DE2404116A1 - Nachrichtenuebermittlungssystem - Google Patents
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- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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- H04B1/40—Circuits
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Description
PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH
Dipl. -Ing. Ernst Rathmann
München 71, den 28. Jan. 1974 Melchiorstr. 42
UnserZelchen: MO106P-1083
Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois
V. St. A.
Nachrichtenübermittlungssystem
Die Erfindung betrifft ein Nachrichtenübermittlungssystem .mit einer
Sende-Empfänger einheit, die Einrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten
Impulsfolge in Abhängigkeit von einem angelegten Informationssignal umfaßt und ferner durch Demodulation ein Signal in Abhängigkeit von einer
angelegten Impulsfolge liefert.
Es sind viele Arten von Nachrichtenübermittlungssystemen bekannt, wobei
für die Nachrichtenübermittlung in einem begrenzten Bereich Rufsysteme in Verwendung sind, die über einen Sender Rufsignale für mehrere tragbare
Rufempfänger aussenden, welche von Personen getragen werden,
Fs/mü mit denen
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mit denen ein Kontakt aufrechterhalten werden soll. In der Regel wird
innerhalb baulicher Bereiche zu diesem Zweck eine Drahtantenne verlegti
über welche die gewünschte Nachrichtenverbindung aufrechterhalten werden kann, und um vom Sender aus mit dem tragbaren Empfänger eine
Verbindung herzustellen. Es sind auch Übertragungssysteme bekannt, die mit einer verhältnismäßig hohen Senderleistung arbeiten und über konventionelle
Antennen abstrahlen. Zu diesem Zweck muß der gesamte Bereich, in dem die Nachrichtenübermittlung stattfinden soll, mit einer ausreichend
hohen Sendeenergie überdeckt werden, damit jederzeit eine Verbindung mit den tragbaren Empfängern möglich ist.
Diese bekannten Systeme lassen eine Nachrichtenübermittlung innerhalb ·
begrenzter Bereiche zu, wobei im ersten Fall eine Drahtantenne innerhalb des gesamten dem System angeschlossenen Bereiches verlegt werden muß,
was äußerst kostenintensiv ist. Dies trifft insbesondere zu, wenn großflächige Bereiche bzw. schmale lange Bereiche wie z. B. ein Tunnel oder
eine Strecke im Bergbau erfaßt werden soll. Bei dem zweiten erwähnten System besteht der Hauptnachteil in der hohen Sendeleistung, die benötigt
wird, wodurch auch eine zahlenmäßige Beschränkung der innerhalb eines gegebenen geographischen Bereiches auf derselben Frequenz arbeitenden
Sender gegeben ist. .Das zweite System ist ferner in Gebäuden oder auch
im Bergbau nur schlecht zu verwenden, wenn eine große Anzahl von Tunnelstrecken
vorhanden ist, die nicht in Sichtverbindung mit dem. Sender stehen. Beide Systeme lassen auch in einfacher Ausstattung keinen Wechselverkehr
zu, da die tragbaren Sender eine unverhältnismäßig hohe Sendeleistung benötigen würden, um die Verbindung mit der Zentrale in allen Bereichen
aufrechterhalten zu können. Daher werden diese Systeme und insbesondere das zuerst genannte System nur für einen Einfachverkehr verwendet, um
die Batterien in den tragbaren Einheiten möglichst klein zu halten.
- 2 - Es ist
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Es ist jedoch wünschenswert, ein Nachrichtenübermittlungssystem zu
besitzen, das einen freien Nachrichtenaustausch innerhalb eines begrenzten geographischen Bereiches zwischen einer Zentrale und tragbaren
Einheiten im Wechselverkehr zuläßt, wobei diese Nachrichtenübermittlung mit äußerst niedriger Energie möglich sein soll.
Um dieses Ziel zu erreichen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Nachrichtenübermittlungssystem, zu schaffen, das sowohl im Freien,
innerhalb großer Gebäudekomplexe als auch im verzweigten Streckennetz beim Bergbau oder in Tunnels verwendbar ist. Dieses System soll
einen Wechselverkehr zulassen und t-rotzdem für die tragbare Einheit nur
einen sehr geringen Energieaufwand notwendig machen. Ferner soll das System sowohl zur Übertragung von digitalen Daten als auch zum Sprechverkehr
geeignet sein, wobei eine verschlüsselte oder unverschlüsselte Sprachübertragung möglich sein soll und gegebenenfalls auch einzelne
Empfänger selektiv anrufbar sein sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Impulssender
mit der Impuls schaltung zum Aussenden von Schwingungsimpulsen mit einer bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der erzeugten
Impulsfolge vorhanden ist, daß ein Impuls empfänger mit der Impulsschaltung
verbunden ist und Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der
bestimmten Schvingungsfrequenz empfängt, um der Impuls schaltung in Abhängigkeit
von den Schwingungsimpulsen eine Impulsfolge zuzuführen, daß
eine Vielzahl von Verstärkereinheiten vorhanden ist, die auf die Schwingungsimpulse
der Sende-Empfängereinheit ansprechen und jeweils einen Detektor für diese Schwingungsimpulse umfassen, daß mit dem Detektor
ein Impulssender verbunden ist, um die empfangenen Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit
- 3 - von den
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empfangenen Schwingungsimpulsen erneut auszusenden, daß eine Austasteinrichtung
mit dem Detektor verbunden ist, um die Verstärkereinheit für eine bestimmte Zeitdauer nach dem Empfang der jeweiligen
Schwingungsimpulse für den Empfang weiterer Schwingungsimpulse
unwirksam zu machen, um dadurch die Erzeugung weiterer Schwingungsimpulse
währenddieses Zeitintervalls zu unterdrücken, und daß jede Verstärkereinheit auf die Schwingungsimpulse von einer der anderen Verstärkereinheiten
sowie der Sende-Empfängereinheit anspricht, um in Abhängigkeit von jedem von der Sende-Empfängereinheit ausgesendeten
Schwingungsimpuls einen neuen Schwingungs impuls zu erzeugen.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
von weiteren Ansprüchen.
Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung aufgebauten Nachrichtenübermittlungssystem
sind einerseits tragbare Einheiten mit einer Sende- und Empfängereinheit sowie Verstärkereinheiten vorhanden, die Signale als
Umsetzer oder als Streckenverstärker empfangen und verstärkt erneut absenden, um damit beliebig lange Strecken bzw. beliebig große Flächenbereiche
zu erfassen, d.h. eine Nachrichtenübertragung trotz kleiner Sendeleistung auch über große Strecken zulassen. Das Nachrichtenübermittlungssystem
gemäß der Erfindung ist mit einer beliebigen Anzahl von Sende- und Empfängereinheiten verwendbar, wobei diese tragbaren Einheiten
in derselben Weise wie die bekannten Rufempfänger von an dem System beteiligten Personen mitgetragen werden können. Jede tragbare
Einheit umfaßt einen Impuls empfänger und einen Impuls sender sowie Wandlereinrichtungen, um analoge Signale in digitale Signale und umgekehrt
umwandeln zu können. Derartige analoge Signale bestehen beim Wechselsprechverkehr aus den Sprachinformationen. Die stationär angeordneten
Verstärkereinheiten enthalten ebenfalls einen Impuls empfänger
- 4 - und einen
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und einen Impulssender, die beide auf derselben Frequenz wie die tragbaren
Einheiten arbeiten. Diese Verstärkereinheiten benötigen jedoch keine Modulations- oder Demodulations schaltungen und empfangen von
den tragbaren Einheiten bzw. benachbarten Verstärkereinheiten die Schwingungs impulse, mit welchen die Nachrichtenübermittlung durchgeführt
wird. Für jeden empfangenen Schwingungs impuls wird von einer Verstärkereinheit ein gleichartiger Schwingungs impuls im wesentlichen
auf derselben Schwingungsfrequenz wieder ausgesendet. In jeder Verstärkereinheit
ist jeweils eine Austastschaltung vorgesehen, die dafür sorgt, daß während des Betriebs des Impulssenders der Impuls empfänger
abgeschaltet ist. Auf diese Weise können von einer tragbaren Einheit ausgesendete
Schwingungs impulse von den Verstärkereinheiten aufgegriffen und
weitergegeben werden, so daß sie innerhalb des vorgesehenen Übertragungsbereiches an beliebiger Stelle empfangbar sind. Die Verstärkereinheiten
werden jeweils- von den empfangenen Schwingungsimpulsen getriggert und
bleiben für eine bestimmte Zeitdauer außer Betrieb, damit alle Schwingungs impulse
von den verschiedenen Verstärkereinheiten in der Umgebung abklingen können, bevor der Impuls empfänger erneut eingeschaltet wird.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines repräsentativen Verstärkers zur
Verwendung in dem System gemäß der Erfindung;
Fig. 2 das Blockdiagramm einer zweckmäßigen tragbaren Einheit
zur Verwendung mit dem Nachrichtenübermittlungs system gemäß der Erfindung;
"Fig. 3 einen Flächenplan eines Werkgeländes mit einer eingezeich-
- 5 - neten Verteilung
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neten Verteilung für die Verstärker, um eine Nachrichtenübermittlung
im gesamten Bereich des Werkgeländes vorzusehen.
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die verschiedene im System
auftretende Impulsformen und Impuls schwingungen zeigt.
Gemäß Fig. 1 besteht ein zweckmäßiger Verstärker aus einer Antenne 10,
die an einen Antennenschalter 12 angeschlossen ist und mit Hilfe dieses Antennenschalters wechselweise an einen Impuls empfänger 12 und einen
Impulssender 16 anschließbar ist. Der Antennenschalter ist in Fig. 1 schematisch als mechanisches Relais dargestellt, obwohl jedoch vorzugsweise
elektronische Umschalter z. B. in Form von Diodenschaltern Verwendung finden. Es können auch separate Antennen für den Impuls empfänger
und den Impulssender vorgesehen sein oder auch eine Trennstufe in Verbindung mit der Antenne und dem Impuls empfänger sowie dem Impulssender
Verwendung finden. Der Impuls empfänger 14 ist ausgangsseitig mit einem Entscheidungsverstärker 18 verbunden, dessen Ausgangssignal
einem Verzögerungsgenerator 20, einem Impulsgenerator 22 und der
Steuerschaltung des Antennenschalters 12 zugeführt wird. Der Ausgang des Verzögerungsgenerators 20 ist mit dem Impuls empfänger 14 verbunden.
Im Betrieb des Verstärkers gemäß Fig. 1 ist die Antenne 10 im Ruhebetrieb
mit dem Eingang des Impulsverstärkers 14 über den Antennenschalter 12 verbunden, so daß über die Antenne Signale empfangen werden
können. Impulse, die vom Impuls empfänger 14 in Form von HF-Schwingungsimpulsen empfangen werden, werden weiter zum Entscheidungsverstärker
18 übertragen und von diesem an den Verzögerungsgenerator sowie den Impulsgenerator 22 und den Antennenschalter 12 weitergeleitet,
- 6 - wenn die
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wenn die empfangenen S chwingungs impulse ein bestimmtes Niveau übersteigen.
Das vom Entscheidungsverstärker gelieferte Signal bewirkt, daß der Antennenschalter 12 die Antenne IO mit dem Impulssender 16
verbindet. Gleichzeitig veranlaßt das Signal vom Entschei dungs verstärker über den Impulsgenerator 22 die Triggerung des Impulssenders
16, um das Aussenden von HF-Schwingungsimpulsen auszulösen, die
eine bestimmte Zeitdauer und im wesentlichen dieselbe Frequenz wie die über die Antenne 10 empfangenen Schwingungen haben. Die Frequenz
der ausgesendeten S chwingungs impulse muß nicht exakt gleich der Frequenz
der empfangenen Schwingungsimpulse sein, jedoch soll die Frequenz der gesendeten Schwingungsimpulse ausreichend nah bei der Frequenz der
empfangenen Schwingungsimpulse liegen, um den Empfang der gesendeten Schwingungsimpulse durch andere Verstärker und tragbare Einheiten innerhalb
des Nachrichtenübermittlungsbereiches zuzulassen. Zur gleichen Zeit wird vom Verzögerungsgenerator 20 ein Austastimpuls an den Impuls empfänger
14 angelegt, um einen Empfang der vom. Impuls sender 16
ausgesendeten Schwingungsimpulse zu unterbinden. Der Austastimpuls vom Verzögerungsgenerator 20 muß ausreichend lang sein, um den Impulsempfänger
14 so lange außer Betrieb zu setzen, bis die Schwingungsimpulse von allen Verstärkern innerhalb des Übertragungsbereiches abgeklungen
sind. Obwohl das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung HF-Schwingungsimpulse
verwendet, sind gleichartige Systeme verwendbar, die Schalls chwingungs impulse oder Lichtimpulse zum selben Zweck vorsehen.
In Fig. 2 ist eine zweckmäßige Ausführungsform einer tragbaren Einheit
dargestellt, wie sie für das Nachrichtenübermittlungssystem gemäß der Erfindung Verwendung finden kann. Diese tragbare Einheit kann von einer
Person bei sich getragen werden oder an einem Fahrzeug montiert bzw. stationär, z. B. innerhalb eines Büros angebracht sein. Diese tragbare
- 7 - Einheit
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Einheit enthält einen Sendeteil, der ähnlich wie der Verstärker gemäß
Fig. 1 aufgebaut sein kann. Demgemäß ist eine Antenne 30 über einen Antennenschalter 32 an einen Impuls empfänger 34, einen Impulssender
36, einen Entscheidungsverstärker 38 und einen Impulsgenerator 42 anschaltbar, die analog zu den gleichen Stufen des Verstärkers gemäß
Fig. 1 aufgebaut sein können. Zusätzlich enthält der Empfängerteil der Schaltung gemäß Fig. 2 einen mit dem Entscheidungsverstärker
verbundenen Demodulator 44 sowie eine nait dem Impuls empfänger 34 und dem Demodulator 44 verbundene Taktrestitutionsschaltung 46. Diese
zuletzt genannten Stufen dienen der Umwandlung der vom Impuls empfänger 34 empfangenen Signale in für die nachfolgenden Stufen geeignete Signale.
Mit dem Demodulator 44 ist ferner ein NF-Verstärker 48 und eine Squelch-Stufe
50 für selektive Rufauswahl verbunden, die zur selektiven Einschaltung des NF-Verstärkers nach dem Empfang eines bestimmten Impulscodes
auch an den NF-Verstärker 48 angeschlossen ist. Mit dem Demodulator 44 und der Squelch-Stufe 50 ist ferner eine Datenausgabe 52 verbunden,
an der die Daten abgegriffen werden können, wenn das Übermittlungs system zur Datenübertragung Verwendung findet. Mit dem NF-Verstärker
48 ist ein Wandler, im vorgegebenen Fall ein Lautsprecher 54 verbunden, um die NF-Signale wiederzugeben.
Der Sendeteil der Schaltung gemäß Fig. 2 ist analog dem Sendeteil des
Verstärkers gemäß Fig. 1 aufgebaut und umfaßt zusätzlich einen Modulator 56, der mit dem Impulsgenerator 42, einem Mikrophon 58 und einer
Taktstufe 60 verbunden ist. Eine Tastschaltung 62 ist mit dem Antennenschalter
32, dem Impulssender 36 und der Taktstufe 60 verbunden. Der Modulator 56 umfaßt einen Analog-Digital-Umsetzer, um die vom Mikrophon
58 aus angelegten Analogsignale in eine Pulsfolge entsprechend der Steuerung durch die Taststufe 60 und zur Ansteuerung des Impulsgenerators
42 umzuwandeln. Obwohl separate Taktstufen und ein separater Modulator und Demodulator im Sender- und Empfängerteil der Schaltung
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gemäß Fig. 2 dargestellt ist, können gemeinsame Stufen vorgesehen sein, die diese Funktionen erfüllen. Für den Modulator 56 kann ein
beliebiger Pulscodemodulator vorgesehen sein. Als bevorzugte Ausführungsform wird ein Deltamodulator und ein Geheimhaltungssystem
verwendet, wie es in der US-PS 3 639 690 beschrieben ist. Die Squelch-Stufe
50 kann entsprechend der in der US-Patentanmeldung Nr. 218 aufgebaut sein.
Die Wirkungsweise der tragbaren Einheit ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung. Wenn die tragbare Einheit im Sendebetrieb ist, wird die Tastschaltung 62 durch eine Sprechtaste erregt. Diese Tastschaltung
62 verbindet den Impulssender 36 über den Antennenschalter 32 mit der Antenne 30, läßt den Impuls sender 36 auf die Impulse vom
Impulsgenerator 42 ansprechen und bewirkt, daß die Taktstufe 60 Taktimpulse dem Modulator 56 zuführt. Der Modulator 56 empfängt eine
Analoginformation vom Mikrophon 58 sowie die Taktimpulse von der Taktstufe 60 und überträgt die Analoginformation charakterisierenden Impulse
an den Impulsgenerator 42. Dieser Impulsgenerator 42 wiederum bewirkt, daß kurze HF-Impulse für jeden an den Impulsgenerator 42 angelegten
Impuls vom Impuls sender 36 ausgesendet werden. Wenn eine Datenübertragung gewünscht wird, kann die Dateninformation direkt an den
Impulsgenerator 42 von einer mit ihm verbundenen Datenquelle 64 aus angelegt werden. Eine detailliertere Erläuterung der Pulserzeugung durch
das System wird im Rahmen der Beschreibung der Fig. 4 gegeben.
Im Empfangsbetrieb verbindet die Antennenschaltung 32 die Antenne mit dem Impuls empfänger 34. Die vom Impuls empfänger 34 empfangenen
Impulse werden an die Taktrestitutionsschaltung 46 angelegt, welche Taktsignale für den Demodulator 44 erzeugt. Die empfangenen Impulse
werden über den Entscheidungsverstärker 38 ebenfalls dem Demodulator
- 9 - zugeführt
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zugeführt, wenn die empfangenen Impulse ein bestimmtes Niveau übersteigen.
Der Demodulator 44 besteht aus einem Deltademodulator, wenn für den Modulator 56 ein Deltamodulator verwendet wird, und empfängt
die Taktimpulse von der Taktrestitutionsschaltung 46 sowie vom Entscheidungsverstärker
38. Aus diesen Signalen wird entsprechend der empfangenen Information ein Analogsignal gebildet und dem NF-Verstärker
48 sowie der Squelch-Stufe 50 zugeführt. Diese demodulierte Information wird im NF-Verstärker 48 verstärkt und dem Lautsprecher
54 zugeführt. Die Squelch-Stufe 50 wird dazu benutzt, um den NF-Verstärker 48 bzw. die Datenausgabe 52 zu sperren, wenn nicht gleichzeitig
ein der tragbaren Einheit zugeordneter Code empfangen wird. Wenn jedoch eine solche selektive Auswahl der tragbaren Einheit nicht erwünscht
ist, kann die Squelch-Stufe 50 weggelassen werden. Das gleiche gilt für die Datenausgabe 52, wenn das Übermittlungssystem nicht für eine Datenübertragung,
sondern ausschließlich zur Sprachverständigung Verwendung finden soll.
Aus Fig. 3 kann die Flexibilität des Nachrichtenübermittlungssystems
gemäß der Erfindung entnommen werden, wenn dies über einen bestimmten Bereich, z.B. innerhalb eines großen Bürogebäudes, eines Krankenhauses
oder eines Werkgeländes, Verwendung findet. So kann die Darstellung gemäß Fig. 3 z.B. als Flächenplan eines Werkgeländes oder eines
Werkgebäudes mit Wänden 70 angesehen werden. Innerhalb dieses Bereiches sind eine Vielzahl von Verstärkern 72 aufgestellt, deren Standortpositionen
mit X bezeichnet sind. Wegen des einfachen Aufbaus kann die Verstärkereinheit in einem kleinen Gehäuse untergebracht werden,
das mit einem Stiftsockel oder einem Schraubsockel verbunden ist und z.B. in eine entsprechende Fassung der Stromversorgung eingesetzt
werden kann. Damit ist die Verstärkereinheit äußerst flexibel an jeder
- 10 - gewünschten
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gewünschten Stelle des Bereiches anzuordnen. In dem Flächenplan sind
drei größere Bereiche vorgesehen. Ein großer, verhältnismäßig störungsfreier Bereich 74 kann z. B. ein Zeichenraum sein, wogegen der Bereich
76 einen Flur kennzeichnen kann und der Bereich 78 ein Bereich mit erhöhten Störeinflüssen, z. B. eine Maschinenhalle sein kann. In dem Bereich
74 mit geringen Störeinflüssen können die Verstärker 72 verhältnismäßig weit auseinander angeordnet werden, ohne daß dadurch die Überdeckung
des Bereiches gestört wird. Im Bereich des Flures sind die Verstärker längs einer Linie in einem gewissen Abstand von einander angeordnet,
so daß eine Nachrichtenübermittlung sowohl vom einen Ende zum anderen als auch umgekehrt möglich ist. Dabei können die Verstärkereinheiten
in den Beleuchtungskörpern mituntergebracht werden. In dem Bereich 78 mit höheren Störeinflüssen werden die Verstärkereinheiten
näher beieinander angeordnet, um die Störeinflüsse auszuschalten. Wenn das Nachrichtenübermittlungssystem ζ. B. in einem langgestreckten Raum,
z.B. einem Tunnel oder einer Strecke beim Bergbau eingesetzt werden soll, könnten die Verstärkereinheiten in derselben Weise wie in einem Flur längs
einer Linie angeordnet werden. Zur Unterdrückung von Störeinflüssen können die Verstärker auch automatische Verstärkungs einrichtungen und
Filter umfassen, damit eine falsche Triggerung vermieden wird. Das Nachrichtenübermittlungssystem
gemäß der Erfindung läßt eine sehr individuelle Installation entsprechend den vorgegebenen Verhältnissen zu, wobei es
möglich ist, . jederzeit durch Hinzufügen oder Entfernen von weiteren
Verstärkereinheiten ändernde Verhältnisse zu berücksichtigen. Eine derartige Flexibilität ist nicht möglich, wenn bei bekannten Systemen Antennenschleifen
verlegt werden müssen oder die Sendeenergie einen größeren Bereich überdecken muß. In diesem Fall isti immer von Anfang an erforderlich,
die denkbar schlechtesten, in der Zukunft möglichen Bedingungen im voraus zu berücksichtigen.
- 11 - Der Abstand
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Der Abstand der Verstärkereinheiten voneinander wird von dem Leistungsvermögen des einzelnen Verstärkers und der mit ihm zusammenarbeitenden
Sender sowie den Ausbreitungsbedingungen und den Störverhältnissen
zwischen den einzelnen Verstärkereinheiten bestimmt. In der Regel können weniger Verstärkereinheiten bei einer höheren Leistung der
einzelnen Einheit verwendet werden, wenn die Störeinflüsse verhältnismäßig gering sind.. Der exakte Abstand der einzelnen Verstärkereinheiten
wird beim Entwurf der Flächennutzung bestimmt und kann z. B. in der Größenordnung von 3 m bis 30 m liegen, je nach der verwendeten Installation.
Für die Bestimmung der Abstände ist hauptsächlich davon auszugehen, daß jede tragbare Einheit innerhalb der Grenzen des zu bedeckenden
Bereiches von zumindest einer und vorzugsweise zumindest zwei Verstärkern triggerbar ist und damit durch die erzeugten Impulse die gesamten
Verstärkereinheiten des Systems in einer Kettenreaktion gleichzeitig ansprechen. Wenn die Abstände der Verstärkereinheiten so gewählt
sind, daß mehrere Verstärkereinheiten gleichzeitig getriggert werden, ergibt sich ein größerer Sicherheitsbereich bei sich ändernden Ausbreitungsbedingungen bzw. sich ändernden Störverhältnissen. Die durch das System
gegebene Diversity-Wirkung stellt auch eine einwandfreie Nachrichtenübermittlung
sicher, wenn eine oder mehrere Verstärkereinheiten ausfallen. In Fig. 4 stellt die Kurve A ein Datensignal dar, das vom Nachrichtenübermittlungssystem
gemäß der Erfindung übertragen werden soll. Dieses Datensignal kann von einem Signalgenerator stammen, der in einer tragbaren
Einheit angeordnet ist, jedoch kann es auch die digitale Form eines analogen Sprachsignals sein, wie es vom Modulator geliefert wird. Das
durch die Kurve A verkörperte Datensignal besteht aus einer 4-Bit-Folge
mit den Binärziffern 1, 1, 0,1. Die maximale Übertragungsgeschwindigkeit
für diese Bit-Folge wird durch die Ausbre'itungsverzögerung des Übermittlungssystems
sowie durch die Ansprechzeit der Verstärkereinheiten bestimmt.
- 12 - Der Impuls -
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Der Impulssender in der tragbaren Einheit sendet HF-Schwingungsimpulse
aus, die für eine bestimmte Zeitdauer, und zwar für jede Binärziffer 1 der Datenfolge gemäß der Kurve A wirksam sind. Die Zeile B gemäß
Fig. 4 zeigt typische HF-Schwingungsimpulse, wie sie von einer tragbaren Einheit erzeugt werden. Entsprechend der durch die Kurve A gegebenen
Dateninformation werden zunächst zwei Schwingungsimpulse ausgesendet,
die die beiden ersten Binärzahlen 1 der 4-Bit-Folge charakterisieren.
Während der der Binärzahl 0 zugeordneten Zeit wird kein Schwingungsimpuls
ausgesendet, wogegen die letzte Binärzahl 1 der Folge wieder durch einen HF-Schwingungsimpuls verwirklicht ist. Die S chwingungs impulse der
Zeile B sind nicht rechteckig in ihrem Kurvenverlauf, sondern haben eine graduelle Anstiegs- und Abfallzeit, um die erforderliche Bandbreite zu
verringern und einen entsprechenden Anstieg bzw. Abfall des gesendeten Signals zu bewirken. Bei einem vorzugsweise ausgelegten HF-System
liegt die Größenordnung der Impulsbreite zwischen etwa 1 Mikrosekunde und etwa 20 Mikrosekunden, wobei eine Pulswiederholungsfrequenz bis
zu 40 000 Impulsen pro Sekunde vorgesehen sein kann.
Die Zeile C der Fig. 4 zeigt das Aus gangs signal am Impuls empfänger
in einer Verstärkereinheit oder am Impuls empfänger 34 in einer tragbaren
Einheit. Jedes dieser. Aus gangs signale hat eine Vielzahl von Signalspitzen, wobei jede Signalspitze dem Maximum eines HF-Schwingungsimpulses entspricht,
der von den verschiedenen Sendern des Systems empfangen wird. Die zeitlich später auftretenden Signalspitzen sind den HF-Schwingungs impulsen
von Impulssendern zugeordnet, die entsprechend weiter entfernt
sind. In der Zeile C gemäß Fig. 4 sind drei Signalspitzen für den jeweiligen Empfang einer binären Zahl 1 dargestellt, was bedeutet, daß
HF-Schwingungsimpulse von drei verschiedenen Impulssendern empfangen
werden. Wenn der Empfänger lediglich die HF-Schwingungsimpulse von einem einzigen Sender empfangen würde oder die einzelnen Sender sehr
- 13 - nah
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nah beieinander liegen würden, tritt am Ausgang des Empfängers jeweils
nur eine Signalspitze auf.
Die in der Zeile C dargestellten Signale werden dem Entscheidungsverstärker
zugeführt, der auf ein Signalniveau entsprechend der gestrichelten Linie 80 eingestellt ist. Wenn immer das empfangene Signal dieses Signalniveau
80 übersteigt, wird vom Entscheidungsverstärker ein Signal erzeugt,
das anzeigt, daß eine Binärzahl 1 empfangen wurde. In der tragbaren Einheit wird das Aus gangs signal des Entscheidungsverstärkers
demoduliert, um ein NF-Signal bzw. ein Datensignal zu schaffen. In der Verstärkereinheit wird das Ausgangs signal des Entscheidungs Verstärkers
dazu benutzt, um den Impulsgenerator 22 und den Impulssender 16 zu triggern und die Wiederaussendung von Impulsen zu veranlassen.
In der Zeile D sind die Signale dargestellt, die von dem Impulssender
einer Empfangsstation wieder ausgesandt werden. Jeder erneut vom. Impulssender einer Verstärkereinheit abgestrahlte Schwingungsimpuls ist
gleich dem von dem Sender der tragbaren Einheit empfangenen Schwingungsimpuls
und beginnt, wenn das von der Empfängereinheit empfangene Signal das Signalniveau 80 übersteigt. Damit wird der wieder ausgestrahlte
Schwingungs impuls gemäß der Zeile D zeitlich gegen den entsprechenden
Schwingungs impuls gemäß der Zeile B des Impulssenders der zugeordneten tragbaren Einheit versetzt, wobei diese zeitliche Versetzung
der Zeit proportional ist, die für die Signalausbreitung zwischen der tragbaren Einheit und der Empfängereinheit sowie der von dem empfangenen
Signal für das Ansteigen bis auf das Signalniveau 80 erforderlichen Zeit benötigt wird.
Wenn das Signal gemäß der Zeile C das Signalniveau 80 erreicht, wird
vom Entscheidungsverstärker an den Verzögerungsgenerator 20 ein Signal übertragen, um ein Austastsignal zu erzeugen, das dem in der Zeile E
- 14 - gemäß Fig. 4
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2404416
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gemäß Fig. 4 dargestellten Signal entspricht. Dieses Austastsignal
veranlaßt, daß die Verstärkereinheit während der Austastzeit nicht
anspricht. Diesem Nichtansprechen ist das hohe Signalniveau der Kurve in der Zeile E zugeordnet. Gemäß Fig. 1 ist der Verzögerungsgenerator
20 aus gangs seitig mit dem Impuls empfänger 14 verbunden, um diesen für die Austastzeit unwirksam zu machen. Jedoch kann der
Verzögerungsgenerator auch mit dem Impuls sender 16, dem Impulsgenerator
22 oder irgendeiner weiteren Schaltung verbunden sein, um die Erzeugung neuer Impulse durch die Verstärkereinheit während der
Austastzeit zu unterdrücken. Die Länge der Austastzeit wird von der Ansprechzeit einer jeder Verstärkereinheit sowie der für die Ausbreitung
zwischen den Verstärkereinheiten benötigten Zeit bestimmt. Daher muß die Austastzeit ausreichend lang sein, um eine Mehrfachtriggerung einer
Verstärkereinheit durch irgendeinen Impuls einer tragbaren Einheit zu verhindern. Dies bedeutet auch, daß die Austastzeit genügend lang sein
muß, um eine Mehrfachtriggerung durch mehrere Signalspitzen eines Signals gemäß der Zeile C und ferner eine Triggerung durch das in der Zeile D
gezeigte Ausgangs signal der Verstärkereinheit sowie durch die Ausgangssignale von anderen Verstärkereinheiten zu vermeiden, welche von der
das Ausgangssignal gemäß der Zeile D liefernden Verstärkereinheit getriggert werden.
Bei einem typischen Einkanalsystem zur Sprachsignalübermittlung wird
ein zufriedenstellender Betrieb erzielt, wenn eine Datengeschwindigkeit von etwa 30 000 Bit pro Sekunde vorgesehen ist. Bei einem solchen System
liegt die Impulsbreite in der Größenordnung zwischen einer Mikrosekunde und zwei Mikrosekunden, so daß die Austastzeit in der Größenordnung
von etwa 20 Mikrosekunden liegen kann. Aus den Darstellungen gemäß
Fig. 4 ist zu entnehmen, daß das Tastverhältnis des Senders verhältnismäßig klein ist, womit hohe Spitzenleistungen vom Sender abgegeben
- 15 - werden
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werden können, obwohl nur eine geringe Durchschnittsleistung notwendig
ist. Da die Ausbreitungszeit für elektromagnetische Schwingungen in der
Größenordnung von 3x10 cm/sec liegt, können Nachrichtenübermittlungssysteme
für eine durchschnittliche für ein Werk benötigte Flächengröße mit einer Datengeschwindigkeit von etwa 1 000 000 Bit
pro Sekunde gebaut werden. Diese hohe Datengeschwindigkeit läßt eine sehr schnelle Datenübertragung, d. h. auch einen Multiplexbetrieb mehrerer
Sprachkanäle innerhalb eines gegebenen Nachrichtenübermittlungssystems zu. Bei einem Multiplexsystem mit zehn Sprachkanälen arbeitet jede tragbare
Einheit mit einer Datengeschwindigkeit, die einem Zehntel der Datengeschwindigkeit
des Gesamtsystems entspricht, wobei jedes zehnte Bit des Verstärkersignals dem Bit einer gegebenen tragbaren Einheit entspricht.
Wegen der in einem Multiplexsystem benötigten höheren Datengeschwindigkeit wird die Austastzeit gegenüber einem einkanaligen System verkürzt,
um diese höhere Datengeschwindigkeit zu erreichen. Ferner sind bei einem Multiplexsystem Synchronisations einrichtungen und Logikschaltungen notwendig,
um die erforderliche Kanalsynchronisation vornehmen zu können.
Das System gemäß der Erfindung ist auch sehr günstig im Ultraschallbereich
einsetzbar, wenn Schwingungsimpulse im Ultraschallfrequenzbereich anstelle von HF-Schwingungsimpulsen ausgesendet werden. Wegen der
langsameren Ausbreitung von Schallwellen im Vergleich zu elektromagnetischen Wellen ist die maximale übertragbare Bitzahl proportional zu der Verringerung
der Ausbreitungsgeschwindigkeit verringert. Wenn dagegen Lichtoder Infrarotfrequenzen für die Übertragung benutzt werden, was bei Systemen
mit Sichtverbindung unter den einzelnen Verstärkereinheiten und tragbaren Einheiten möglich ist, ist entsprechend eine wesentlich größere Informationsmenge zu übertragen. Grundsätzlich ist das System auf jedes Übertragungsmedium anwendbar, wenn eine im wesentlichen gleichzeitige Triggerung der
Empfängereinheiten möglich ist und der Triggerung eine Austastzeit folgt, die ausreichend lang ist, um alle Impulse in einer Umgebung abklingen zu
lassen.
- 16 - Patentansprüche
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Claims (4)
1. Nachrichtenübermittlungssystem, mit einer Sende-Empfänger-
einheit, die Einrichtungen zur Erzeugung einer bestimmten
Impulsfolge in Abhängigkeit von einem angelegten Informationssignal
umfaßt und ferner durch Demodulation ein Signal in Abhängigkeit von einer angelegten Impulsfolge liefert, dadurch
gekennzeichnet , daß ein Impulssender (36) mit der Impuls schaltung zum Aussenden von Schwingungsimpulsen mit
einer bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der erzeugten Impulsfolge vorhanden ist, daß ein Impuls empfänger
(34) mit der Impuls schaltung verbunden ist und Schwingungs impulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz
empfängt, um der Impuls schaltung in Abhängigkeit von den Schwingungsimpulsen eine Impulsfolge zuzuführen, daß eine
Vielzahl von Verstärkereinheiten vorhanden ist, die auf die Schwingungsimpulse der Sende-Empfängereinheit ansprechen
und jeweils einen Detektor für diese Schwingungs impulse umfassen,
daß mit dem Detektor ein Impulssender (16) verbunden ist, um die
empfangenen Schwingungsimpulse mit im wesentlichen der bestimmten Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von den empfangenen Schwingungsimpulsen
erneut auszusenden, daß eine Austasteinrichtung mit dem Detektor verbunden ist, um die Verstärkereinheit für eine bestimmte
Zeitdauer nach dem Empfang der jeweiligen Schwingungsimpulse für den Empfang weiterer Schwingungs impulse unwirksam zu machen, um
dadurch die Erzeugung weiterer Schwingungs impulse während dieses
Zeitintervalls zu unterdrücken, und daß jede Verstärkereinheit auf
ORJGi?4AL INSPECTED
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die Schwingungs impulse von einer der anderen Verstärkereinheiten
sowie der Sende-Empfängereinheit anspricht, um in Abhängigkeit von jedem von der Sende-Empfängereinheit ausgesendeten Schwingungsimpuls einen neuen Schwingungsimpuls zu erzeugen.
2. Nachrichtenübermittlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinheiten in einem
räumlichen Abstand zueinander angeordnet sind und sich jeweils genügend nah beeinander befinden, daß zumindest eine der Verstärkereinheiten
die abgestrahlten Schwingungs impulse von zumindest
einer weiteren Verstärkereinheit zu empfangen in der Lage ist, wodurch alle Verstärkereinheiten ansprechbar sind und Schwingungs·
impulse im wesentlichen gleichzeitig nach dem Empfang der Schwingungsimpulse von zumindest einer anderen Verstärkereinheit aussenden.
3. Nachrichtenübermittlungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Wandler mit der Impuls schaltung verbunden ist, um die demodulierten Signale vorzugsweise als akustische
Signale wiederzugeben und um aufgenommene Informationssignale, vorzugsweise akustische Signale in Impuls signale umzuwandeln.
4. Nachrichtenübermittlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß mit der Impuls schaltung Datenschaltungen
verbunden sind, um angelegte Dateninformationen für die Übertragung zu empfangen und entsprechend empfangene Signale
zu demodulieren und als Dateninformationen wiederzugeben.
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Leerseite
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