DE3820454A1 - Flaechen-nachrichtenuebertragungs-system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächen-Nachrichtenübertra­ gungs-System und insbesondere ein System für die Verwendung bei der Nachrichtenübertragung auf einem Schlachtfeld zwischen auf Fahrzeugen angeordneten Radiostationen.

Bekannte Schlachtfeld-Nachrichtenübertragungs-Systeme sehen eine kontinuierliche Mehrkanal-Punkt-zu-Punkt-Sendung von Sprache vor, die aus Sicherheitsgründen unter Verwendung von Hochgeschwindigkeits-Digitaltechniken verschlüsselt wird. Ein typisches System dieser Art ist beschrieben in "International Defence Review" Vol. 15, Nr. 9, 1982, Seiten 1216 bis 1218. Die großen Bandbreiten, die aus Sicherheitsgründen bei Sprachübertra­ gung benötigt werden, erfordern die Verwendung von Frequenzen in den UHF- und den unteren SHF-Bändern, deren Ausbreitung auf Sichtweite begrenzt ist. Dementsprechend werden Zwischen-Relais­ stationen benötigt, die ein sogenanntes "verknotetes" System bil­ den, um eine ausreichende Flächen-Überdeckung zu erzielen.

Diese bekannten Systeme haben eine Reihe von Nachtei­ len. Insbesondere wird ein beträchtlicher Aufwand an Arbeits­ kräften und Ausrüstung benötigt, um die Zwischenstationen zu erstellen und zu betreiben, wodurch solche Systeme verhältnismä­ ßig teuer werden. Sie sind außerdem verwundbar in bezug auf Ab­ hören, Störung und physikalische Angriffe, und sie verwenden mehr Sendefrequenzen und größere Bandbreiten als notwendig sind, um Daten zu Sensoren von Waffensystemen, für Nachrichtensysteme und logistische Rechnersysteme auszusenden.

Schmalband-Datensysteme, die keine Sprachübertragung verwenden, können über größere Entfernungen senden als die be­ kannten Schlachtfeld-Systeme. Bekannte Schmalband-Datensysteme sind im allgemeinen Punkt-zu-Vielpunkt-"Simplex Netz"-Systeme, bei denen die Nachrichtenübertragung verhältnismäßig langsam bei verzögertem Ansprechen sein kann, und bei denen die Nachrichten durch Kollidieren mit Nachrichten auf derselben Frequenz ver­ stümmelt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flächen-Nachrichtenübertragungs-System zu schaffen, das die er­ wähnten Nachteile der bekannten Systeme vermeidet und daher ins­ besondere für die Anwendung für militärische Zwecke geeignet ist.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das System mehrere Radiostationen aufweist, von denen jede Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer entsprechenden vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder mehreren der anderen Stationen sowie Mittel zum Empfang von Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren der anderen Stationen enthält, daß die Stationen so ausgebildet sind, daß sie Signale gleichzeitig auf ihren zugeordneten Fre­ quenzen während einer vorgegebenen Zeitperiode aussenden und gleichzeitig Signale auf den unterschiedlichen Frequenzen von den anderen Stationen empfangen, und daß jedes der Signale ein oder mehrere Datenpakete enthält, die jeweils an eine oder mehrere Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.

Vorzugsweise enthält das System Mittel, um die ent­ sprechenden, den Stationen zugeordneten Sendefrequenzen und dem­ entsprechend die Frequenzen, die von den Stationen empfangen wer­ den können, zu ändern.

Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung eine Radiostation für die Verwendung in einem Flächen-Nachrichten­ übertragungs-System vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Station Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz und Mittel zum Empfangen von Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren anderen Stationen in dem System enthält, und daß jedes ausgesen­ dete Signal ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die an eine oder mehrere andere Stationen in dem System adressiert sind.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind Antennen mit hohem Gewinn für die Sendung und den Empfang vorgesehen, um ein Rundum-Ansprechen im Azimut, aber nur einen schmalen Ansprech­ winkel in der Höhe zu erreichen.

Bei einer anderen Ausführungsform sind zwei mobile Sender entfernt von der Station vorgesehen, um abwechselnd zu senden. Während der eine Sender sendet, kann der andere bewegt werden, so daß jede Sendung von einem neuen Ort erfolgt.

Ferner werden die Daten vorzugsweise vor der Sendung verschlüsselt und in den Empfänger-Stationen entschlüsselt.

Die vorliegende Erfindung ergibt im Vergleich zu den üblichen Systemen die folgenden Vorteile:

• 1. Man erhält eine wirksamere Spektrum-Verwendung und daher eine größere Verkehrs-Kapazität und/oder vermin­ derte Sendezeiten als Folge der Aussendung von adres­ sierten Datenpaketen anstatt von Sprache.
• 2. Der Sendebereich kann auf 80 bis 100 km bei übli­ chem Terrain erhöht werden, so daß die Notwendigkeit für Zwischen-Relaisstationen wie bei den üblichen Schlachtfeld-Nachrichtenübertragungs-Systemen (die üb­ licherweise einen Bereich von 60 × 80 km abdecken) ent­ fällt, indem beispielsweise Antennen mit hohem Gewinn verwendet werden und die Sendung mit einer schmalen Hochfrequenz-Bandbreite erfolgt.
• 3. Eine beträchtliche Einsparung ergibt sich hinsicht­ lich der Arbeitskräfte und der Ausrüstung infolge des Entfallens der Relaisstationen und zum Schalten von Verbindungen in solchen Stationen, was durch geeignete Adressierung jedes Datenpakets ersetzt wird.
• 4. Es ergibt sich eine beträchtliche Verminderung in der Zahl der benötigten Frequenzen gegenüber einem ver­ knoteten System. Beispielsweise werden bei einem System gemäß der vorliegenden Erfindung für 20 Stationen 20 Frequenzen benötigt anstelle von mindestens 126 Fre­ quenzen, wenn in einem verknoteten System 30 Zwischen­ stationen eingesetzt werden.
• 5. Die Sicherheit gegen Abhören, Stören und physikali­ sche Angriffe wird als Folge der Aussendung von Daten­ stößen auf unvorhersagbaren Frequenzen von unvorhersag­ baren Orten und des Entfallens von verwundbaren Relais­ stationen verbessert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Radiostation für die Verwendung in einem System gemäß einer Ausführungsform der Erfin­ dung und

Fig. 2 eine Empfangs- und Datenverarbeitungs- Steueranordnung für das in Fig. 1 dargestell­ te Ausführungsbeispiel.

Eine Radiostation 1 in Fig. 1 ist eine von einer Anzahl von identischen Stationen in einem Flächen-Nachrichtenübertra­ gungs-System. Die Radiostation 1 enthält ein Empfänger-Antennen- System 2, das auf direkte Sendungen von jeder der anderen Radio­ stationen des Systems anspricht, von denen eine Station 3 mit zwei entfernten Sendern 4 und 5 dargestellt ist, die abwechselnd arbeiten, d.h. einer kann bewegt werden, während der andere sen­ det. Das Antennen-System 2 gibt Signale an eine Empfängerbank 6 ab, wobei jeder Empfänger auf die laufende Sendefrequenz einer entsprechenden anderen Radiostation in dem System anspricht. Die empfangenen Signale, die an eine bestimmte Station adressierte Datenpakete umfassen, werden in einem Entschlüsselungsabschnitt 7 und in einen Schaltabschnitt 8 verarbeitet, was nachfolgend noch näher anhand von Fig. 2 beschrieben wird. Nach der Verarbeitung werden die Datenpakete entweder einer Datenbank 9 oder einer der Arbeitsstationen 10 zugeführt oder zurückgewiesen, was von dem Adressaten jedes Pakets abhängt. Daten von der Datenbank 9 oder einer der Arbeitsstationen 10 zur Aussendung an spezifizierte Adressen werden verarbeitet und in dem Schaltabschnitt 8 gespei­ chert, um von einem der beiden entfernten Sender 11, 12 während einer oder mehrerer aufeinanderfolgender Sendeperioden ausgesen­ det zu werden. Vorzugsweise können in dem System 20 Radiostatio­ nen über einer Fläche von 60 × 80 km verteilt sein.

Bei der Anordnung in Fig. 2 enthält das Empfänger- Antennen-System 2 drei Breitbandelemente 21, 22, 23 mit hohem Gewinn, die voneinander einen Abstand von etwa 10 Wellenlängen haben, um ein Dreieck zu bilden. Diese Anordnung stellt sicher, daß Schwund in den empfangenen Sendungen nicht gleichzeitig in allen Antennenelementen auftritt. Jedes Antennenelement besitzt eine Rundum-Ansprechcharakteristik im Azimut, während nur ein minimaler Ansprechwinkel in der Vertikalen vorhanden ist, wodurch der hohe Gewinn erzielt wird. Da die Empfänger passiv sind, ist es nicht erforderlich, das Empfänger-Antennen-System entfernt von der Station anzuordnen.

Die Empfängerstation 24 enthält drei Hochfrequenz- Vielfach-Koppler 25A, 25B, 25C, um das entsprechende Antennenele­ ment 21, 22, 23 an drei identische Empfängerbanken 6A, 6B, 6C anzupassen. Hochfrequenzsignale werden in jedem Empfänger mittels eines programmierbaren Frequenz-Synthesisers 26 demoduliert, der als lokaler Oszillator arbeitet. Die drei demodulierten Ausgänge jedes Empfangskanals (einer pro Antennenelement) werden in einem Diversity-Kombinator 27 kombiniert, und die kombinierten Ausgänge jedes Kanals werden bei 7 entschlüsselt, nachdem eine notwendige Vorwärts-Fehler-Korrektur vollendet worden ist.

Vorzugsweise sind neunzehn Arbeitskanäle und ein Moni­ torkanal für den örtlichen Sender vorgesehen, aber in Fig. 2 sind nur sieben dargestellt. Eine Daten-Qualitätsprüfung kann für je­ den Kanal durch eine visuelle Speicheranzeigeeinheit 28 durchge­ führt werden.

Die demodulierten, fehlerkorrigierten und entschlüssel­ ten Signale in den Kanälen werden dem Schalter 8 zugeführt, wo die Daten sortiert und - wenn sie in geeigneter Weise adressiert sind - zu einer der Arbeitsstationen 10 oder der Datenbank 9 gesendet. Nicht geeignet adressierte Daten werden zurückgewiesen. Jede Arbeitsstation oder Datenbank wird von einem Assembler- Dissembler 29 unterstützt, der Datenpakete zusammenfügt oder zer­ legt, und der den Empfang einer zusammengefügten Nachricht bestä­ tigen oder eine Wiederaussendung verlangen kann.

Daten-Nachrichten von den Arbeitsstationen 10 oder der Datenbank 9 werden in dem Assembler-Dissembler 29 zu Paketen zu­ sammengefügt und zum Schalter 8 geleitet, wo sie zur Datenbank 9 oder zu einer anderen Arbeitsstation 10 gesendet werden, wenn sie örtlich adressiert sind, oder sie sind bereit für die nächste Aussendung. Bei der nächsten Sendeperiode werden die gespeicher­ ten Daten einem der beiden entfernten Sender 11 oder 12 über eine On-Line-Verschlüsselungsvorrichtung 30 zugeleitet.

Eine Sende-Steuervorrichtung und ein Systemtaktgeber 31, der mit gleichen Taktgebern in jeder der anderen Stationen synchronisiert ist, steuert über einen programmierbaren Sende- Frequenz-Synthesiser 32 die Zeiten und Frequenzen, bei denen Sen­ dungen erfolgen, sowie die Kanaleinstellungen des programmierba­ ren Empfangs-Frequenz-Synthesisers 26, so daß jede Empfängerbank 6 auf die Demodulations-Hochfrequenzsignale abgestimmt ist, die von anderen Radiostationen auf den laufend zugeteilten entspre­ chenden Frequenzen gesendet werden.

Auf diese Weise können die jeder Station zugeordneten Sende- und Empfangs-Frequenzen in dem System gleichzeitig in regelmäßigen Intervallen geändert werden, um Abhören, Stören und physikalische Angriffe zu vermeiden.

Es ist zweckmäßig, die Haupt-Radiostation auf vier Fahrzeu­ gen innerhalb des Schlachtfeldgebietes anzuordnen; ein Fahrzeug trägt die Empfängerstation 24, den Empfangs-Frequenz-Synthesiser 26 und den Entschlüsseler 7; ein anderes Fahrzeug trägt die Schaltanordnung 8, den Verschlüsseler 30 und die Sende-Steuervor­ richtung mit dem Taktgeber 31; und die beiden anderen Fahrzeuge tragen jeweils einen der Sender 11 und 12 mit ihren entspre­ chenden Frequenz-Synthesisern 32, 33. Es sind auch noch weitere Fahrzeuge vorhanden, die jeweils eine oder mehrere der Arbeits­ stationen 10 und die Datenbank 9 tragen. Die die Empfängerstation und den Schalter tragenden Fahrzeuge können durch vielpaarige Kabel verbunden sein, die die in den verschiedenen Empfängerkanä­ len empfangenen Daten führen. Die Arbeitsstationen können eben­ falls mit dem den Schalter tragenden Fahrzeug durch datenführende Kabel verbunden werden. Das den Schalter tragende Fahrzeug kann mit den die Sender tragenden Fahrzeugen durch Kabel verbunden werden, die Daten zusammen mit einem Steuersignal zu dem Sende- Frequenz-Synthesiser führen. Das den Schalter tragende Fahrzeug kann ferner mit dem die Empfängerstation tragenden Fahrzeug durch Kabel verbunden sein, die ein Steuersignal zu dem Empfangs-Fre­ quenz-Synthesiser führen.

Claims (8)

1. Flächen-Nachrichtenübertragungs-System, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses mehrere Radiostationen aufweist, von denen jede Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer entsprechenden vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder mehreren der anderen Stationen sowie Mittel zum Empfang von Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren der anderen Stationen enthält, daß die Stationen so ausgebildet sind, daß sie Signale gleichzeitig auf ihren zugeordneten Fre­ quenzen während einer vorgegebenen Zeitperiode aussenden und gleichzeitig Signale auf den unterschiedlichen Frequenzen von den anderen Stationen empfangen, und daß jedes der Signale ein oder mehrere Datenpakete enthält, die jeweils an eine oder mehrere Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner Mittel enthält, um die entsprechenden, den Statio­ nen zugeordneten Sendefrequenzen und dementsprechend die Frequen­ zen, die von den Stationen empfangen werden können, zu ändern.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Antennen mit hohem Gewinn für die Sendung und den Empfang vorgesehen sind, um ein Rundum-Ansprechen im Azimut, aber nur einen schmalen Ansprechwinkel in der Höhe zu erreichen.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zwei mobile Sender entfernt von der Station enthält, um abwechselnd zu senden.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verschlüsselung der Daten vor der Aussendung und Mittel zur Entschlüsselung an den Empfängersta­ tionen vorgesehen sind.

6. Radiostation für die Verwendung in einem Flächen-Nach­ richtenübertragungs-System, dadurch gekennzeichnet, daß die Sta­ tion Mittel zum Aussenden von Signalen auf einer vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz und Mittel zum Empfangen von Signalen auf unterschiedlichen Frequenzen von einer oder mehreren anderen Stationen in dem System enthält, und daß jedes ausgesen­ dete Signal ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die an eine oder mehrere andere Stationen in dem System adressiert sind.

7. Verfahren zum Betrieb eines Flächen-Nachrichtenüber­ tragungs-Systems mit mehreren Radiostationen, gekennzeichnet durch die Schritte: Aussenden von Signalen auf einer entsprechen­ den vorgegebenen, der Station zugeordneten Frequenz zu einer oder mehreren anderen Stationen und Empfangen der Signale auf ver­ schiedenen Frequenzen von einer oder mehreren der anderen Sta­ tionen, Aussenden der Signale von den Stationen gleichzeitig auf ihren zugeordneten Frequenzen während einer vorgegebenen Zeitpe­ riode und gleichzeitiges Empfangen von Signalen auf unterschied­ lichen Frequenzen von den anderen Stationen, wobei jedes Signal ein oder mehrere Datenpakete umfaßt, die jeweils an eine oder mehrere Stationen für den Empfang des Signals adressiert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden, den Stationen zugeordneten Sendefrequenzen und dementsprechend die Frequenzen, die von den Stationen empfan­ gen werden können, geändert werden.