten Zelle angeordnet, entsprechend ist auch ihre Zahl gewählt. Die Funkübertragung zwischen den beweglichen und den ortsfesten Stationen erfolgt im Duplexverkehr im Frequenzbereich von beispielsweise 900 MHz im Zeitmultiplex mit Vielfachzugriff. Durch organisatorische Maßnahmen sorgt die Leitstelle dafür, daß keine Gleichkanalstörungen auftreten. Die ortsfesten Stationen sind in der Lage, gleichzeitig auf mehreren Kanälen im Zeitmultiplex zu kommunizieren, sie wirken aber im Gesprächsablauf nur als Relaisstation der Leitstelle. Von den ortsfesten Stationen wird festgestellt, in welchem Zuständigkeitsbereich sich die beweglichen Stationen befinden. Die Auswertung dieser Information erfolgt in der Leitstelle.

Die Leitstelle LS sorgt neben der Weiterverarbeitung der Gespräche und Daten aller ortsfesten Stationen FS für die dezentrale Organisation aller Abläufe innerhalb ihrer Zelle. Sie entscheidet über die Zuteilung von Kanälen, über den Wechsel der bedienenden ortsfesten Station und veranlaßt gegebenenfalls die Übergabe an die nächste Zelle. Dazu besitzt die Leitstelle Übertragungseinrichtungen sowie Einrichtungen zur Datenverarbeitung und Speicher für Teilnehmernummern im Zellbereich, zugeordnete Kanäle, aktive und ruffähige bewegliche Stationen mit örtlicher Position und zugehörige ortsfeste Station.

Wie schon erwähnt, erfolgt die Funktübertragung im Zeitmultiplex. Bei diesem Verfahren werden Nachrichten als eine Folge von kurzen Impulsen übertragen und das zeitliche Ineinanderschachteln von Impulsfolgen ergibt die verschiedenen Zeitschlitze oder Kanäle. In Fig. 3 ist das Blockschaltbild einer beweglichen Sende/Empfangsstation, die im Zeitmultiplex arbeitet, dargestellt. An ein Mikrofon 1 schließt sich ein Analog/Digital-Wandler (A/D)2 an, der ein analoges Signal in binäre Zeichen umwandelt. Die binären Zeichen gelangen in einen Pufferspeicher 3, in dem sie solange zwischengespeichert werden, bis sie im zugewiesenen Zeitschlitz in komprimierter Form die Trägerschwingung in einem nachfolgenden Modulator 4 modulieren. Daran schließt sich ein Sender 5 an, der über einen Sende/Empfangs-Schalter (S/E)6 auf eine Antenne 7 arbeitet, die die entsprechend aufbereitete Trägerschwingung abstrahlt.

An den Modulator 4 und den Empfänger 8 ist eine Frequenzerzeugung 15 angeschlossen, die von einem Referenzoszillator 16 gesteuert wird.

An den S/E-Schalter 6 schließt sich ein Empfänger 8 an, der die empfangenen Signale in eine Zwischenfrequenz umsetzt. Im nachfolgenden Demodulator 9 werden die Signale demoduliert und in einem anschließenden Pufferspeicher 10 zwischengespeichert. Aus diesem werden sie gespreizt ausgelesen und durch einen Digital/Analog-Wandler (D/A)11 in ein analoges Signal zurückgewandelt und durch einen Hörer oder Lautsprecher 12 wiedergegeben. Weiterhin ist ein Mikroprozessor 13 und ein Bedienteil 14 mit Anzeigen vorhanden. Der Mikroprozessor 13 übernimmt organisatorische Aufgaben wie Synchronisation auf das Zeitraster, Einstellung der Zeitschlitze, Absenden von Ruf-, Kennungs- und Quittungssignalen und Verarbeitung der von der ortsfesten Station kommenden Steuerbefehle. Er ist dazu über Steuerleitungen mit den Pufferspeichern 3 und 10 und dem S/E-Schalter 6 verbunden.

In Fig. 4 ist das Blockschaltbild einer ortsfesten Sende/ Empfangsstation dargestellt. Die ortsfeste Station weist wie die beweglichen Stationen eine Antenne 7, einen Empfänger 8, einen Demodulator 9 im Empfangszweig und einen Sender 5, einen Modulator 4 im Sendezweig, sowie einen Referenzoszillator 16 und eine Frequenzerzeugung 15 auf. Ebenso ist ein Mikroprozessor 13 vorhanden, der durch Steuerleitungen mit den entsprechenden Baugruppen verbunden ist.

Im Sendezweig ist vor dem Modulator 4 ein Multiplexer 17 angeordnet, der die in N Pufferspeichern 18 zwischengespeicherten mehreren Nachrichten in der richtigen zeitlichen Reihenfolge zusammenfaßt. N steht hier für die Anzahl der Zeitschlitze oder Kanäle. Die Pufferspeicher 18 sind an eine Einrichtung 19 zur Umsetzung und Weiterleitung der Nachrichten angeschlossen.

Im Empfangszweig ist an den Demodulator 9 ein Demultiplexer 20 angeschlossen, der die empfangenen zeitlich geschachtelten Nachrichten wieder auf N Pufferspeicher 21 verteilt. Die Pufferspeicher 21 sind an die Einrichtung 19 angeschlossen.

Die Art der Umsetzung der einzelnen Empfangs- und Sendesignale in der Einrichtung 19 für die Weitergabe zur Leitstelle und von der Leitstelle hängt davon ab, welches Medium benutzt wird. Zu jedem Zeitpunkt ist wegen des gewählten Vielfachzugriffs im Zeitmultiplex innerhalb einer Zelle immer nur eine bewegliche Sende/Empfangsstation mit der ortsfesten Sende/Empfangsstation verbunden. Dadurch sind gegenseitige Störungen nicht möglich.

Für das Zeitmultiplexverfahren wird ein Zeitrahmen mit N= 64 Zeitschlitzen gewählt, der sich periodisch mit einer Rate von 30 pro Sekunde wiederholt. In Fig. 5 ist ein derartiger Zeitrahmen und ein einzelner Zeitschlitz, der auch als Kanal bezeichnet wird, dargestellt. Der Zeitrahmen ist ¹/₃₀ Sekunde lang und enthält 64 Zeitschlitze, von denen nur die ersten drei Zeitschlitze, mit 1, 2, 3 gekennzeichnet, und der letzte Zeitschlitz, mit 64 gekennzeichnet, dargestellt sind.

Der Zeitschlitz Nr. 2 ist vergrößert und mit einer möglichen Belegung gezeigt. Er beginnt mit einer Synchronisationspräambel, die es den Empfängern ermöglicht, sich auf die empfangene Nachricht zu synchronisieren. Eine sich anschließende Nachrichtenpräambel enthält die zur Organisation notwendigen Daten wie Zeitschlitz- und Benutzernummer. Der nachfolgende Nachrichtenteil enthält ungefähr 2130 Bit und stellt die Sprachinformation eines Intervalls von ¹/₃₀ Sekunde Dauer dar. Daraus ergibt sich, daß die Sprachdigitalisierung mit 64 kbit/s erfolgt. Jeder Zeitschlitz endet mit einer Schutzzeit, die zur Berücksichtigung von Laufzeiten dient. Mit diesen Größen errechnet sich eine Bitrate von ungefähr 5 Mbit/s und eine erforderliche Bandbreite von je nach verwendeter Modulationsart etwa 5 MHz. Für einen Duplex-Betrieb werden zwei derartige Frequenzbereiche benötigt.

Nachstehend wird die Steuerung des oben beschriebenen Nachrichtenübertragungssystems beschrieben. Die Abläufe der Steuerung sind wegen der vielfältigen Aufgaben sehr komplex. Neben der reinen Gesprächsvermittlung stehen beispielsweise folgende Funktionen:

Kanalzuteilung und -überwachung,
Weiterreichen zur nächsten ortsfesten Station, Leitstelle,
Erfassung der Gebühren- und Gesprächsdaten,
Standorterfassung der beweglichen Stationen.

Für den Bereich einer Zelle werden von der Leitstelle die verschiedenen organisatorischen Maßnahmen getroffen. Der Kommunikationsweg auf der Funkebene wird für jede bewegliche Station über nur eine ortsfeste Station abgewickelt, um Interferenzen der Signale zu vermeiden. Die Zuständigkeit einer ortsfesten Station für eine bewegliche Station wird über die Amplitude oder Laufzeit des Signals der beweglichen Station festgestellt. Entscheidungen über eine Änderung beispielsweise bei der Bewegung einer Station trifft nur die Leitstelle.

Die Übergabe zwischen ortsfesten Stationen wird durch Steuerbefehle an die beiden betreffenden Stationen von der Leitstelle ausgelöst, sobald diese infolge der laufenden Fahrzeugortsbestimmung die Notwendigkeit erkennt. In der Regel ist dabei eine Änderung des zugewiesenen Kanals nicht erforderlich.

Bei der Weitergabe an andere Zellen erhält immer diejenige Leitstelle die Verbindung zum öffentlichen Fernsprechnetz aufrecht, in deren Zelle das Gespräch begann. Deshalb sind hier zwei Aufgaben zu erfüllen, wenn eine Gesprächsverbindung besteht. Erstens muß die bedienende Leitstelle in Zusammenarbeit mit der Nachbarleitstelle die Übergabe an eine ortsfeste Nachbar-Station organisieren, wobei eventuell ein neuer Kanal zuzuweisen ist, und zweitens muß die "neue" Leitstelle das Gespräch auch im weiteren Verlauf an die "alte" Leitstelle weiterleiten, damit es weiterhin von dort aus ins Fernsprechnetz gelangt.

Die Voraussetzung für den Verbindungsaufbau ist der Kontakt der beweglichen Station mit einer ortsfesten Station. Dieser Kontakt ist bei eingeschaltetem Gerät der beweglichen Station, auch wenn kein Gespräch geführt wird, dadurch immer gegeben, daß automatisch in gewissen Zeitabständen (z. B. alle 1 . . . 2 min) die Kennung auf einem speziellen Kanal gesendet wird. Diese Kennung wird laufend erfaßt und ausgewertet. Die Leitstelle führt in einem Speicher eine Liste aller gesprächsbereiten beweglichen Stationen innerhalb der Zelle und informiert den Speicher in der Heimatzelle über den augenblicklichen Standort zellenfremder beweglicher Stationen. Nach einem Zellenwechsel werden die Listen in den beiden Leitstellen korrigiert. Außerdem wird der Wechsel an die Heimatzelle der beweglichen Station gemeldet.

Bei einem Ruf von der beweglichen Station fordert diese auf einem besonderen Rufkanal über die ortsfeste Station die Zuteilung eines Gesprächskanals. Auf diesem Gesprächskanal wird die gewünschte Rufnummer des Fernsprechteilnehmers übermittelt und die Leitstelle baut die Verbindung auf. Hebt der Fernsprechteilnehmer ab, so kommt das Gespräch zustande. Andernfalls ertönen die üblichen Zeichen (frei/besetzt). Dabei ist es für die hier betrachtete bewegliche Station unerheblich, ob der Gesprächspartner ein normales Telefon oder ein Autotelefon besitzt, da in jedem Fall über das Fernsprechnetz verbunden wird.

Zum Anruf der beweglichen Station erfolgt zunächst eine Anfrage bei der aus der Rufnummer erkenntlichen Leitstelle in der Heimatzelle. Diese hat gespeichert, ob die gerufene bewegliche Station gesprächsbereit ist, und wenn ja, wo sie sich befindet. Die augenblicklich zuständige Leitstelle wird angewählt. Sie ruft die bewegliche Station auf dem besonderen Rufkanal und weist ihr einen Gesprächskanal zu, auf dem das Gespräch dann abgewickelt wird.

Gute Sprachqualität erfordert bei Anwendung von Zeitmultiplex mit der PCM-Technik eine Begrenzung der Bitfehlerwahrscheinlichkeit auf etwa 10⁻⁴. Um dieses Ziel zu erreichen, ist bei Störung allein durch Gaußsches Rauschen ein Verhältnis aus Bitenergie E _b und spektraler Rauschleistungsdichte N _o von E _b/N _o≈8,5 dB erforderlich (Zweiphasenmodulation, keine Anwendung von Codierung zur Fehlerkorrektur). Aufgrund von Mehrwegeeffekten bei der Wellenausbreitung ergeben sich erhebliche Störungen, die auf Signalleitungsschwund (Fading) sowie Nachbarzeichenbeeinflussung beruhen. In beiden Fällen sind Überlagerungen von Wellen die Ursache, die den Empfänger auf verschiedenen Wegen erreichen und aufgrund von Phasenunterschieden zu Abschwächungen der Signalamplitude und zu Verfälschungen der Phaseninformation führen können. Abhängig von der Statistik der Mehrwegeausbreitung sind Mittelwerte für E _b/N _o von etwa 40 dB notwendig, um die Bitfehlerwahrscheinlichkeit von 10⁻⁴ zu erzielen.

Häufig angewandte Gegenmaßnahmen sind Diversity-Verfahren, z. B. Mehrfachübertragung und Codierung zur Fehlerkorrektur, wobei erstere sich durch vergleichsweise geringen Aufwand, allerdings im allgemeinen auch geringere Wirksamkeit auszeichnet. Codierung zur Fehlerkorrektur ist in Verbindung mit Zeichenumordnung bei geeigneter Auslegung sehr wirksam. Neben dem Aufwand muß für die hier vorliegende Anwendung jedoch beachtet werden, daß sich Fehlerbündel wegen der geringen Dauer der Zeitschlitze von etwa 500 µs über große Abschnitte der Nachrichtentelegramme erstrecken können und sich nur mit langen Codes bei niedriger Coderate (=Verhältnis der Zahl von Informationszeichen zur Codelänge) korrigieren lassen. Beiden genannten Verfahren ist gemeinsam, daß sie einsetzen, nachdem über die empfangenen Zeichen eine - möglicherweise fehlerhafte - Entscheidung getroffen wurde. Das im folgenden geschilderte Verfahren versucht dagegen, fehlerhafte Entscheidungen von vornherein zu unterdrücken.

Ausgangspunkt ist die Überlegung, daß Mehrwegsignale dann nicht zu Störungen führen, wenn sie getrennt entdeckt werden können. Hierzu bieten die Spektrum-Spreizverfahren günstige Voraussetzungen. Werden Signale mit der Bandbreite B übertragen, so lassen sich ihre Ankunftszeiten mit einer Genauigkeit der Ordnung 1/B feststellen. Durch Spreizung der Bandbreite um den Faktor n schrumpft das Zeitintervall für die Entdeckung auf ein n-tel des ursprünglichen Werts. Die Spreizung der Signale wird hierbei so vorgenommen, daß die digitalisierten Signale mit einem Code multipliziert werden. Wenn die Taktfrequenz des Codes der Breite des Übertragungsbands entspricht, wird auf diese Weise das zunächst schmalbandige Signal über das gesamte Band gespreizt. Auf der Empfangsseite wird mit dem gleichen Code das empfangene, gespreizte Signal wieder multipliziert, nachdem eine Synchronisation in einem Korrelationsvorgang stattgefunden hat. Dadurch wird das gewünschte Signal im ursprünglichen schmalen Nachrichtenband erzeugt, während unerwünschte Signale breitbandig bleiben und dadurch nicht ausgewertet werden. Ihr Störeinfluß hängt von der Kreuzkorrelation der verwendeten Codes ab.

In Fig. 6a ist ein digitalisiertes Signal dargestellt und in Fig. 6b ist ein aus gleichen sich wiederholenden Codewörtern bestehender Code zum Spreizen des Signals dargestellt. Das gespreizte Signal ist in Fig. 6c gezeigt, aus dem zu erkennen ist, daß bei einer binären Null in 6a der Code in 6b invertiert und bei einer binären Eins nichtinvertiert wird.

In Fig. 7 ist ein empfangenes direktes Signal und zwei Umwegsignale mit verschiedenen Laufzeiten dargestellt. Die Zeichen des direkten Signals sind mit 1, 2, 3, 4 und die der Umwegsignale mit ′ bzw. ′′ gekennzeichnet. Darunter sind die entdeckten Signale aufgezeichnet. Es ist deutlich ersichtlich, wie Signale, die sich zeitlich überlappen, aufgrund der Bandspreizung aufgelöst werden. Die Fig. 7 zeigt allerdings auch, daß es wünschenswert ist, den Entscheidungszeitraum für jedes Zeichen so weit auszudehnen, daß möglichst wenige Umwegsignale in den Entscheidungszeitraum des nachfolgenden Zeichens fallen. So stören die Zeichen 1′′ und 2′′ die Entscheidung für Zeichen 2 bzw. 3. Demgegenüber werden sich die Zeichen 1′, 2′ und 3′ nun nicht mehr als störend bemerkbar machen. Im Gegenteil: Für die Entscheidung stehen wegen der Mehrwegeausbreitung zwei Empfangssignale zur Verfügung, beispielsweise 1 und 1′. Der Gewinn liegt in der Verringerung der Wahrscheinlichkeit, aufgrund von Fading nicht korrekt auswertbare Signale zu empfangen.

Bei einer Bitrate von 5 Mbit/s, wie sie weiter oben angegeben wurde, beträgt der Entscheidungszeitraum für jedes Bit 200 ns. Damit würden Umwegsignale mit einer Wegdifferenz von mehr als 60 m zum direkten Signal bereits in den Entscheidungszeitraum nachfolgender Zeichen fallen.

Um die Auswertung des Signalgemisches aus direktem Signal und Umwegsignalen zu verbessern, werden jeweils n- Bits zu einer n-Bit-Gruppe zusammengefaßt und durch ein m-wertiges Code-Zeichen ersetzt. In Fig. 8 sind für n gleich 4 in der linken Spalte die möglichen Varianten der 4-Bit-Gruppe zum Teil dargestellt und in der rechten Spalte für m gleich 16 die durch zyklische Vertauschung gewonnenen Code-Zeichen zum Teil dargestellt.

Diese Maßnahme erhöht die Bandbreite um den Faktor 4 (=16 : 4) auf etwa 20 MHz, bringt aber zwei entscheidende Vorteile. Erstens verkürzt sich das Zeitintervall für die Entdeckung um denselben Faktor, so daß Signale mit Wegedifferenzen von mehr als 15 m getrennt erkannt und ausgewertet werden können. Zweitens verlängert sich der Entscheidungszeitraum für ein Nachrichtenzeichen von 200 ns auf 800 ns, wodurch erst Umwegsignale mit einer Wegdifferenz von mehr als 240 m nachfolgende Zeichen stören können. Sollte auch bei größeren Umwegen mit erheblichen Störungen zu rechnen sein, so können diese weitgehend unterdrückt werden, wenn sich der Code der 16wertigen Codezeichen für die aufeinanderfolgenden 4-Bit-Gruppen z. B. nach einer Pseudo- Zufallsfolge von Zeichen zu Zeichen ändert.

Jede einzelne Zelle soll die Kapazität von 64 Zeitkanälen mit beliebiger Verteilung auf die Funkbereiche voll ausnutzen können. Das bedeutet aber, daß im Übergangsgebiet zwischen den Zellen Funksignale verschiedener Zellen empfangen werden können und eine zeitliche Trennung nicht immer gegeben ist. Zur Vermeidung von Störungen werden den Zellen unterschiedliche Codes für die 16wertigen Code-Zeichen zugeordnet. Da die Anzahl der verwendbaren Codes mit guten Korrelationseigenschaften begrenzt ist, wiederholen sich die Codes in einer gewissen, von den Ausbreitungsbedingungen abhängigen Entfernung.

In Fig. 9 ist das Blockschaltbild einer beweglichen Sende/ Empfangsstation, die im Zeitmultiplex unter Anwendung der Spreizspektrumstechnik in jedem Zeitschlitz arbeitet, dargestellt. Hierzu ist die bewegliche Station gemäß Fig. 3 erweitert worden und alle gleichen Schaltkreise sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher nicht mehr im einzelnen beschrieben. An den Pufferspeicher 3 schließt sich ein Modulator 22 an, der auch von einem Code-Generator 23 und einem ZF-Generator 24 gesteuert wird. Das digitale Signal vom Pufferspeicher 3 tastet z. B. bei einer Zweiphasenmodulation die Phase des Signals des ZF-Generators 24 um, das anschließend mit dem zum jeweiligen Zeitschlitz gehörenden Code des Code-Generators 23 multipliziert und dadurch gespreizt wird. Das Ausgangssignal des Modulators 22 gelangt auf den Sender 5, der mit der Frequenzerzeugung zur Umsetzung in ein hochfrequentes Signal verbunden ist und von der über den S/E-Schalter 6 auf die Antenne 7 zur Abstrahlung.

Nach dem Empfänger 8 ist ein Demodulator 25 angeordnet, der auch von einem Codewort-Synchronisator 26 gesteuert wird. Das empfangene und im Empfänger 8 umgesetzte Signal wird zuerst mit dem Codewort in einem Korrelationsvorgang synchronisiert und dann multipliziert, um die Spreizung wieder aufzuheben. Das erhaltene im ursprünglichen schmalen Nachrichtenband liegende Signal wird an den Pufferspeicher gegeben und wie schon beschrieben letztlich im Lautsprecher wiedergegeben.

In Fig. 10 ist das Blockschaltbild einer ortsfesten Sende/ Empfangsstation dargestellt, die im Zeitmultiplex unter Anwendung der Spreizspektrumstechnik arbeitet. Hierzu ist die ortsfeste Station gemäß Fig. 4 erweitert worden und alle gleichen Schaltkreise sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher nicht mehr im einzelnen erläutert. An den Multiplexer 17 schließen sich N Modulatoren 27 an, die auch von einem ZF-Generator 28 und von einem der N Codes gesteuert werden. Die N Codes werden in einem Code-Generator 29 erzeugt. Die Signale 1 bis N des Multiplexers 17 tasten in den Modulatoren 27 z. B. bei einer Zweiphasenmodulation die Phase des ZF-Generators 28 um und werden anschließend mit dem jeweiligen Code des Code-Generators 29 multipliziert und dadurch gespreizt. Die Signale der Modulatoren gelangen wie beschrieben zur Antenne 7 und werden abgestrahlt.

Nach dem Empfänger 8 sind N Demodulatoren 30 mit Codewort- Synchronisatoren angeordnet, an die auch die N Codes des Codegenerators 29 angelegt sind. Das vom Empfänger 8 abgegebene Signal wird in den Demodulatoren 30 zuerst mit dem jeweiligen Codewort in einem Korrelationsvorgang synchronisiert und dann multipliziert, um die Spreizung wieder aufzuheben. Die nun wieder schmalen Signale 1 bis N gelangen in den Demultiplexer 20 und werden wie schon beschrieben weiterverarbeitet.

Die Funkstrecke zwischen den beweglichen Stationen und der ortsfesten Station ist der störempfindliche Teil des gesamten Übertragungswegs. Neben der schon beschriebenen Mehrwegeausbreitung beeinträchtigen das Nutzsignal hier noch Rauschen, spektrale Anteile aus benachbarten Frequenzbändern und gleichzeitige Signale aus anderen Zellen. Deshalb ist eine leistungsfähige Signalverarbeitung im Empfänger eine der wesentlichen Grundlagen für das Funktionieren des Systems. In Fig. 11 ist daher die nach dem Empfänger vorgesehene Einheit zur Rückgewinnung des ausgesendeten Signals dargestellt.

Vom Empfänger 8 gelangt das Signal an 17 Korrelatoren 31, wenn m gleich 16 für das Code-Zeichen gemäß Fig. 8 ist, die auch von einem Code-Generator 37 gesteuert werden. Von den 17 Korrelatoren 31 dient einer der Synchronisation der Zeitschlitze und wird für die Ablaufsteuerung 32 der Zeitschlitze benötigt. Die anderen 16 Korrelatoren 31 vergleichen das empfangene Signal mit den 16 Codeworten des 16wertigen Alphabets. Dabei können benachbarte Zellen zur Unterscheidung jeweils einen anderen Satz von Codeworten benutzen. Wenn es wegen starker Signale mit langen Umwegen von mehr als 240 m erforderlich ist, kann der Code dieses Alphabets von einer zur anderen 4-Bit-Gruppe pseudostatisch wechseln.

Auf die Korrelatoren 31 folgen 16 Detektoren 33, welche Maxima in der Autokorrelationsfunktion erkennen. Eine nachfolgende Entscheidungsstufe 34 wählt aus allen erkannten Maxima das größte heraus und definiert das dem entsprechenden Korrelator zugeordnete Codewort als das mit höchster Wahrscheinlichkeit gesendete Zeichen. Ein nachgeschalteter Wandler 35 erzeugt die zugehörige 4-Bit-Gruppe und führt sie dem Zwischenspeicher zu. Dieser liefert die während eines Zeitschlitzes eingegangenen Signale an seinem Ausgang mit einem kontinuierlichen Strom von 64 kbit/s ab.

Die weitere Verarbeitung hängt davon ab, in welchem Gerät sich diese Signalverarbeitungseinheit befindet. In der beweglichen Station erfolgt eine Umwandlung des digitalen über ein analoges in ein akustisches Signal, während die ortsfeste Station die digitalen Zeichen umsetzt und, bei Weiterleitung über einen Lichtwellenleiter, elektrisch/ optisch wandelt.

Claims (7)

1. Nachrichtenübertragungssystem

• - mit ortsfesten Sende/Empfangsstationen und
• - mit beweglichen Sende/Empfangsstationen, die über Funk mit den ortsfesten Stationen Nachrichten austauschen können,
• - mit mehreren untereinander verbundenen Leitstellen, die mit den ortsfesten Stationen verbunden sind,
• - und mit Überleiteinrichtungen zu einem Fernsprechwählnetz, die mit den Leitstellen verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß mindestens der Funkverkehr im Zeitmultiplex mit Vielfachzugriff erfolgt,
• - daß die beweglichen Stationen (MS) sich auf das von den Leitstellen vorgegebene Zeitraster synchronisieren und in Zeitabständen ihre Kennung in einem dafür vorgesehenen Zeitschlitz senden
• - und daß in den Leitstellen (LS) Mittel vorhanden sind, mit denen aus der Laufzeit der Kennungen die Entfernungen der beweglichen Stationen (MS) von den empfangenden ortsfesten Stationen (FS) bestimmbar sind.

2. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitstellen (LS) Speicher aufweisen, in denen alle beweglichen Stationen (MS) registriert sind, die sich gerade in der zur jeweiligen Leitstelle (LS) gehörenden Zelle befinden.

3. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder beweglichen Station (MS) eine Heimatleitstelle zugeordnet ist, die einen Speicher aufweist, in dem der jeweils aktuelle Aufenthaltsbereich der beweglichen Station (MS) gespeichert ist.

4. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Leitstelle (LS) eine Vermittlungseinrichtung enthält zur Vermittlung von Gesprächen zu einer Überleiteinrichtung oder zu einer benachbarten Leitstelle und ferner Mittel zum Datenaustausch mit den benachbarten Leitstellen und Mittel zum Weiterreichen einer Mobilstation (MS) von einer Zelle zu einer benachbarten Zelle enthält.

5. Nachrichtenübertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überleiteinrichtungen mit den Leitstellen (LS) örtlich vereint sind.

6. Nachrichtenübertragungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Sende/Empfangsstationen (FS) mit ihren zugehörigen Leitstellen (LS) durch ein Breitbandübertragungsmedium, insbesondere eine optische Lichtwellenleiterverbindung, verbunden sind.