DE3329506C2

DE3329506C2 - Receiver in a spread spectrum system

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Publication number: DE3329506C2
Application number: DE19833329506
Authority: DE
Inventors: Paul Walter Prof. Dr.-Ing. 6750 Kaiserslautern Baier; Jürgen Dipl.-Ing. 6792 Ramstein-Miesenbach Meyer; Hans Dipl.-Ing. 6661 Reifenberg Waibel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-08-16
Filing date: 1983-08-16
Publication date: 1986-07-31
Also published as: DE3329506A1

Abstract

In einem Spread-Spectrum-System, bei dem zur Übertragung zwei oder mehr zueinander orthogonale Spread-Spectrum-Signalformen verwendet werden, werden zur Empfängersynchronisation die in Hüllkurvendetektoren gleichgerichteten Ausgangssignale von an diese Signalformen signalangepaßten Filtern (1) einzeln mit Schwellen verglichen und die Ausgangssignale der Schwellenwertschaltungen (12) in einem ODER-Gatter (13) weiterverarbeitet, dessen Ausgangssignal als Synchronisationssignal herangezogen wird. Die Schaltung nach der Erfindung ist vor allem bei Signalen großer Bandbreite leichter realisierbar als die bekannte, technisch äquivalente Schaltung zum Ermitteln des jeweiligen Größtwerts der Hüllkurven der Filterausgangssignale und dessen Durchschalten auf die Schwelle. Der Empfänger nach der Erfindung ist bei störresistenten Spread-Spectrum-Nachrichtenübertragungssystemen verwendbar, insbesondere bei solchen zur Übertragung von Telegrammen, die jeweils aus einer festen Anzahl von aufeinanderfolgenden Signalformen mit vereinbartem Zeitraster bestehen.In a spread spectrum system, in which two or more mutually orthogonal spread spectrum signal forms are used for the transmission, the output signals rectified in envelope detectors from filters (1) matched to these signal forms are individually compared with thresholds and the output signals of the Threshold value circuits (12) processed further in an OR gate (13), the output signal of which is used as a synchronization signal. The circuit according to the invention is easier to implement, especially for signals with a large bandwidth, than the known, technically equivalent circuit for determining the respective maximum value of the envelope curves of the filter output signals and switching it through to the threshold. The receiver according to the invention can be used in interference-resistant spread spectrum message transmission systems, in particular in those for the transmission of telegrams which each consist of a fixed number of successive signal forms with an agreed time pattern.

Description

4040

Die Erfindung bezieht sich auf einen in einem mit Bandspreizung arbeitenden System (Spread-Spectrum-System) für digitale Nachrichtenübertragung vorgesehenen Empfänger, bei dem die Verarbeitung der Nachrichtenübertragungssignale, die aus zwei oder mehr zueinander orthogonalen und für das jeweilige System vereinbarten Spread-Spectrum-Signalformen zusammengesetzt werden, mittels parallel zueinander angeordneter, signalangepaßter Filter erfolgt, die jeweils einer der systemmäßig vereinbarten Signalformen angepaßt sind und deren jeweils in einem Hüllkurvendetektor gleichgerichtete Ausgangssignale in einer Synchronisationseinrichtung verknüpft werden, die stets dann ein Alarmsignal abgibt, wenn eine der systemmäßig vereinbarten Signalformen empfangen wurde.The invention relates to a system operating with spread spectrum (spread spectrum system) Receiver intended for digital message transmission, in which the processing of the message transmission signals, composed of two or more mutually orthogonal spread spectrum signal forms agreed for the respective system are carried out by means of mutually parallel, matched filters, each one are adapted to the signal forms agreed upon in the system and each in an envelope curve detector rectified output signals are linked in a synchronization device, which then always emits an alarm signal if one of the signal forms agreed in the system has been received.

Aus EP 00 64 686 ist ein Spread-Spectrum-Empfänger bekannt, bei dem die Synchronisierung nicht von den jeweils in einem Hüllkurvendetektor gleichgerichteten und davor jeweils über ein angepaßtes Filter geführten Nachrichtenübertragungssignalen ausgeht, son- eo dem von einem den eigentlichen Nachrichtenübertragungssignalen vorausgehenden Synchronisierpräambelsignal. Aus dem empfangenen Signal wird das Synchronisicrpräambelsignal in einem Synchronisierkorrelator ausgewertet und danach in eine Ablaufsteuerung übergeführt, die — sofern das Vorliegen einer korrekten Präambel erkannt wurde — die für die vereinbarten Signalformen ausgelegten Korrelatoren während eines von den Korrelationsspitzen des Synchronisierkorrelators abgeleiteten Zeitschlitzes synchronisiert. Es werden also nicht die jeweils über ein angepaßtes Filter oder einen Korrelator sowie über einen Hüllkurvendetektor geführten Nachrichtenübertragungssignale selbst verknüpft wobei die Synchronisiereinrichtung dann ein Alarmsignal zur Synchronisation abgibt, wenn eine der systemmäßig vereinbarten Signalformen empfangen wurde, sondern es wird in der Synchronisiereinrichtung eine vor den eigentlichen Nachrichtenübertragungssignalen ausgesandte Synchronisationspräambel ausgewertet From EP 00 64 686 a spread spectrum receiver is known in which the synchronization is not of each rectified in an envelope detector and previously passed through an adapted filter Message transmission signals emanates from one of the actual message transmission signals preceding synchronization preamble signal. The synchronizing preamble signal is generated from the received signal evaluated in a synchronizing correlator and then transferred to a sequence control, which - if the existence of a correct preamble was recognized - those for the agreed Correlators laid out waveforms during one of the correlation peaks of the synchronizing correlator derived time slot synchronized. So there will not be a matched filter or linked a correlator as well as message transmission signals guided via an envelope curve detector wherein the synchronization device then emits an alarm signal for synchronization when one of the systematically agreed signal forms was received, but it is in the synchronizer a synchronization preamble sent out before the actual message transmission signals is evaluated

Es wird im folgenden ein Spread-Spectrum-System zugrunde gelegt bei dem die Nachrichtenübermittlung durch die Übertragung einzelner Signalformen s, (1) erfolgt, die entsprechend der zu übertragenden Nachricht aus dem zwischen Sender und Empfänger des Systems vereinbarten Signalformsatz (s,(t)) ausgewählt werden. Im folgenden wird vorausgesetzt, daß dieser Signalformsatz aus insgesamt m zueinander orthogonalen Spread-Spectrum-Signalformen (s,(t)) besteht, die alle die gleiche Signalformdauer T und während dieser Signalformdfiuer die gleiche konstante Amplitude A haben. The following is based on a spread spectrum system in which the message is transmitted through the transmission of individual signal forms s, (1) , which correspond to the message to be transmitted from the signal form set (s, (t) agreed between the sender and receiver of the system ) can be selected. In the following it is assumed that this waveform set consists of a total of m mutually orthogonal spread spectrum waveforms (s, (t)) , all of which have the same waveform duration T and the same constant amplitude A during this waveform.

Ein solcher Signalformsatz kann zum Beispiel näherungsweise mit pseudozufällig phasenumgetasteten (PN-PSK) Signalformen der FormSuch a waveform set can, for example, be approximated with pseudo-random phase-shift keyed (PN-PSK) waveforms of the form

Si(I) = A ■ pi (t) ■ cos(2jrfot)Si (I) = A ■ pi (t) ■ cos (2jrfot)

gebildet werden, wenn die jeweiligen Pseudozufallsfunktionen p,(t), i = 1,.... m geeignet gewählt werden, siehe z. B. den Aufsatz von R. Gold: »Optimal Binary Sequences for Spread Spectrum Multiplexing« aus der Zeitschrift IEEE Trans.lnform.Theory IT-13 (1967), Seiten 619—621. Die Mittenfrequenz /ö kann dann für alles Si (t) gleich sein. Außerdem wird vorausgesetzt, daß jede der m Signalformen mit gleicher Wahrscheinlichkeit auftritt. Die Nachrichtendetektion im Empfänger eines solchen Spread-Spectrum-Systems muß in denjenigen Zeitpunkten durchgeführt werden, in denen Signalformen aus dem vereinbarten Signalformsatz am Empfänger eintreffen. Da diese Zeitpunkte im Empfänger von vornherein nicht bekannt sind, wird eine Synchronisationseinrichtung benötigt, welche diese Zeitpunkte aus dem empfangenen Signal selbst bestimmen kann und mit einem Alarm markiert. Die Aufgabe der Synchronisationseinrichtung wird in der Regel dadurch erschwert, daß die Nullphasenwinkel der Trägerschwingung von empfangenen Signalformen nicht bekannt sind, sondern als von Signalform zu Signalform voneinander unabhängige, und im Intervall [0,2.x] gleichverteilte Zufallsvariablen betrachtet werden müssen, und daß den empfangenen Signalformen ein zusätzliches Störsignal überlagert ist. Im folgenden wird angenommen, daß dieses Störsignal ein additives Gaußrauschen ist, dessen einseitige spektrale Leistungsdichte innerhalb des von den Signalformen belegten Frequenzbandes den konstanten Wert N₀ hat.are formed if the respective pseudo-random functions p, (t), i = 1, .... m are selected appropriately, see e.g. B. the article by R. Gold: "Optimal Binary Sequences for Spread Spectrum Multiplexing" from the journal IEEE Trans.lnform Theory IT-13 (1967), pages 619-621. The center frequency / ö can then be the same for all Si (t). It is also assumed that each of the m waveforms occurs with equal probability. The message detection in the receiver of such a spread spectrum system must be carried out at those times when signal forms from the agreed signal form set arrive at the receiver. Since these points in time are not known from the outset in the receiver, a synchronization device is required which can determine these points in time from the received signal itself and marks it with an alarm. The task of the synchronization device is generally made more difficult by the fact that the zero phase angle of the carrier oscillation of received signal forms are not known, but must be regarded as random variables that are independent of one another from signal form to signal form and that are uniformly distributed in the interval [0.2.x], and that an additional interference signal is superimposed on the received signal forms. In the following it is assumed that this interference signal is an additive Gaussian noise, the one-sided spectral power density of which has the constant value N ₀ within the frequency band occupied by the signal shapes.

Bei Berücksichtigung der genannten Voraussel/.ungen kann die Schaltungsstruktur einer optimalen Synchronisationseinrichtung mit Hilfe des sogenannten Likelihood-Test-Verfahrens. siehe /. B. das Buch von A. D. Whalen: »Detection of Signals in Noise«, Academic Press, New York, 1971, Seiten 196 — 237, gefunden werden. In einem Beispiel zur Anwendung dieses Verfahrens wird auf Seite 217 dieses Buches eine optimale Schaltungsstrukiur hergeleitet für den Fall, daß ent-If the above-mentioned preselections are taken into account, the circuit structure of an optimal synchronization device with the help of the so-called likelihood test procedure. please refer /. B. the book by A. D. Whalen: "Detection of Signals in Noise", Academic Press, New York, 1971, pages 196-237. In an example of the application of this method an optimal circuit structure is derived on page 217 of this book for the case that

schieden werden soll, ob eine erwartete Signalform endlicher Dauer mit konstanter, aber unbekannter Mittentrequenz am Empfänger eingetroffen ist oder nicht Das Übertragen der dabei gefundenen Lösung auf die hier interessierende Problemstellung führt auf die Schaltungsstruktur einer optimalen Synchronisationseinrichtung nach Fi g. 1. In dieser Schaltungssiruktur wird für jpde der m möglichen Signalformen ein signalangepaßtes Filter 1 verwendet. Den an die Antenne 2 angeschalteten signalangepaßten Filtern 1 ist jeweils ein Hüllkurvendetektor 3 nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal mit dem Faktor 2 A/Nq in einem Mischer 4 multipliziert wird. Die dabei entstehenden Produkte werden jeweils auf eine Funktionseinheit 5 geführt, deren Ausgangssignal in jedem Zeitpunkt gleich der modifizierten Besselfunktion nullter Ordnung angewendet auf das momentane Eingangssignal ist. Diese Operation wird in F i g. 1 durch die Schreibweise /o (·) gekennzeichnet. Nach Addition der Ausgangssignale dieser Funktionseinheit 5 in einer Summierschaltung 6 erhält man eine sogenannte Testvariable R (t), die auf einen Schwellenwertschalter 7 mit der Schwellenhöhe b geführt wird. Ist die Testvariable R (t) größer als die Schwellenhöhe b, so wird ein Alarmsignal am Ausgang 8 abgegeben. Bei Spread-Spectrum-Systemen, bei welchen die einzelnen, aufeinanderfolgenden Signalformen nicht in eine Telegrammstruktur mit festen Zeitraster eingeordnet sind, wird der Auftrittszeitpunkt eines solchen Alarmsignals unmittelbar als Eintreffzeitpunkt einer erwarteten Signalform interpretiert. Bei Spread-Spectrum-Systemen, bei denen man eine feste Anzahl von aufeinanderfolgenden Signalformen zu einem Telegramm mit vereinbartem Zeitraster, dem sogenannten Staggermuster, zusammenfaßt, kann ein solches Alarmsignal in das binäre Staggerregister eines nachgeschalteten Staggerfilters eingelesen werden. Das Staggerfilter führt dann eine Nachintegration über die gesamte Telegrammdauer durch, was zu einer erheblichen Verbesserung des Synchronisationsverhaltens führen kann. Die Funktionsweise eines Staggerfilters wird im Zusammenhang mit der Beschreibung eines gesamten Empfängers später noch anhand der F i g. 4 beschrieben.a decision should be made as to whether or not an expected signal form of finite duration with a constant but unknown center frequency has arrived at the receiver. 1. In this circuit structure, a matched filter 1 is used for jpde of the m possible signal forms. The matched filters 1 connected to the antenna 2 are each followed by an envelope curve detector 3, the output signal of which is multiplied by the factor 2 A / Nq in a mixer 4. The resulting products are each fed to a functional unit 5, the output signal of which is equal to the modified Bessel function of the zeroth order applied to the instantaneous input signal at any point in time. This operation is illustrated in FIG. 1 is indicated by the notation / o (·). After adding the output signals from this functional unit 5 in a summing circuit 6, what is known as a test variable R (t) is obtained, which is routed to a threshold value switch 7 with the threshold level b. If the test variable R (t) is greater than the threshold level b, an alarm signal is emitted at output 8. In spread spectrum systems in which the individual, successive signal forms are not arranged in a telegram structure with a fixed time grid, the time of occurrence of such an alarm signal is interpreted directly as the time of arrival of an expected signal form. In spread spectrum systems, in which a fixed number of successive signal forms are combined into a telegram with an agreed time pattern, the so-called Stagger pattern, such an alarm signal can be read into the binary stagger register of a downstream stagger filter. The stagger filter then carries out post-integration over the entire telegram duration, which can lead to a considerable improvement in the synchronization behavior. The mode of operation of a stagger filter will be explained later in connection with the description of an entire receiver with reference to FIGS. 4 described.

Die Schaltungsstruktur der optimalen Synchronisationseinrichtung nach F i g. 1 ist für einen praktischen Einsatz nicht besonders gut geeignet, da in jedem Zeitpunkt Funktionswerte der relativ komplizierten modifizierten Besselfunktion /<> entweder berechnet oder mit Hilfe einer Wertetabelle bestimmt werden müssen. Daher wird in dem vorher bereits angegebenen Buch von A. D. Whalen auf zwei mögliche Schaltungsstrukturen für suboptimale Synchronisationseinrichtungen hingewiesen. Es hat sich herausgestellt, daß eine der beiden Schaltungsstrukturen aus diesem Buch das beste Verhallen aufweist. Diese Schaltungsstruktur äst in Fig.2 dargestellt. Sie verwendet wiederum die m an die Antenne 2 angeschalteten, parallel zueinander angeordneten signalangepaßten Filter 1 mit den nachgeschalteten Hüllkurvendetektoren 3 der Schaltungsstruktur der optimalen Synchronisationseinrichtung nach Fig. 1. Die Ausgänge der Hüllkurvendetektoren 3 sind bei der Schaltung nach F i g. 2 jedoch mit den Eingängen einer Einrichtung 9 verbunden, die in jedem Zeitpunkt das momentan größte Eingangssignal auf ihren Ausgang 10 durchschaltet. Das Ausgangssignal dieser Einrichtung 9 ist nun die Testvariable R'(t), die wiederum auf einen Schwellenwertschalter 11 mit der Schwellenhöhe b' geführt wird. Bei der Schaltungssiruktur nach F i g. 2 wird der Nachteil einer aufwendigen Funktionswertebestimmung der Schaltungsstruktur nach F i g. 1 vermieden. Dies wird jedoch damit erkauft, daß die Realisierung der jetzt benötigten Einrichtung 9 zum Durchschalten des größten Eingangssignals insbesondere bei relativ großen Bandbreiten der verwendeten Signalformen sehr problematisch ist.The circuit structure of the optimal synchronization device according to FIG. 1 is not particularly well suited for practical use, since function values of the relatively complicated modified Bessel function / <> must either be calculated or determined with the help of a table of values at any point in time. Therefore, in the previously cited book by AD Whalen, reference is made to two possible circuit structures for suboptimal synchronization devices. It has been found that one of the two circuit structures from this book performs the best. This circuit structure is shown in FIG. It in turn uses the m matched filters 1 connected to the antenna 2 and arranged in parallel with the downstream envelope detectors 3 of the circuit structure of the optimal synchronization device according to FIG. 1. The outputs of the envelope detectors 3 are in the circuit according to FIG. 2, however, is connected to the inputs of a device 9 which switches the currently largest input signal through to its output 10 at any point in time. The output signal of this device 9 is now the test variable R '(t), which in turn is routed to a threshold value switch 11 with the threshold level b'. In the circuit structure according to FIG. 2 the disadvantage of a complex function value determination of the circuit structure according to FIG. 1 avoided. However, this is at the expense of the fact that the implementation of the device 9 that is now required for switching through the largest input signal is very problematic, especially with relatively large bandwidths of the signal shapes used.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsstruktur für eine suboptimale Empfängersynchronisation in Spread-Spectrum-Systemen zu schaffen, die bei vollkommen äquivalentem Synchronisationsverhalten eine wesentlich einfachere technische Realisierung als die zuletzt beschriebene suboptimale Synchronisationseinrichtung erlaubt
Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Empfänger der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Synchronisationseinrichtung die Ausgangssignale der signalangepaßten Filter jeweils einem Schwellenwertschalter zugeführt werden und daß die Ausgänge der Schwellenwertschalter, an denen dann ein Signal auftritt wenn das dem jeweiligen Schwellenwertschalter vom zugeordneten signalangepaßten Filter zugeführte Signal die jeweils eingestellte Schwellenhöhe überschreitet, mit den Eingängen eines ODER-Gatters verbunden sind, an dessen Ausgang das Alarmsignal ansteht. Anstelle des Ermitteins des Größtwerts und dessen Durchschalten auf die Schwelle werden somit nach der Erfindung die Filterausgangssignale einzeln mit Schwellen verglichen und die Ausgangssignale der Schwellenwertschaltungen im ODER-Gatter weiterverarbeitet. Die entsprechende Schaltung ist einfacher zu verwirklichen als die Schaltung zum Ermitteln und Durchschalten des Größtwerts. Vom Verhalten her sind beide Schaltungen äquivalent.The object of the invention is to create a circuit structure for suboptimal receiver synchronization in spread spectrum systems which, with completely equivalent synchronization behavior, allows a much simpler technical implementation than the suboptimal synchronization device described last
According to the invention, which relates to a receiver of the type mentioned, this object is achieved in that the output signals of the matched filter are each fed to a threshold switch in the synchronization device and that the outputs of the threshold switch, at which a signal occurs when the the signal fed to the respective threshold value switch by the associated signal-matched filter exceeds the respectively set threshold level, are connected to the inputs of an OR gate, at the output of which the alarm signal is present. Instead of determining the maximum value and switching it through to the threshold, according to the invention, the filter output signals are individually compared with thresholds and the output signals of the threshold value circuits are further processed in the OR gate. The corresponding circuit is easier to implement than the circuit for determining and switching through the maximum value. In terms of behavior, both circuits are equivalent.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 3 beschrieben.The invention is illustrated below with reference to FIGS. 3 described.

Die Schaltung nach F i g. 3 stimmt bezüglich der an die Antenne 2 angeschalteten signalangepaßten Filter 1 und der Hüllkurvendetektoren 3 mit der Schaltungsstruktur nach F i g. 2 überein. Die schwer realisierbare Einrichtung 9 zur Durchschaltung des größten Eingangssignals und der nachgeschaltete Schwellenwertschalter 11 in der Schaltungsstruktur nach F i g. 2 sind in der Schaltungsstruktur nach F i g. 3 durch m Schwellenwertschalter 12 ersetzt, deren Ausgangssignale mit einem ODER-Gatter 13 zusammengefaßt werden. Sind nun die Schwellenhöhe aller m SchwellenwertschalterThe circuit according to FIG. 3 agrees with the circuit structure according to FIG. 3 with regard to the signal-matched filter 1 connected to the antenna 2 and the envelope curve detectors 3. 2 match. The device 9, which is difficult to implement, for switching through the largest input signal and the downstream threshold value switch 11 in the circuit structure according to FIG. 2 are in the circuit structure of FIG. 3 replaced by m threshold value switches 12, the output signals of which are combined with an OR gate 13. Are now the threshold height of all m threshold value switches

12 in der Schaltungsstruktur nach Fig.3 auf den gleichen Wert eingestellt und ist dieser Wert gleich der Schwellenhöhe 6'des Schwellenwertschalters 11 in der Schaltungsstruktur nach F i g. 2. dann kann bei gegebenem Eingangssignal am Ausgang 14 der Schaltungsstruktur nach F i g. 3 immer nur dann ein Alarmsignal auftreten, wenn das gleiche Eingangssignal auch am Ausgang der Schaltungsstruktur nach F i g. 2 das Auftreten eines Alarmsignals bewirken würde. Dies bedeutet, daß das Synchronisationsverhalten der Schaltungsstrukturen nach F i g. 2 und F i g. 3 vollkommen äquivalent ist Die Schaltungsstruktur nach F i g. 3 ist jedoch im Vergleich zur Schaltungsstruktur nach F i g. 2 wesentlieh einfacher zu realisieren, da zum praktischen Aufbau der Schwellenwertschalter 12 und des ODER-Gatters12 in the circuit structure of Figure 3 to the same Value set and this value is equal to the threshold level 6 'of the threshold switch 11 in the Circuit structure according to FIG. 2. then with a given input signal at the output 14 of the circuit structure according to FIG. 3 only ever an alarm signal occur when the same input signal is also at the output of the circuit structure according to FIG. 2 the occurrence of an alarm signal. This means that the synchronization behavior of the circuit structures according to FIG. 2 and F i g. 3 completely equivalent is the circuit structure of FIG. 3 is, however, compared to the circuit structure according to FIG. 2 essential easier to implement, since the threshold value switch 12 and the OR gate are designed to be practical

13 übliche integrierte Schaltkreise herangezogen werden können. Verwendet man dabei Bauelemente in ECL-Technik, dann kann eine Synchronisationseinrichtung mit der Schaltungsstruktur nach F i g. 3 in Empfängern von Spread-Spectrum-Systemen eingesetzt werden, welche Signalformen mit Bandbreiten bis weit über 100 MHz übertragen.13 common integrated circuits can be used. If you use components in ECL technology, then a synchronization device with the circuit structure according to FIG. 3 in receivers are used by spread spectrum systems, which signal forms with bandwidths far beyond 100 MHz transmitted.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß es die Schaltungsstruktur nach F i g. 3 ermöglicht, die Schwellenhöhen der m Schwellenwertschalter 12 unterschiedlich einzustellen. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn mit dem Einwirken von bestimmten anderen Störsignaltypen als dem bisher angenommenen Gaußrauschen gerechnet werden muß.It should also be pointed out that the circuit structure according to FIG. 3 enables the threshold heights of the m threshold value switches 12 to be set differently. This can be advantageous, for example, when certain types of interference signals other than the previously assumed Gaussian noise must be expected.

Fig.4 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels für einen Empfänger in einem Spread-Spectrum-System für digitale Nachrichtenübertragung, wobei zur Übertragung zwei orthogonale Spread-Spectrum-Signalformen verwendet werden. Die Empfängersynchronisation erfolgt hierbei mittels einer Einrichtung nach der Erfindung. Der dargestellte Empfänger soll zur Auswertung von Nachrichtentelegrammen dienen. Es handelt sich somit hierbei um ein Spread-Spectrum-System, bei dem man eine feste Anzahl von aufeinanderfolgenden Signalformen eines aus zwei Signalformen bestehenden Signalformsatzes zu einem Telegramm mit vereinbartem Zeitraster, dem sogenannten Staggermuster, zusammenfaßt.4 shows the circuit diagram of an exemplary embodiment for a receiver in a spread spectrum system for digital messaging, where for Transmission of two orthogonal spread spectrum waveforms can be used. The receiver synchronization takes place here by means of a device according to the invention. The recipient shown should be used for evaluation of message telegrams are used. It is therefore a spread spectrum system, in which one has a fixed number of consecutive waveforms one consisting of two waveforms Signal form set for a telegram with an agreed time grid, the so-called Stagger pattern, summarizes.

Das am Empfängereingang nach der Antenne 2 auftretende Nutzsignal besteht aus einzelnen Bursts (Telegrammen), die jeweils w Nachrichtenbits enthalten. Die Telegramme haben die FormThe useful signal appearing at the receiver input after antenna 2 consists of individual bursts (telegrams), each of which contains w message bits. The telegrams have the form

s Jt)= Y a_rs_L U - Γ,) + b_rs_H U - T_r). s Jt) = Y a _r s _L U - Γ,) + b _r s _H U - T _r ).

Sl(O ^und Sh(O sind den logischen Werten L bzw. H zugeordnete Spread-Spectrum-Signalformen, hier speziell 0/180°-PN-PSK-Signalformen mit binären Pseudozufallsfunktionen Pl (l) bzw. Ph(O der Chipfrequenz /_c und der Dauer T ■ pu (ι)bzw.Ph(Osollen die Bedingung Sl (O ^and Sh (O are spread spectrum signal forms assigned to the logical values L or H , here specifically 0/180 ° PN-PSK signal forms with binary pseudo-random functions Pl (l) or Ph (O of the chip frequency / _c and the duration T ■ pu (ι) or Ph (O should be the condition

PlU) PuU) dt = 0 PlU) PuU) dt = 0

erfüllen (Orthogonalität). Die Werte der Koeffizienten a, und b,- sind gemäß der nachfolgenden Tabelle durch die Nachricht bestimmt.fulfill (orthogonality). The values of the coefficients a, and b, - are determined by the message according to the table below.

NachrichtenbitMessage bit

LL. HH

Die Eintreffzeitpunkte Γ der einzelnen Signalformen eines Telegramms sind im Empfänger a priori nicht bekannt. Bekannt sind lediglich die ZeitdifferenzenThe arrival times Γ of the individual signal forms of a telegram are not known a priori in the receiver. Only the time differences are known

Ty= Tr₊X - T_nV= 1,...IV-I): Ty = Tr ₊ X - T _n V = 1, ... IV-I):

die zur Erleichterung der Empfängersynchronisation nicht alle gleich gewählt werden (Staggering). Dem aus den Telegrammen s* (ι) bestehenden empfangenen Nutzsignal ist das Störsignal η (^überlagert.which are not all selected equally to facilitate receiver synchronization (staggering). The interfering signal η (^) is superimposed on the received useful signal consisting of the telegrams s * (ι).

Ein Empfänger für die Telegramme der beschriebenen Art wird mit signalangepaßten Filtern 1 realisiert. Hierbei führt man das Empfangssignal gleichzeitig einem an si (t) und einem an su(t) angepaßten Filter zu. Im Auswerteteil 15 richtet man in zwei Detektoren 16 die Filierausgangssignale gleich und vergleicht sie in einem Vergleicher 17 zu den Zeitpunkten T₁-. zu denen man jeweils an einem der beiden Filierausgänge eine vom Nutzsignal bewirkte Korrelationsspitze erwartet. Ist zu einem solchen Vergleichszeitpunkt das Ausgangssignal des L— Kanals größer als das des H— Kanals, entscheidet man sich bei dem betreffenden Nachrichtenbit für logisch L, andernfalls für logisch H. Da die Vergleichszeitpunkte T,, im Empfänger a priori nicht bekannt sind, müssen sie mit einem Synchronisationssystem 18 ermittelt werden.A receiver for the telegrams of the type described is implemented with filters 1 adapted to the signal. In this case, the received signal is fed to a filter adapted to si (t) and a filter adapted to su (t) at the same time. In the evaluation part 15, the filtering output signals are rectified in two detectors 16 and they are compared in a comparator 17 at times T ₁ -. to which one expects a correlation peak caused by the useful signal at one of the two filtering outputs. If the output signal of the L channel is greater than that of the H channel at such a comparison time, a decision is made for the relevant message bit for logical L, otherwise for logical H. Since the comparison times T1 are not known a priori in the receiver they are determined with a synchronization system 18.

F i g. 4 zeigt die Grundstruktur eines Empfängers einschließlich Synchronisationssystem, das bis zum ODER-Gatter 13 demjenigen nach Fig.3 entspricht und deswegen bis zu dieser Stelle nicht noch einmal beschrieben ist. Bei gestörtem Empfangssignal können die Ausgangssignale SmL (0 bzw. s„,h(0 der signalangepaßten Filter 1 als stochastisch^ Signale betrachtet werden. Beim Synchronisationssystem 18 nutzt man die Tatsache, daß zu den Zeitpunkten T₁. am Ausgang jeweils eines der beiden signalangepaßten Filter 1 eine Nutzsignalspitze zu erwarten ist. Man verknüpft die beiden Filterausgangssignale s_mi.(0 ^ur>d s_mii(0 ^zu einer sog. Testvariablen R", deren Erwartungswert zu den Zeitpunkten Tr groß und sonst klein ist. Die Testvariable R" führt man einem Filter 19 zu, dem sogenannten Staggerfilter, das an den beim Empfang eines Telegramms zu erwartenden Testvariablenverlauf angepaßt ist. Am Ausgang des Staggerfilters 19 ist somit immer dann eine Signalspitze zu erwarten, wenn ein Telegramm empfangen wurde. Zum Erzeugen von Telegrammalarmen führt man das Ausgangssignai des Staggerfilters 19 einer Schwellenwertschaltung 20 zu. Mit deren Ausgangssignal, das bei Übersteigen einer Schweller.höhe d auftritt, wird ein Taktgenerator 21 für den Bittakt, d. h. für ein durch die Differenzen AT₁, festgelegtes Taktmustcr, getriggert, in dessen Rhythmus das Ausgangssignal des Vergleichers 17 mittels einer Abtasteinrichtung 22 abgefragt wird. Bedingt durch die beschriebene Struktur des Synchronisationssystems 18 treten die Telegraminalarme erst dann auf, wenn jeweils das gesamte Telegramm empfangen wurde. Erst dann steht der Bittakt zur Verfügung. Damit das dem Bittakt zuzuordnende Vergleichersausgangssignal dann ebenfalls noch zur Verfügung steht, muß dieses, bevor es der Abtasteinrichtung 22 zugeführt wird, in einer Verzögerungseinrichtung 23 verzögert werden. Die Verzögerungszeit T, hat die Größenordnung einer Telegrammdauer, d. h. T_v « Tw- T]. Die Einstellung der Schwellenhöhen b' und d richtet sich in zweckmäßiger Weise nach der Falschalarmwahrscheinlichkeit und der Entdeckungswahrscheinlichkeit der einzelnen Telegrammschritte bzw. eines gesamten Telegramms.F i g. 4 shows the basic structure of a receiver including the synchronization system, which corresponds to that according to FIG. 3 up to the OR gate 13 and is therefore not described again up to this point. In degraded reception signal, the output signals SmL can (0 or s ", h (0 of the matched filter 1 are considered to be stochastic ^ signals. In the synchronization system 18 making use of the fact that at the instants T _1. At the output one of the two matched filter 1 is a Nutzsignalspitze is expected. It links the two filter output signals s _m i. (0 ^ur> d s _m ii (0 ^to a so-called. test variables R ", the expected value at the time points Tr is large and usually small. the test variable R " is fed to a filter 19, the so-called stagger filter, which is adapted to the test variable curve to be expected when a telegram is received. A signal peak can therefore always be expected at the output of the stagger filter 19 when a telegram has been received. This leads to the generation of telegram alarms the output signal of the stagger filter 19 is sent to a threshold value circuit 20. With its output signal, which occurs when a threshold level d is exceeded, a clock generator 21 is triggered for the bit clock, ie for a clock pattern determined by the differences AT ₁ , at the rhythm of which the output signal of the comparator 17 is queried by means of a sampling device 22. Due to the structure of the synchronization system 18 described, the telegram alarms only occur when the entire telegram has been received. Only then is the bit clock available. So that the comparator output signal to be assigned to the bit clock is also still available, it must be delayed in a delay device 23 before it is fed to the scanning device 22. The delay time T i has the order of magnitude of a telegram duration, ie T _v « Tw-T]. The setting of the threshold heights b ' and d is expediently based on the probability of false alarms and the probability of detection of the individual telegram steps or of an entire telegram.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. In a working with spread spectrum system for digital message transmission intended receiver, in which the processing of the message transmission signals, which are composed of two or more mutually orthogonal and agreed spread spectrum signal forms for the respective system, by means of parallel to one another, signal-matched filters are carried out, each of which is adapted to one of the signal forms agreed in the system and whose output signals rectified in an envelope detector are linked in a synchronization device which always emits an alarm signal when one of the system-agreed signal forms has been received characterized in that the output signals in the synchronization device. matched filter (1) are each fed to a threshold switch (12) and that the outputs of the threshold switch (12) at which a signal occurs when the signal fed to the respective threshold switch from the matched filter exceeds the set threshold level (b ') , are connected to the inputs of an OR gate (13), at whose output (14) the alarm signal is present.

2. Receiver according to claim 1, characterized in that the threshold height (b ') of all threshold switches (12) is the same.

3. Device according to claim 1, characterized in that the threshold levels of the threshold value switch (12) are set differently.