-
-
Nachrichtenübertragungs system
-
Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Nachrlchtenübertragungssystem,
bei dem die Nachricht mittels elektromagnetiecher Wellen übertragen wird. Solche
Nachrichtensysteme sind allgemein bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben.
-
Die Frequenzen, auf denen die Nachrichtensysteme arbeiten, sind in
Frequenzbereiche und die Frequenzbereiche in Kanäle eingeteilt. Diese Einteilung
überdeckt den größten Bereich der wirtschaftlich nutzbaren Frequenzen.
-
Für neue Dienste bleibt deshalb nahezu kein Raum mehr.
-
Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit in bereits
belegten Frequenzbereichen weitere Nachrichten zu übertragen, anzugeben, durch die
die vorhandenen Dienste nicht gestört werden.
-
Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen
Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Vorteile Bei dem neuen Nachrichtenübertragungssystem werden die Vorteile
der Breitbandigkeit mit denen der Schmalbandigkeit eines Signals verknüpft. Es ergibt
sich eine große Störsicherheit (auch in Frequenzbereichen, die noch nicht von anderen
Diensten belegt sind). Vorhandene Dienste
werden nicht gestört.
In Frequenzbereichen, in denen beispielsweise Funknavigationssysteme arbeiten, können
zusätzliche Nachrichten übertragen werden.
-
Beschreibung Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt Fig.1 ein Frequenzspektrum, in das ein bekanntes Kanalraster
und die neuen Signale eingezeichnet sind, Fig.2 eine mögliche Zuordnung der zu übertragenden
Nachricht zu den neuen Signalen, Fig.3 eine weitere Zuordnungsmöglichkeit, Fig.4
eine Sendestation zur Abstrahlung der neuen Signale, Fig.5 eine Empfangsstation
zum Empfang der neuen Signale.
-
In dem Frequenzdiagramm der Fig.l ist qualitativ dargestellt, wie
ein Frequenzbereich eines bekannten Nachrichtenübertragungssystems oder Funknavigationssystems
(die angegebenen Frequenzen beziehen sich auf das TACAN-System) in bestimmte Frequenzkanäle
eingeteilt ist. Die Frequenzkanäle überdecken den Frequenzbereich üblicherweise
kontinuierlich. Es muß jedoch gewährleistet werden, daß eine Übertragung in einem
bestimmten Kanal nicht durch
eine Übertragung im Nachbarkanal gestört
wird. Deshalb und wegen den Eigenschaften der verfügbaren Bauelemente haben die
nutzbaren Bereiche der einzelnen Kanäle keinen (idealen) rechteckigen, sondern den
in Fig.1 dargestellten Verlauf. Die einzelnen Durchlaßbereiche können auch so zusammengeschoben
sein, daß sich ihre Flanken überschneiden. Im realen Fall erfolgt also an den Kanalgrenzen,
d.h. zwischen benachbarten Kanälen und in unmittelbarer Nachbarschaft hiervon keine
oder nur eine sehr kleine Signalabstrahlung.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch ausgenützt, daß in diesen Lücken
Spektrallinien hoher Stabilität übertragen werden. Diese neuen Signale sind von
den in den einzelnen Kanälen möglicherweise vorhandenen Signalen völlig entkoppelt.
Die aus den Spektrallinien bestehenden Signale werden in einem bestimmten Rhythmus
gleichzeitig oder phasenverschoben in Amplitude und/oder Phase so verändert, daß
die Einhüllende des gesamten Amplituden- und/oder Phasenspektrums der zu übertragenden
Information entspricht, vorzugsweise einem digitalen Wert oder einem bestimmten
zeitlichen Signalverlauf.
-
Um die gewünschte Entkopplung zwischen einer einzelnen Spektrallinie
und ihren beiden Nachbarkanälen sicherzustellen, dürfen die Spektrallinien nur mit
niedrigen Frequenzen moduliert werden, damit das resultierende Spektrum nicht in
die Nachbarkanäle fällt.
-
Anhand der Fig.2 wird für einen einfachen Fall erläutert, wie die
zu übertragende Nachricht den einzelnen Spektrallinien zugeordnet werden kann.
-
Die zu übertragende Nachricht sei die Zahl 2667654322.
-
Zur Übertragung sind zehn Spektrallinien vorgesehen, wobei die Numerierung
in dem Diagramm rechtsbeginnt. Es wird zur Vereinfachuig weiterhin angenommen, daß
nur eine Amplitudenmodulation (und keine Phasenmodulation) erfolgt.
-
Die einzelnen Spektrallinien werden so moduliert, daß ihre relative
Amplitude dem jeweils zu übertragenden Wert entspricht. Die Spektrallinien erhalten
also folgende relativen Amplituden Nummer der Spektrallinie relative Amplitude 1
2 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 6 9 6 10 2 Im vorliegenden Fall ist die Kapazität der
Übertragung 9,99.10. Führt man zusätzlich eine Phasenmodulation durch (in der Fig.2
in Klammern angedeutet), dann erhöht sich die Gesamtkapazität - vorausgesetzt, man
nimmt jeweils zwei mögliche Phasenzustände an - auf beispielsweise angenähert 1012.
-
Zur Erhöhung des Datenstroms kann es vorteilhaft sein, das Gesamtspektrum
in Teilspektren zu zerlegen und diese getrennt gleichphasig oder phasenverschoben
zu modulieren. Dies ist in dem Diagramm der Fig.3 angegeben. Zur Erhöhung der Störsicherheit
ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Differenz zwischen zwei Teilspektren als
Informationsträger verwendet wird.
-
Nachfolgend werden anhand der Fig.4 und 5 das Prinzip der Sendestation
bzw. der Empfangsstation beschrieben.
-
Es werden hierbei nur die erfindungswesentlichen Teile erläutert und
es wird dabei angenommen, daß digitale Signale - z.B. auch digitalisierte Sprache
- übertragen werden.
-
In einem allgemein bekannten Frequenzsynthesizer 6 werden so viele
HF-Frequenzen erzeugt wie Signale abgestrahlt werden sollen.
-
Durch Verwendung eines Frequenzsynthesizers für alle Signale anstatt
eines Frequenzsynthesizers oder eines oszillators für jedes Signal erhält man auf
einfache Weise phasenkohärente Signale, die notwendig sind, wenn eine Phasenauswertung
erwünscht ist; sonst würde man hierzu aufwendige Regeleinrichtungen benötigen. Die
Ausgangssignale des Frequenzsynthesizers werden jeweils einer Phasensteuereinrichtung
5 und einer Amplitudensteuereinrichtung 4 zugeführt. Die Phasen- bzw. Amplitudensteuereinrichtungen
werden von einem Mikroprozessor 7 entsprechend der zu übertragenden Nachricht gesteuert.
-
Diese Nachricht wird in den Mikroprozessor 7, der die
entsprechenden
Modulationssignale erzeugt, eingegeben.
-
In dem Ausführungsbeispiel hat der Mikroprozessor 7 für jede Steuereinrichtung
einen Ausgang. Der Mikroprozessor kann aber auch nur einen Ausgang für die Phasen-(5)
und einen für die Amplitudensteuereinrichtung (4) haben. Es müssen dann geeignete
Datenbus- oder Verzögerungsleitungen vorgesehen sein. Dies ist dem Fachmann bekannt.
-
Um die Modulation zum richtigen Zeitpunkt durch fUhren zu können,
erhält der Mikroprozessor 7 vom Frequenzsynthesizer 6 ein Taktsignal. Die Ausgangssignale
der Amplitudeneinrichtung werden in einem Summiernetzwerk 3 zusammengefaßt, in einem
Leistungsbreitbandverstärker 2 verstärkt und von einer Antenne 1 abgestrahlt. Anstatt
alle Signale gleichzeitig abzustrahlen können die Signale auch nacheinander abgestrahlt
werden.
-
Die aus den Spektrallinien bestehenden abgestrahlten Signale werden
von einer Antenne 11 der Empfangsstation (Fig.5) empfangen und in einem Breitbandempfänger
12 in an sich bekannter Weise verarbeitet. Das in die ZF-Lage umgesetzte Signal
wird einer Filterbank 13 zugefUhrt, die die einzelnen Spektrallinien ausfiltert.
Diese einzelnen Signale werden von einem Leistungsteiler 16 einerseits einem Phasendemodulator
15 und andererseits einem Amplitudendemodulator 17 zugeführt. Der Phasendemodulator
15, der beispielsweise einen matrixförmigen Aufbau hat (man kann auch so viele Phasenmodulatoren
vorsehen wie 8pektrallinien vorhanden sind), erhält noch die Ausgangssignale eines
Frequenzsynthesizers 14, der so viele Referenzsignale erzeugt wie der Phasendemodulator
15 Eingangssignale vom
Leistungsteiler 16 erhält. Die Frequenzen
von einander zugeordneten Referenzsignalen und Eingangssignalen sind gleich. Zur
Gewährleistung der Phasenkohärenz wird der Frequenzsynthesizer durch ein vom Breitbandempfänger
abgeleitetes Signal getriggert.
-
In einer Amplitudenauswerteeinrichtung 18 werden die relativen Amplituden
der Ausgangssignale des Amplitudendemodulators 17 ausgewertet.
-
Die relativen Amplitudenwerte aus der Anplltudenauswerteeinrichtung
18 und die relativen Phasenwerte aus dem Phasendemodulator 15 werden einem Mikroprozessor
19 zugeführt, der aus all diesen Werten und ihren Zuordnungen zu den jeweiligen
Spektrallinien die Nachricht auswertet und ausgibt. Die Auswertung kann gegebenenfalls
im Zusammenwirken mit einem Speicher 20 erfolgen.