DE3415032C2 - Verfahren zur störresistenten Funkübertragung - Google Patents

Abstract

Bei der Nachrichtenübertragung über Funkstrecken ist die Qualität der Übertragung nicht nur durch atmosphärische Störungen, sondern auch durch Signale beeinträchtigt, die gewollt oder ungewollt von der gleichen oder einer unmittelbar benachbarten Frequenz Gebrauch machen. Um hier eine höhere Störresistenz gegenüber solchen Signalen zu erreichen, ist es bekannt, bei der Signalübermittlung von einem Frequenzsprungverfahren Gebrauch zu machen, bei dem die Radioträgerfrequenz in kurzen Intervallen sprunghaft pseudozufällig innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs geändert wird. Wie die Praxis zeigt, kann auch hier die durch Signale innerhalb des von den Sprungfrequenzen verwendeten Frequenzbandes herrührende Störleistung noch relativ hoch sein. Es wird vorgeschlagen, zur weiteren Verbesserung der Störresistenz die Sprungfrequenzen auf mögliche Interferenzstörungen zu überwachen und sie bei Auftreten einer nicht mehr tolerierbaren Störhäufigkeit von ihrer weiteren Verwendung auszuschließen.

Description

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übertragung jedes der aufeinander folgenden Signal- triebsstörungen übertragener Signalblöcke anzuzeigen blöcke von der sendenden za der empfangenden Station als auch Mitteilungen der fernen sendenden Station der sendenden Station von der empfangenden Station über auf der Sendeseite vorgenommene Änderungen durch Rücksendung eines Quittungssignals bestätigt des Frequenzsprungprogramms zu erfassen und an die wird. In diesem Fall werden auf beiden Stationen in 5 Rechen- und Steuerschaltung CCweiterzuleiten.
gleicher Weise gestörte durch die Sprungfrequenzen Die in einem Frequenzsprungprogramm festgelegten gegebenen Signalkanäle erfaßt Diese H/fassung ermög- Änderungen der Radioträgerfrequenzen für den Translicht es, ohne zusätzliche Maßnahmen jeweils am Ende ceiver R/Tx werden vom Synthesizer SKV* erzeugt, der eines Meßzyklus die gegebenenfalls erforderliche An- seinerseits von einem Frequenzadressenregister FUänderung des Frequenzsprungprogramms synchron io gesteuert wird. Die im Rhythmus des Frequenzwechsels durchzuführan. Erfolgt die Erfassung der gestörten Ka- dem Synthesizer zugeführten Frequenzadressen wernäle lediglich auf einer Staticnsseite, ist es erforderlich, den aus dem Frequenzadressenregister FU von einem am Ende eines Meßzyklus entsprechend dem Meßer- Pseudozufallsgenerator PNG aufgerufen, der die pseugebnis die gegebenenfalls durchzuführende Änderung dozufällige Erzeugung der Radioträgerfrequenzen indes'Frequenzsprungprogramms auf der fernen Station 15 nerhalb eines Frequenzbereiches gewährleistet, der durch eine zu ihr zu übertragende Mitteilung zu ermög- durch die Gesamtheit der im Frequenzadressenregister liehen. gespeicherten Frequenzadressen gegeben ist Die auf

Zweckmäßig wird eine auszuschließende Sprungfre- der Ausgangsseite des Frequenzadressenregisters FU

quenz im Frequenzsprungprogramm durch eine neue auftretenden Frequenzadressen werden gleichzeitig ei-

bisher nicht vorgesehene Sprungfrequenz ersetzt, so 20 nem Frequenzadressenspeicher FSR zugeführt, der in

daß die Gesamtzahl der verfügbaren Sprungfrequenzen Form eines Schieberegisters ausgeführt sein kann und

stets gleichbleibt Auf diese Weise wird erreicht, daß für eine ausreichende Anzahl von aufeinander folgen-

durch den Wegfall auszuschließender Sprungfrequen- den Frequenzadressen ausgelegt ist, die durch die Grö-

zen die Störresistenz der Übertragung gegenüber intel- ße eines noch näher zu erläuternden Meßzyklus und die

ligenten Störern nicht vermindert wird. 25 Anzahl der während eines Meßzyklus auftretenden Fre-

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung quenzen bestimmt ist

sind in den Patentansprüchen 4 bis 7 angegeben. Die Rechen- und Steuerschaltung CCist mit dem Fre-

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh- quenzadressenspeicher FSR verbunden und ermittelt

rungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden nocli nä- im Frequenzadressenspeicher FSR jeweils diejenige

her erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet 30 Frequenzadresse, die der Trägerfrequenz eines vom

F i g. 1 das Blockschaltbild einer aus zwei Stationen Detektor als gestört empfangenen Signalblocks ent-

bestehenden Funkübertragungsstrecke, die für ein spricht. Diese Frequenzadresse wird dann über die Re-

Übertragungsverfahren nach der Erfindung ausgelegt chen- und Steuerschaltung CC in den Fehlerspeicher FS

ist, eingegeben und dort festgehalten. Gleichzeitig wird die

F i g. 2 das nähere Schaltungsdetails aufweisende 35 Fehlerzahl der Frequenzadresse eines als gestört gemel-

Blockschaltbild einer Station nach F i g. 1, deten Signalblocks jeweils um eine Einheit im Fehler-

F i g. 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines speicher FS erhöht, wenn innerhalb eines durch die Re-

Adressenwandlers der adaptiven Frequenzsprungschal- chen- und Steuerschaltung vorgegebenen Meßzyklus P

tung nach F i g. 2. diese Frequenzadresse wiederholt vom Detektor ID/

F i g. 4 die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 2 40 CD in Form eines gestörten Signalblockes der Rechennäher erläuternde Frequenzsprungprogramme. und Steuerschaltung gemeldet wird.

F i g. 1 zeigt zwei Stationen Sf 1 und St 2, die mit ihren Am Ende eines Meßzyklus werden die ermittelten,

Antennen A über eine Funkstrecke miteinander in Ver- verschiedenen Frequenzadressen zugeordneten und im

bindung stehen und für Simplexbetrieb ausgelegt sind. Fehlerspeicher gespeicherten Fehler von der Rechen-

Jede der beiden Stationen St 1 und St 2 besteht aus 45 und Steuerschaltung CC aus dem Fehlerspeicher FS

einem Endgerät T, das über eine asaptive Frequenz- ausgelesen und einem Vergleicher SK zugeführt, an des-

sprungschaltung AH mit dem Transceiver R/Tx in Ver- sem zweiten Eingang die noch zu tolerierende obere

bindung steht Am prinzipiellen Aufbau der adaptiven Grenze der Störhäufigkeit in Form eines Schwellwertes

Frequenzsprungschaltung AH ändert sich prinzipiell ansteht Dieser Schwellwert kann eine Funktion der

nichts, wenn die beiden Stationen für Halbduplex- oder 50 Frequenz sein, sofern die tolerierbare Störhäufigkeit,

Duplexbetrieb ausgelegt sind, so daß sich die folgenden beispielsweise für Frequenzen im unteren Bereich des

Ausführung auf die Auslegung der Übertragungsstrek- den Sprungfrequenzen verfügbaren Frequenzbereichs

ke für Simplexbetrieb entsprechend F i g. 1 beschränken größer sein darf als bei Frequenzen in dessen oberem

können. Bereich. Wird diese Schwelle für die eine oder andere

Wie das nähere Schaltungsdetail der adaptiven Fre- 55 Frequenzadresse überschritten, dann wird für diese Frequenzsprungschaltung AH nach F i g. 2 erkennen läßt, quenzadresse über den Entscheider SK der Adressenweist sie im Verbindungsweg zwischen dem Endgerät T wandler AC aktiviert Diese Aktivierung bedeutet, daß und dem Transceiver R/Tx einen Detektor ID/CD auf, der Adressenwandler AC über seinen Ausgang hinweg der bei Anwendung des sogenannten ARQ, wie es bei- die ihm angegebene Frequenzadresse im Frequenzspielsweise in der Literatursteile L Wiesner, Telegraph 60 adressenregister FU mit einer anderen Frequenzadresand Data Transmission over Shortwave Radio Links, se überschreibt und damit die als gestört erkannte Ra-Second edition, Heyden & Son Ltd, Seiten 106 bis 119 dioträgerfrequenz für den weiteren Betrieb blockiert ausführlich beschrieben ist, eine .AAQ-Einrichtung dar- wird. Gleichzeitig werden diese Frequenzadressen wiestellt, die bei ungestörtem Empfang eines Signalblocks derum der Rechen- und Steuerschaltung gemeldet
an die sendende Station ein Quittungssignal und anson- 65 Die Rechen- und Steuerschaltung multipliziert nunsten ein Fehlersignal abgibt Sofern die Übertragung in mehr den Inhalt des Fehlerspeichers FS, soweit die Ineinem normalen Simplex- oder Duplexverfahren er- haltsangabe des Fehlerspeichers FS nicht zur Blockiefolgt, hat der Detektor ID/CD die Aufgabe, sowohl Be- rung einer Frequenzadresse geführt haben, mit einem

Faktor k < 1 und speichert diese Ergebnisse dann wiederum für den weiteren Meßzyklus in den Fehlerspeicher FS ein. Weiterhin wird, falls dies erforderlich sein sollte — bei ARQ besteht dieses Erfordernis nicht — die überschriebene F'requenzadresse vom Frequenzadressenregister FU über eine Änderungsmeldeschaltung CN dem Transceiver RJTx zur Übertragung dieser Information an die ferne Station zugeführt. Um diese Vorgänge bei normalen Arbeitsgeschwindigkeiten üblicher Rechen- und Steuerschaltungen durchführen zu können, dürfte es zweckmäßig sein, zwischen dem Ende eines Meßzyklus P und dem Beginn eines weiteren Meßzyklus ein signalblockfreies Zeitintervall auf der Übertragungsstrecke vorzusehen, in dem dann auch die evtl. erforderliche Änderungsinfonriaiion für das Frequenzadressenregister FU zur fernen Station übertragen und dort für die entsprechende Änderung des Frequenzadressenregisters FU ausgewertet werden kann.

F i g. 3 zeigt eine besondere Ausführung eines Adressenwandlers AC nach F i g. 2, dem die Vorstellung zugrundeliegt, daß als gestört erkannte Radioträgerfrequenzen, sofern sich nicht nur gelöscht, sondern durch neue Radioträgerfrequenzen zu ersetzen sind, die neuen Radioirägerfrequenzen einen möglichst großen (Frequenzversatz) Frequenzabstand von den ursprünglichen gestörten Radioträgerfrequenzen haben sollen. Um dies zu verwirklichen, weist der Adressenwandler A C einen oberen und einen unteren Versatzzähler OEZ und UEZ auf, die ein- und ausgangsseitig über Umschalter 51 und S 2 wahlweise an den eigentlichen Ein- und an den eigentlichen Ausgang des Adressenwandlers anschaltbar sind. Die Stellung der Umschalter 51 und S 2 wird vom Ausgang einer Frequenzvergleichsschaltung FC gesteuert, deren erster Eingang dem Eingang des Vergleichers SK parallel geschaltet ist und deren zweiter Eingang mit einem Frequenzspeicher FM in Verbindung steht, der die der Mittenfrequenz des den Sprungfrequenzen verfügbaren Frequenzbereiches entsprechende Frequenzadresse enthält

Meldet der Vergleicher SK eine Frequenzadresse als gestört, dann schalten die Umschalter 51 und S 2 Ein- und Ausgang an den oberen Versatzzähler OEZ, wenn die dieser Frequenzadresse zugehörige Radioträgerfrequenz unterhalb der im Frequenzspeicher FM gespeicherten, der Mittenfrequenz entsprechenden Frequenzadresse liegt Entspricht die gestörte Frequenzadresse dagegen einer Radioträgerfrequenz oberhalb der Mittenfrequenz des verfügbaren Frequenzbereiches, dann schalten die Umschalter 51 und 52 Ein- und Ausgang auf den unteren Versatzzähler UEZ. Der obere und der untere Versatzzähler OEZuCia UEZ'haben eine Grandstellung, die jeweils einer Frequenzadresse entspricht, die unmittelbar an die unterste bzw. oberste Frequenzadresse des Frequenzadressenbereichs anschließen. Bei einer Aktivierung geben sie ihren Wert an den Frequenzadressenregister FU zur Überschreibung der betreffenden als gestört gemeldeten Frequenzadresse ab und erhöhen anschließend ihren Wert um Eins. Auf diese Weise wird erreicht, daß als gestört gemeldete Frequenzadressen im unteren und im oberen Frequenzbereich bei Ersatz durch neue Frequenzadressen den Frequenzbereich nach oben und unten erweitern. Damit wird erreicht, daß die Gesamtbreite des den Sprungfrequenzen verfügbaren Frequenzbereichs und die Zahl der verfügbaren Sprungfrequenzen in wünschenswerter Weise unabhängig von der Anzahl der durchgeführten Frequenzänderungen konstant bleiben.
Zum besseren Verständnis der adaptiven Frequenzsprungschaltung nach den Fig.2 und 3 sind in den F i g. 4 noch einige Frequenz-Zeitdiagramme a, b, c, d und e dargestellt. Im Zeitdiagramm a bedeutet die Zahlenkette, die vom Pseudozufallsgenerator PNZ nach F i g. 2 in zeitlicher Folge erzeugten Zufallszahlen 52,3, 24,5 ... denen im Diagramm b die entsprechenden Frequenzen F52, F3, F24, F5,Fi... zugeordnet sind. Im Diagramm b sind einige der Frequenzen, und zwar die Frequenzen F3, F5 und Fr mit einem Sternchen versehen. Die Sternchen sollen andeuten, daß bei Auftreten dieser Frequenzen eine Störung registriert wird. Im Zeitpunkt f 1 ist für die Frequenz F3, im Zeitpunkt 12 für die Frequenz F5 und im Zeitpunkt 13 für die Frequenz Fr, wobei r irgendeine Zahl darstellt, eine Fehler-

is häufigkeit erreicht, bei der der Vergleicher SK nach Fig.2 anspricht und demzufolge diese Frequenzen durch neue Frequenzen zu ersetzen sind.

Im Diagramm d sind die möglichen, vom Pseudozufallsgenerator PNZ erzeugbaren Zahlen in der richtigen Reihenfolge geordnet und im Diagramm e wird gezeigt, wie nunmehr mit Hilfe des Adressenwandlers AC nach F i g. 3 im Frequenzadressenregister FU nach F i g. 2 die Zuordnung der Zahlenfolge des Diagramms d zu einer Änderung der Frequenzenfolge aus π Frequenzen im Diagramm e führt. Demnach wird nunmehr der Zahl 3 die Frequenz £"3 oberhalb der Frequenz Fn, der Zahl 5 die Frequenz E 5 oberhalb der neuen Frequenz E 3 und der Zahl r in der oberen Zahlenhälfte des Diagramms d die Frequenz Er unterhalb der Frequenz Fl zugeordnet Es wird deutlich, daß bei dieser Art der Adressenveränderung auch die Bandmitte bm des den Sprungfrequenzen verfügbaren Frequenzbereiches wenigstens annähernd erhalten bleibt.
Der Fehlerspeicher FS kann auch für die Speicherung der Gesamtzahl der im Frequenzadressenregister FU abspeicherbaren Frequenzadressen bemessen sein. In dieser Form kann in ihm über Stunden, Tage und Wochen hinweg durch ständiges Aufaddieren der gestörten Frequenzen während der Betriebszeiten ein Störfrequenz-Häufungsdiagramm für den verfügbaren Frequenzbereich erstellt werden, das wiederum für die Einstellung der frequenzabhängigen Schwelle des Vergleichers SK als Datenbasis zur Verfügung steht Zweckmäßig wird hierbei die Schwelle für Frequenzteilbereiche, die als besonders gestört erkannt sind, niedriger angesetzt als für die übrigen Frequenzteilbereiche des verfügbaren Sprungfrequenzbereiches.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Störhäufigkeitsschwelle zur Verfugung steht Patentansprüche: *

1. Verfahren zur blockweisen Übertragung von
Nachrichten bzw. Daten über Funk zwischen zwei 5

miteinander synchronisierten Stationen, bei dem die Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur

signalmodulierten Radioträgerfrequenzen im blockweisen Übertragung von Nachrichten bzw. Daten

Rhythmus eines oder eines Mehrfachen der zu über- über Funk zwischen zwei miteinander synchronisierten

tragenden Signalblöcke pseudozufällig innerhalb ei- Stationen, bei dem die signalmodulierten Radioträger-

nes vorgegebenen Frequenzbandes sprunghaft io frequenzen im Rhythmus eines oder eines Mehrfachen

wechseln, dadurch gekennzeichnet, daß der zu übertragenden Signalblöcke pseudozufällig in-

empfangsseitig innerhalb eines periodischen Meßzy- nerhaib eines vorgegebenen Frequenzbandes sprung-

klus (P) die hierin in Erscheinung tretenden Sprung- haft wechseln.

frequenzen daraufhin überwacht werden, ob und ge- Bei der Signalübertragung über eine Funkstrecke,

gebenenfalls wie oft sie bei ihrem wiederholten Auf- 15 beispielsweise^ eine Kurzwellenfunkstrecke, kann die

treten gestört sind und daß am Ende eines und vor Qualität der Übertragung nicht nur durch atmosphäri-

Beginn eines neuen Meßzyklus (P) die eine vorgege- sehe Störungen sondern auch durch unbeabsichtigte

bene tolerierbare obere Störhäufigkeitsgrenze oder gar beabsichtigte Störungen erheblich beeinträch-

überschreitenden Sprungfrequenzen durch entspre- tigt oder gar die Übertragung völlig unmöglich gemacht

chende synchrone Änderung des Frequenzsprung- 20 werden. Um insbesondere beabsichtigten Störern das

Programms auf beiden Stationen (St 1, St 2) von ei- Stören zu erschweren, d. h. die Störresistenz der Über-

ner weiteren Verwendung ausgeschlossen wer- tragungsstrecke zu verbessern, ist es beispielsweise

den. durch die US-PS 36 96 306 bekannt, den signalmodulier-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ten radiofrequenten Träger innerhalb eines relativ breizeichnet, daß die ungestörte Übertragung jedes der 25 ten Frequenzbandes pseudozufällig sprunghaft zu änaufeinander folgenden Signalblöcke von der sen- dem. Je schneller der Wechsel der aufeinander folgendenden Station von der empfangenden Station den Sprungfrequenzen vorgenommen wird, desto durch Rücksendung eines Quittungssignals (ARQ) schwerer hat es ein intelligenter Störer, sich auf die bestätigt wird. gerade vorhandene Sendefrequenz zu deren wirksamen

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 30 Störung einzustellen. Wie die Praxis jedoch zeigt, kann gekennzeichnet, daß eine auszuschließende Sprung- hierbei die wirksame Störleistung innerhalb eines solfrequenz im Frequenzsprungprogramm durch eine chen den Sprungfrequenzen zugewiesenen Frequenzneue bisher nicht vorgesehene Sprungfrequenz er- bandes noch relativ groß sein. Dies ist dann der Fall, setzt wird. wenn innerhalb des den Sprungfrequenzen zugeordne-

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 35 ten Frequenzbandes noch relativ viele Signale da sind, zeichnet, daß, wenn eine auszuschließende Sprung- die mit den durch die einzelnen Sprungfrequenzen gefrequenz im Bereich oberhalb bzw. unterhalb der gebenen Signalkanälen interferrieren.
Mittenfrequenz des den Sprungfrequenzen zugeord- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei neten Frequenzbandes liegt, die neue Sprungfre- Anwendung eines Frequenzsprungverfahrens erreichquenz im Frequenzsprungprogramm in einem un- 40 bare Störresistenz im Hinblick auf innerhalb des verfügmittelbaren Anschlußbereich unterhalb bzw. ober- baren Frequenzbereiches vorhandene zu Interferrenhalb der unteren bzw. oberen Grenzfrequenz dieses zen Anlaß gebende Signale wesentlich zu verbessern.
Frequenzbandes plaziert wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch An-

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch Wendung eines adaptiven Frequenzspringens in der gekennzeichnet, daß die den Sprungfrequenzen ver- 45 Weise gelöst, daß empfangsseitig innerhalb eines perifügbare Gesamtbreite des Frequenzbandes bei Er- odischen Meßzyklus die hierin in Erscheinung tretenden satz von zu blockierenden Sprungfrequenzen durch Sprungfrequenzen daraufhin überwacht werden, ob und neue Sprungfrequenzen gleich bleibt gegebenenfalls wie oft sie bei ihrem wiederholten Auf-

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- treten gestört sind und daß am Ende eines und vor sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die während 50 Beginn eines neuen Meßzyklus die eine vorgegebene eines Meßzyklus erarbeiteten Störhäufigkeitswerte tolerierbare obere Störhäufigkeitsgrenze überschreider als gestört erfaßten Sprungfrequenzen, soweit tenden Sprungfrequenzen durch entsprechende synsie nicht die zu tolerierende obere Störhäufigkeits- chrone Änderung des Frequenzsprungprogramms auf grenze überschreiten, jeweils multipliziert mit einem beiden Stationen von einer weiteren Verwendung ausFaktor K < 1 in den folgenden Meßzyklus mit über- 55 geschlossen werden.

nommen werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- die Störresistenz eines mit Frequenzsprung arbeitenden sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgege- Funkübertragungsverfahrens wesentlich verbessern bene tolerierbare Stö-häufigkeitsgrenze eine fre- läßt wenn mittels einer während des Übertragungsabquenzabhängige Funktion ist. 60 laufs leicht durchzuführenden Signalanalyse des ver-

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- wendeten Frequenzbandes über die Erfassung gestörter sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störhäu- Sprungfrequenzen das Sprungfrequenzprogramm so an figkeitswerte der als gestört erfaßten Sprungfre- die vorherrschenden Signalverhältnisse angepaßt wird, quenzen über eine Vielzahl von Meßzyklen hinweg daß die Signalübertragung durch die im Frequenzband zur Gewinnung eines Störfrequenz-Häufigkeitsdia- 65 weiterhin vorhandenen Signale möglichst wenig gestört gramms aufaddiert und in gespeicherter Form als wird.

Datenbasis für die Einstellung der frequenzabhängi- Besonders günstig gestalten sich in diesem Zusam-

gen Funktion einer vorgegebenen tolerierbaren menhang die Verhältnisse, wenn die ungestörte Signal"