DE1591072B2 - Verfahren zum synchronisieren einer nebenstation mit einer hauptstation in einem tdma-satelliten-nachrichtensystem und synchronisierungsvorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Synchronisierungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 4.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der BE-PS 6 69 318 bekannt und betreffen ein Satelliten-Nachrichtensystem, das ein kombiniertes Erfassungs- und Synchronisierungssystem darstellt und sowohl während der Erfassung als auch während der Synchronisierung kontinuierlich Daten über die Entfernung und die Entfernungsänderung zwischen der Bodenstation und dem Nachrichtensatelliten benötigt. Die richtige Arbeitsweise des bekannten Synchronisierungssystems hängt daher von der richtigen Vorhersage der Satellitenentfernung vor der Übertragung durch eine Station ab. Ein ähnliches Verfahren, bei dem ebenfalls die Entfernung zwischen der Bodenstation und dem Nachrichtensatelliten und die Änderung dieser Entfernung bekannt sein muß, ist aus »Proc. Internat. Sympos. on Global Communications«, 3. Juni 1964, Seiten 61 und 100, bekannt. Bei diesem System werden außerdem keine Haupt- und Nebensynchronisierungssignale verwendet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Synchronisierung einer Nebenstation mit einer Hauptstation in einem TDMA-Satelliten-Nachrichtensystem zu ermöglichen, ohne daß kontinuierlich die Entfernung und die Entfernungsänderung zwischen den Bodenstationen und dem Nachrichtensatelliten berechnet werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 4 angegebenen Maßnahmen gelöst

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Wert von »a« (Anspruch 3) berücksichtigt die Satellitenbewegung und die Genauigkeit der elektronischen Bauteile. Der in der erfindungsgemäßen Synchronisierungsvorrichtung vorhandene Phasenkomparator stellt fest, ob zwischen dem verzögerten Hauptsynchronisierungsimpuls und dem Nebensynchronisierungsimpuls eine Phasendifferenz besteht.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die von verschiedenen Bodenstationen gesendeten Impulse den Satelliten ohne Überlappung erreichen, so daß mehrere Bodenstationen gleichzeitig einen einzigen Nachrichtensatelliten benutzen können, und daß auch bei einer merklichen Entfernungsänderung zwischen den Bodenstationen und dem Nachrichtensatelliten eine Synchronisierung ermöglicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Zeitrahmens eines mit drei Stationen besetzten TDMA-Satellitennachrichtensystems,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Synchronisierungsvorrichtung,

F i g. 3 ein Schaltbild des Korrekturmaß-Schaltkreises und des Schaltkreises zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung,

F i g. 4 ein Schaltbild der digitalen Verzögerungseinrichtung,

F i g. 5 ein Schaltbild des Phasenkomparator,

Fig.6 ein Schaltbild des Vorwärts-Rückwärts-Zählers,

Fig.7 ein Schaltbild des Impulslage-Steuerzählers und

F i g. 8 ein Schaltbild der Steuereinrichtung für die Rückstellung des Impulslage-Steuerzählers und der Erfassungssteuervorrichtung.

In einem Satellitennachrichtensystem, das im Zeitmultiplexbetrieb mit Mehrfachzugang (TDMA) arbeitet, ist eine zuverlässige und wirksame Synchronisierung der Impulse sehr wichtig. Kurze Impulse mit ausgesandten Nachrichten, welche von verschiedenen Bodensationen kommen, müssen in bestimmten Zeitbereichen im Satellitenantwortsender vorliegen, so daß die Schachtelung der Impulse ohne Überlappung möglich ist Wird eine genaue Synchronisierung nicht erreicht, so verringert sich der Wirkungsgrad der Übertragung oder es entstehen Mängel der Übertragungsgüte in jenen Teilen des Impulses, die einer Überlappung mit anderen Impulsen unterliegen.

Da sich in der Praxis absolut vollkommene Satellitenkreisbahnen nicht erreichen lassen, liegt immer eine Entfernungsschwankung zwischen der Bodenstation und dem Satelliten sogar bei einem synchronen Satelliten vor. Beispielsweise besteht, obwohl der synchrone »Early Bird«-Satellit nahezu auf einer vollkommenen Kreisbahn umläuft, eine maximale Entfernungsänderung von 9 m pro Sekunde oder von etwa 32 km pro Stunde. Als weiteres Beispiel sei ein Satellit in einer mittleren Höhe (12 Stundenperiode) auf einer strengen Kreisbahn betrachtet Ein derartiger Satellit hat eine Entfernungsschwankung von maximal 460 m pro Sekunde oder etwa 1700 km pro Stunde. Die Entfernungsschwankung zwischen der Bodenstation und dem Satelliten verursacht eine sich ständig ändernde Verzögerungszeit für ein von der Bodenstation zum Satelliten ausgesandtes Hochfrequenzsignal. Die Synchronisierungsvorrichtung kompensiert diese veränderliche Zeitverzögerung und steuert die Impuls-Sendezeit in einer Bodenstation derart, daß der Impuls trotz der Entfernungsschwankung in dem der Station zugeordneten Zeitbereich im Satelliten ankommt Ein Zeitrahmen 7} für den Satelliten enthält einen Hauptoder Bezugsimpuls und eine Anzahl von weiteren Zutritt suchenden Impulsen, die zeitlich in bezug auf den Hauptimpuls gestaffelt sind. Jede beliebige Station kann als Hauptstation gewählt werden. Der Zeitrahmen für ein drei Stationen aufweisendes Satellitennachrichtensystem ist in F i g. 1 dargestellt, worin die Station A als Hauptstation und die Stationen B und C als die beiden Nebenstationen bezeichnet werden. Die Bitwiederholungsfrequenz wird bei 6,176MHz oder Megabit pro Sekunde angenommen. Der Zeitrahmen 7} wird mit 125 Mikrosekunden gewählt. Die folgende Tabelle erklärt die in der Fig. 1 benutzten Zeichen:

Tabelle I

Zeichen

Zeichen-Erklärung

Tr T_b G₁ bc

Zeitrahmen
Impulsdauer

Schutzabstand pro Impuls
Trägerwiedergewinnung
Bit-Synchronisierungszeit
Kennwort der Station >
Nachrichten führende Bits

Wünscht eine noch nicht sendende Bodenstation einen ersten Zutritt zum Satelliten, so sendet sie nur das Einleitungsbit (Träger-Wiedergewinnung, Bitsynchronisierung und Kennwort) zum Satelliten. Unter Verwendung einer von einem Rechner angegebenen Zeitlage wird der Einleitungsimpuls auf die Mitte des im Satelliten zugeordneten Zeitbereichs gerichtet. Der Einleitungsimpuls kommt irgendwo innerhalb des zugeordneten Zeitbereichs an, jedoch wird der Zeitbereich für den Impuls länger gemacht, als der Summe aller Ungewißheiten entspricht Ist der Einleitungsimpuls innerhalb des Zeitbereichs angeordnet, so werden die Einleitungs-Bits zum Anfang des Zeitbereichs verschoben und Nachrichten-Bits hinzugegeben. Nach einer ersten Erfassung hält die Synchronisierungsvorrichtung die Impulse der Station in dem zugeordneten Zeitbereich ungeachtet der Entfernungsschwankung des Satelliten gegenüber den Bodenstationen.

Gemäß Fig.2 betreibt ein hochstabiler Oszillator, welcher mit 6,176 MHz arbeitet, einen Impulslage-Steuerzähler 12. Der normale Teilungsmaßstab des Zählers 12 ist N = 772, so daß alle 125 MikroSekunden am Ausgang der Dekodiervorrichtung 14 ein Einschaltimpuls 16 erzeugt wird, welcher die Übertragung des Impulses der Bodenstation durch Einschalten der des Stationskanals herbeiführt. Jedoch wird beim ersten Erfassen des Satelliten eine Erfassungssteuervorrichtung 18 wirksam, um über eine Zählerrückstell-Steuereinrichtung 20 den Teilungsmaßstab des Steuerzählers 12 für einen einzigen Zyklus auf X zu verändern. Die einleitende Erfassung wird derart durchgeführt, daß ein Rechner feststellt, welche Phasendifferenz zwischen dem empfangenen Haupt-Kennwort und einem Sendeimpuls am Ausgang der Dekodiervorrichtung 14 vorliegen soll. Der Teilungsmaßstab X des Steuerzählers 12, welcher die Phase des vorausgesagten Werts berichtigt, wird darauf von vorhandenen Korrekturdiagrammen bestimmt

Nachdem die Einleitungs-Impulse halbautomatisch in dem der Station zugeordneten Zeitbereich angeordnet worden sind und nachdem diese Impulse vom Satelliten zu den sie aussendenden Bodenstationen zurückgesandt worden sind, kann die zeitliche Lage der Impulse mit dem zugeordneten Impuls der Hauptstation verglichen werden und können mittels der erfindungsgemäßen Synchronisierungsvorrichtung automatische Phasenkorrekturen erfolgen. Das Wort »zugeordnet« wird in Verbindung mit den Impulsen der Haupt- und der Nebenstation verwendet, um anzugeben, daß diese Impulse im gleichen Zeitrahmen auftreten.

Der normale Betrieb der in Fig.2 dargestellten Impuls-Synchronisierungsvorrichtung wird nunmehr beschrieben. Der hochstabile Oszillator 10 steuert in Verbindung mit dem Steuerzähler 12 und der Dekodiereinrichtung 14 die gesamte Synchronisierung, die mit der Sendeseite einer örtlichen Station eines TDMA-Satellitennachrichtensystems verbunden ist. Der Steuerzähler 12 schaltet den Stationssender ein, um die Impulsfolge auszulösen, liefert an andere Subsysteme, welche den Impuls erzeugen, die Synchronisierung, und schaltet den Sender am Ende des Impulses ab. Der Zähler nimmt normalerweise eine Teilung durch N = 772 vor und erzeugt damit alle 125 Mikrosekunden einen Impuls. Wurde jedoch ein Fehler einer Impulslage oder Phase gemessen und im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 22 gespeichert, so kann der Impulslage-Steuerzähler 12 zu einer Teilung durch (N-1) oder (N+1) eingestellt werden, und zwar für ausreichend viele Zeitrahmen, um den gespeicherten Fehler zu korrigieren, worauf der Steuerzähler zu seinem normalen Teilungsmaßstab von TV zurückgestellt wird. Dieser Vorgang ändert unmittelbar die Phase des gesandten Impulses relativ zum Impuls der Hauptstation. Die mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Speicherung des Phasenfehlers und die Korrektur durch geringfügige Änderung der Länge eines jeden Zeitrahmens während einer längeren Zeitspanne löst Schnittstellenprobleme, die bei einer kontinuierlichen Ausgangs-Eingangs-Pulscodemodulationseinrichtung auftreten. Kein einzelner Zeitrahmen wird in seiner Länge um mehr als eine Bitperiode (160 Nanosekunden) verändert. Zur Auffindung des zu einer bestimmten Zeit vorhandenen Phasenfehlers wählt ein Korrekturmaß-Schaltkreis 24 zuerst ein Paar von zugeordneten Kennwortimpulsen der Haupt- und der Nebenstation aus einer großen Anzahl von Impulsen, die alle (2 Td+a) Sekunden eintreffen. Der von der Hauptstation kommende Impuls wird darauf in einer einstellbaren, digitalen Verzögerungseinrichtung 26 um π Tb verzögert, η stellt die Anzahl der Zeitbereiche oder Impulsperioden dar, welche den Impuls der Hauptstation und den Impuls der örtlichen Station im Zeitrahmen des Systems trennen. Tb ist die Länge eines Impulses. Befindet sich daher die örtliche Station in Synchronismus, so sollten der verzögerte, aufgenommene Impuls der Hauptstation und der aufgenommene Impuls der örtlichen Station gleichzeitig am Eingang des Phasenkomparators 28 eintreffen. Jegliche Phasendifferenz am Phasenkomparator 28 stellt den genauen Fehler dar, der dann im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 22 gespeichert wird. Der Ausgang des Schaltkreises für die Fehlerpolarität bestimmt, welches der Tore 32 und 34 getriggert werden soll, so daß der Teilungsmaßstab des Steuerzählers 12 so geändert wird, um jeweils die Impulsperiode der Sendung der örtlichen Station um 1 Bit pro Zeitrahmen im voreilenden oder nacheilenden Sinne zu verschieben, bis der Fehler auf Null verringert ist Eine Änderung der Einstellung der digitalen Verzögerungseinrichtung 26 verschiebt den Impuls der örtlichen Station gegenüber dem Bezugs-Impuls und gestattet somit eine Änderung in der Schutzzeit oder Auswahl eines beliebigen Zeitbereichs, in welchem gearbeitet werden soll.

Die in Fig.2 dargestellte Vorrichtung kann als digitaler PLL-Schaltkreis von besonders hoher Auflösung mit reeller und veränderlicher Zeitverzögerung in der Schleife betrachtet werden. Das System ist stabil und erzeugt kein Überschwingen, wenn der reziproke Wert des Korrekturmaßes zeitlich langer ist als die gesamte Schleifenverzögerung 2 Td, welche etwa 270 Millisekunden beträgt Da während des Hin- und Rückwegs zum Satelliten die Zeit 2 Td verstreicht, kann das Ergebnis einer Synchronisierungskorrektur, die an der Bodenstation zum Zeitpunkt to vorgenommen wird, nicht vor der Zeit (to+2 Td) festgestellt werden. Daher

kann ein Synchronisations-Subsystem, welches auf Grund einer Abweichung und nicht auf Grund einer Vorhersage arbeitet, eine Korrektur nur alle 2 T_d Sekunden vornehmen.

Der Korrekturmaß-Schaltkreis 24 wählt ein zugeordnetes Paar von aufgenommenen Kennwortimpulsen der Haupt- und Nebenstation alle (2 Td+ a) Sekunden aus, wobei a einen Spielraum für die Satellitenbewegung und die Genauigkeit der Bauteile in der Bodenstation darstellt. Falls der Schaltkreis 24 kein zugeordnetes Impulspaar auffinden kann, so schaltet der Kreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisation den Korrekturmaß-Schaltkreis 24 auf »Suchen«, wodurch der Korrekturmaß-Schaltkreis 24 zugeordnete Impulspaare in jedem Zeitrahmen und nicht nur einmal alle (2 Td+ a) Sekunden sucht. Falls der Verlust der Synchronisation für eine bestimmte Zeitspanne andauert, schaltet der Schaltkreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisation automatisch den Sender der Station ab, um eine Beeinträchtigung der Impulse anderer Stationen zu vermeiden.

Fig.3 stellt ein Blockschaltbild des Korrekturmaß-Schaltkreises 24 und des Schaltkreises zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung dar.

Die Eingänge zum Korrekturmaß-Schaltkreis 24 kommen unmittelbar vom nicht dargestellten Detektor für das Kennwort oder Synchronisierungssignal der örtlichen Bodenstation und sind Impulse mit sehr kurzer Anstiegszeit (10 Nanosekunden), welche die empfangene zeitliche Lage des Hauptimpulses und des Nebenimpulses bestimmen. Die empfangenen Haupt- und Nebenimpulse kommen mit einer Rahmenfrequenz von 8 kHz an. Der Abstand der zeitlichen Lage zwischen einem Haupt- und Nebenimpuls beträgt (n 7i± e), wobei die örtliche Nebenstation den η-ten Impuls sendet, Tb ist die Impulslänge und e ist der Synchronisierungsfehler, der berichtigt werden muß. Der Korrekturmaß-Schaltkreis 24 wählt alle (2 Td+a) Sekunden ein Paar von Haupt- und Nebenimpulsen aus dem gleichen Zeitrahmen.

Der empfangene Synchronisierungsimpuls der Hauptstation (nachfolgend auch: »Hauptimpuls«) wird einem Eingang 40 eines UND-Tors 42 zugeführt. Es sei angenommen, daß seit dem letzten Ausgangssignal des UND-Tores 42 (2 Td+ a) Sekunden vergangen sind, ein integrierender monostabiler Multivibrator 44 wird dann gerade seinen unteren Betriebszustand erreicht haben. Ein integrierender monostabiler Multivibrator hat eine Wiedergewinnungszeit gleich Null und hält den letzten Eingang auch dann fest, wenn der Schaltkreis zum Zeitpunkt des letzteren Eingangs in einem oberen Betriebszustand war. Infolgedessen ist der Ausgang des Inverters 46 hoch, und der Ausgang eines ÖDER-Kreises 48 und des anderen Eingangs 50 des UND-Tors 42 liegen ebenfalls hoch. Daher tritt der nächste ankommende Hauptimpuls am Eingang 40 durch das UND-Tor 42, um den Multivibrator 44 in seinen oberen Zustand zurückzusetzen, wodurch sich der Ausgang des Inverters 46 erniedrigt und das UND-Tor 42 für die nächsten (2 Td+a) Sekunden gesperrt wird. Das ausgewählte Haupt-Synchronisierungssignal am Ausgang 52 des UND-Tors 42 wird über eine Leitung 54 zu dem Setz-Eingang 5 eines Flip-Flops 56 zugeführt, wodurch das Flip-Flop gesetzt und der Eingang 58 eines anderen UND-Tors 60 getriggert wird. Wird angenommen, daß ein Nebenimpuls an der Eingangsleitung 62 dem ausgewählten Hauptimpuls um (nTb±e) Sekunden nacheilt, so gelangt dieser Nebenimpuls durch das UND-Tor 60 und erscheint an der Ausgangsleitung 64 und wird dadurch das empfangene, ausgewählte Nebenstation-Kennwort- oder Synchronisierungssignal (nachfolgend auch: »Nebenimpuls«).

Der ausgewählte Nebenimpuls an der Leitung 64 gelangt über eine weitere Leitung 66 durch einen ODER-Kreis 68, um das Flip-Flop 56 rückzusetzen, wodurch der UND-Toreingang 58 gesperrt wird, so daß alle folgenden örtlichen Nebenimpulse am Eingang 62 von der Ausgangsleitung 64 getrennt sind, bis der nächste Hauptimpuls ausgewählt wird.

Der ausgewählte Hauptimpuls auf der Leitung 52 wird über eine weitere Leitung eingespeist, um einen monostabilen Multivibrator 72 zu triggern, welcher eine Verzögerungsperiode von Tf =125 Mikrosekunden aufweist. Daher wird der Multivibrator 72 am Ende der Rahmenzeit Tr sperren und an der Ausgangsleitung 74 einen Impuls erzeugen. Dieser Impuls tritt durch das ODER-Tor 68 und setzt das Flip-Flop 56 zurück. Dieser Vorgang gewährleistet, daß am Ende des ausgewählten Zeitrahmens das UND-Tor 60 unabhängig davon geschlossen ist, ob ein zugehöriges Haupt- und Nebenimpulspaar innerhalb des ausgewählten Zeitrahmens gefunden wurde. Durch diesen Vorgang wird sichergestellt, daß das ausgewählte Paar des Haupt- und Nebenimpulses aus dem gleichen Zeitrahmen kommen. Wenn während des Zeitrahmens 7>, während welchen das Tor 60 offen war, kein Nebenimpuls durch das UND-Tor 60 hindurchtritt, so schaltet der Schaltkreis zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung das System auf »Suchen«, wie anschließend erläutert wird.

Der Betrieb des Korrekturmaß-Schaltkreises 24, wie er eben beschrieben wurde, wiederholt sich alle (2 Td+ a) Sekunden, wenn die richtigen Haupt- und Nebensynchronisierungssignale an den Eingangsleitungen 40 und 62 ankommen.

Der Wert 1/(2 Td+ a) wird als Korrekturmaß der in F i g. 1 dargestellten Impuls-Synchronisierungsvorrichtung bezeichnet Dieses Maß kann durch Änderung der Verzögerung oder Periode des integrierenden monostabilen Multivibrators 44 eingestellt werden. Diese Einstellbarkeit gestattet es, daß die Synchronisierungsvorrichtung mit Satelliten in einer Vielfalt von Umlaufbahnen verwendet wird.

Der Zweck des Schaltkreises 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung liegt darin (1) festzustellen, wann keine Haupt-Synchronisierungsimpulse an der Eingangsleitung 40 eintreffen, (2) zu bestimmen, wenn keine Neben-Synchronisierungsimpulse an der Eingangsleitung 62 vorliegen, und (3) zu bestimmen, wann ein Nebenimpuls nicht im gleichen Zeitrahmen mit einem ausgewählten Hauptimpuls verbunden wird.

Falls eine oder mehrere dieser genannten drei Zustände aufgefunden werden, so muß der Schaltkreis zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung eine oder mehrere der folgenden Vorgänge durchführen:

1. Schalten des Korrekturmaß-Schaltkreises 24 auf »Suchen«, damit dieser statt einmal in jeder Korrekturperiode nunmehr in jedem Zeitrahmen nach einem zugeordneten Paar von Haupt- und Neben-Synchronisierungsimpulsen sucht

2. Rückkehr von der Einstellung »Suchen« zum normalen Betrieb, wenn das erste, zugeordnete Paar von Haupt- und Nebenimpulsen während des Betriebszustandes »Suchen« gefunden ist

3. Abschaltung des Senders der örtlichen Station, falls die Betriebsstellung »Suchen« während einer Zeitspanne Tk andauert, welcher jener nahe kommt,

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die eine Überlappung der Impulse im Satelliten verursachen würde.

Die drei Betriebszustände des Schaltkreises zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung werden nun untersucht.

Betriebszustand I: Hier kommen keine Haupt-Synchronisierungsimpulse an der Eingangsleitung 40 an.

Unter dieser Bedingung bleibt der integrierende monostabile Multivibrator 44 in seinem unteren Betriebszustand und triggert daher den Eingang 50 des UND-Tors 42, bis ein Haupt-Synchronisierungssignal gefunden wird. Das erste aufgefundene Hauptsignal gelangt durch das UND-Tor 42 und leitet damit die Auswahl eines zugeordneten Nebenimpulses ein, wie vorausgehend in Verbindung mit dem Normalbetrieb des Korrekturmaß-Schaltkreises 24 beschrieben wurde. Falls ein Hauptimpuls nicht innerhalb von Tk Sekunden gefunden wird, tritt der Betriebszustand III ein.

Betriebszustand II: Ein ausgewählter Haupt-Synchronisierungsimpuls ist vorhanden, aber es wird kein Nebenimpuls im gleichen Zeitrahmen gefunden, oder es kommen keine Neben-Synchronisierungsimpulse an der Eingangsleitung 62 an.

Der Schaltkreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung stellt diesen Betriebszustand fest und schaltet den Korrekturmaß-Schaltkreis 24 auf »Suchen« mittels des nachfolgend beschriebenen Vorgangs. Wenn der monostabile Multivibrator 44 bei der Auswahl des Hauptimpulses in seinen unteren Betriebszustand gelangt, wird der an der Leitung 80 erzeugte Impuls dazu verwendet, den Eingang S eines Flip-Flop 82 zu setzen, damit das Flip-Flop den Eingang 84 eines UND-Tors 86 triggert Der Impuls an der Leitung 80 triggert ferner einen integrierenden monostabilen Multivibrator 38, der eine Verzögerung oder Schaltperiode von 2 7} aufweist. Während der Verzögerungsperiode befindet sich die Leitung an ihrem unteren Pegel, aber am Ende der Verzögerung 2 Tf erscheint an der Leitung 90 ein Impuls. Da angenommen wurde, daß kein Nebenimpuls ausgewählt worden war, wird das Flip-Flop 82 nicht rückgesetzt sein, wenn der Impuls am Ausgang des Multivibrators 88 erscheint. Daher tritt dieser Impuls durch das UND-Tor 34, um einen weiteren, monostabilen Multivibrator 92 zu triggern, welcher eine Schaltperiode oder Verzögerung von einer Rahmenzeit 7} aufweist. Während dieser Zeit 7} ist die Ausgangsleitung 94 des Multivibrators 92 in ihrem oberen Pegel und erzeugt ein »Suchen«-Signal, welches durch den ODER-Kreis 48 hindurchtritt, um während einer Rahmenzeit den Eingang 50 des UND-Tors 42 zu triggern, und damit einen einzigen Haupt-Synchronisierungsimpuls auszuwählen.

Falls nun ein zugeordneter Nebenimpuls an der Leitung 62 gefunden wird, ist der Betriebszustand »Suchen« abgeschlossen und sind beide Eingänge des UND-Kreises 96 hoch, um an der Leitung 98 einen Impuls zu erzeugen, welcher dazu verwendet wird, über den Eingang R das Flip-Flop 82 rückzusetzen.

Der Schaltkreis kehrt darauf in den Betrieb mit normalem Korrekturmaß zurück. Wird ein zugeordneter Nebenimpuls nicht aufgefunden, so wird die Suche nach zugeordneten Paaren von Haupt- und Neben-Synchronisierungsimpulsen in weiteren Betriebszuständen »Suchen« fortgesetzt. Wird ein zugeordneter Nebenimpuls nicht innerhalb der Zeit Tk gefunden, so beginnt der Betriebszustand III.

Betriebszustand III: Ein zugeordnetes Paar von Haupt- und Neben-Synchronisierungsimpulsen wurde nicht gefunden und keine Synchronisierungskorrektur erfolgte innerhalb von Tk Sekunden.

Der Schaltkreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung schaltet den örtlichen Sender ab, um eine Beeinträchtigung anderer Impulse zu vermeiden, falls dieser Betriebszustand vorliegt. Hierzu wird daran erinnert, daß bei der Suche nach zugeordneten Paaren von Haupt- und Neben-Synchronisierungsimpulsen während des normalen Betriebs der integrierende monostabile Multivibrator 44 in einen unteren Betriebszustand gelangt, um durch die Leitung 80 einen Impuls zu schicken, um das Flip-Flop 82 zu setzen und den integrierenden monostabilen Multivibrator 88 zu triggern. Falls ein zugeordnetes Impulspaar nicht gefunden wird, tritt ein Impuls durch den UND-Kreis 34, um den Betriebszustand »Suchen« einzuleiten. Der gleiche Impuls gelangt ferner über eine Leitung 100 durch einen ODER-Kreis 102, um ein Flip-Flop 104 zu setzen und ferner einen monostabilen Multivibrator 106 zu triggern, welcher eine Verzögerung oder Schaltperiode gleich Tk aufweist. Wird ein zugeordnetes Paar von Synchronisierungsimpulsen nicht innerhalb von Tk Sekunden gefunden, so wird das Flip-Flop 104 nicht durch den Ausgang des UND-Tors 96 zu dem Zeitpunkt rückgesetzt worden sein, zu welchem der monostabile Multivibrator 106 sperrt. Wenn der Multivibrator 106 sperrt, so fällt sein Ausgang auf den unteren Pegel, wodurch am Ausgang des Inverters 108 ein hoher Pegel eingestellt wird und der Eingang 110 eines UND-Tors 112 getriggert wird. Da das Flip-Flop 104 noch gesetzt ist, liegt der Eingang 114 des anderen UND-Tors ebenfalls auf einem hohen Pegel, wodurch an der Ausgangsleitung 116 des UND-Tores ein Impuls erzeugt wird. Dieser Impuls tritt durch einen ODER-Kreis 118, wodurch das Sendesteuersignal der gesetzten Ausgangsleitung 122 des Flip-Flops 120 beseitigt wird. Mit anderen Worten, der Sender der Station ist nunmehr abgeschaltet. Sobald das Flip-Flop 120 rückgesetzt ist, muß er manuell durch Drücken eines Schalters 124 zwecks Einschaltung des Senders gesetzt werden. Beim Drücken des Schalters 124 läuft ferner ein Impuls über eine Leitung 126 und durch einen ODER-Kreis 102, um das Flip-Flop 104 erneut zu setzen und den Multivibrator 106 zu triggern, so daß, falls die richtige Synchronisierung nicht innerhalb der nächsten Tk Sekunden erzielt wird, der Sender der Station erneut außer Betrieb genommen wird.

Der Sender kann manuell zu jeder Zeit durch Drücken des Schalters 128 außer Betrieb genommen werden. Dadurch gelangt ein Spannungsimpuls durch das ODER-Tor 118, um das Flip-Flop 120 rückzusetzen. Anzeigelampen für den Ein- und Auszustand des Senders können jeweils mit Ausgängen 1 und 0 Flip-Flops 120 verbunden sein. Ferner kann eine Anzeigelampe, welche den Verlust der Synchronisierung anzeigt, mit dem Ausgang 1 des Flip-Flops 104 verbunden sein.

Durch den Schaltkreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung werden ferner zwei Hilfsfunktionen durchgeführt. Wenn während des normalen Betriebszustandes oder während des Betriebszustandes »Suchen« ein zugeordnetes Haupt- und Neben-Synchronisierungsimpulspaar gefunden wird, so gelangt vom Ausgang des UND-Tors 96 ein Bestätigungssignal über die Leitungen 98, 130, 132 zur Fehlerspeicherung-Eingangsleitung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 22. Der Zähler 22 tritt nicht in Tätigkeit, um den Teilungsmaßstab des Impulslage-

Steuerzählers 12 zu ändern, bevor das Bestätigungssignal über die Leitung 132 erhalten wird.

Die zweite Hilfsfunktion besteht darin, zum Zähler 22 über die Leitung 134 ein Unterbrechungssignal vom Ausgang des UND-Tors 86 zu liefern, falls die richtige Auswahl eines zugeordneten Haupt- und Nebenimpulses nicht erfolgte. Das Unterbrechungssignal verhindert, daß weitere Vorgänge auf Grund einer falschen Phasenmessung eingeleitet werden, welche möglicherweise während der Zeitspanne ohne Synchronisierung gemacht worden sind.

Die digitale Verzögerungsvorrichtung 26 ist in F i g. 4 dargestellt. Ausgewählte Haupt-Synchronisierungsimpulse vom Korrekturmaß-Schaltkreis 24 gelangen über eine Leitung 52 zur digitalen Verzögerungsvorrichtung, welche an ihrem Ausgang verzögerte Haupt-Synchronisierungsimpulse liefert. Der Betrag der Verzögerung ist zwischen 0,243 Mikrosekunden (1 Bit) und 165,742 (1023 Bits) mittels geeigneter Einstellung der zehn Schalter 140, 141 ... 148, 149 wählbar. Die digitale Verzögerungsvorrichtung ist normalerweise für η Tb eingestellt, wobei sich die Vorrichtung in einer Bodenstation befindet, welche den η-ten Impuls im Satellitenzeitrahmen sendet. Tb stellt die durchschnittliche Impulslänge zuzüglich einer Schutzperiode dar.

Die Verzögerungswirkung der Vorrichtung 26 wird in der folgenden Weise erreicht Die örtlichen Zeitgeberimpulse von 6,176 MHz sind immer am Eingang 150 eines UND-Tors 152 vorhanden. In der Wartestellung sind die Flip-Flops FFl, FF2... FFlO alle rückgesetzt. Ein ausgewählter Haupt-Synchronisierungsimpuls kommt an der Eingangsleitung 52 an und setzt ein Flip-Flop 154 dessen 1-Ausgang den anderen Eingang 156 des UND-Tors 152 triggert Daher beginnt der Zeitgeberimpuls durch das UND-Tor 152 zum Eingang des Zählers hindurchzutreten, welcher durch die Flip-Flops FFl, FF2... FFlO gebildet wird, so daß die Flip-Flops die Zählung mit 6,176MHz aufnehmen. Wenn die Flip-Flops FFl... FFlO die 1- oder 0-Zustände, welche vorausgehend mit den Schaltern 140 bis 149 ausgewählt wurden, erreichen, so befinden sich die entsprechenden Eingänge 160, 161... 169 eines UND-Tors 170 gleichzeitig in einem oberen Pegel. Daher gelangt der nächste Zeitgeberimpuls vom Ausgang des UND-Tors 152 über eine Leitung 172 durch das UND-Tor 170 und wird über die Leitung 174 einer Ausgangsleitung 176 zugeführt, die mit dem Eingang des Phasenkomperators 28 verbunden ist. Der Impuls an der Ausgangsleitung 176 ist der verzögerte Haupt-Synchronisierungsimpuls. Dieser gleiche Impuls gelangt über die Leitung 174 zum Eingang eines monostabilen Multivibrators 178, dessen Schaltperiode einem Bit entspricht. Dieser Impuls wird ferner über eine Leitung 180 geschickt, um das Flip-Flop 154 rückzusetzen, wodurch das UND-Tor 152 gesperrt und der Fluß der Zeitgeberimpulse in den Zähler gesperrt wird. Der Ausgangsimpuls vom Multivibrator 178 wird über eine Leitung 181 geschickt, um die Eingänge R aller Flip-Flops FFl-FFlO und den gesamten Zähler rückzusetzen. Daher ist der der Leitung 52 zugeführte Haupt-Synchronisierungsimpuls tatsächlich 'entsprechend der Einstellung der Schalter 140 bis 149 verzögert und die Verzögerungsvorrichtung steht nunmehr für den nächsten Haupt-Synchronisierungsimpuls bereit *

Als Beispiel einer Verzögerung sei angenommen, daß eine Verzögerung von (45,580 ±0,081) Mikrosekunden gewünscht wird. Wird die Verzögerung von X-Bits eingestellt, so wird der Eingang um [(X + 1) (0,162) + (0,081) ± 0,081] Mikrosekunden verzögert. Der Betrag von ±81 Nanosekunden setzt voraus, daß die Phase des Hauptimpulses willkürlich gegenüber der 6,176 MHz Zeitgeberphase liegt und daher die 162 Nanosekunden Auflösung der Verzögerungseinrichtung darstellt. Der Betrag von 81 Nanosekunden wird hinzugefügt, da er das Mittel des 162 Nanosekunden umfassenden Unbestimmtheitsbereichs darstellt. Das zusätzliche volle Verzögerungsbit entspricht der inhärenten Verzögerung in der Zählerlogik. Falls die Schalter auf Λ^-Bits eingestellt werden, so ist der (X + I)-te Zeitgebereingangsimpuls der tatsächliche Ausgang. So ist, falls eine Verzögerung von (45,580 ±0,081) Mikrosekunden gewünscht wird, (X+ 1) = 45,499 Mikrosekunden und X entspricht 280 Bits. In diesem Falle würden die Schalter 144, 145 und 148 zur 1-Seite ihrer zugeordneten Flip-Flops verschwenkt, wodurch jeweils die Zahlen 8, 16 und 256 dargestellt werden, was zusammen 280 ergibt. Alle anderen Schalter würden zur O-Seite ihrer jeweiligen Flip-Flops verschwenkt. Jede Verzögerung innerhalb der Grenzen von 0,243 und 165,742 Mikrosekunden kann unter Verwendung des gleichen Verfahrens eingestellt werden.

F i g. 5 zeigt ein Schaltdiagramm des Phasenkomparators 28. Der Phasenkomparator erhält einen verzögerten Haupt-Synchronisierungsimpuls an der Ausgangsleitung 176 der digitalen Verzögerungseinrichtung 26 und einen ausgewählten Neben-Synchronisierungsimpuls direkt an der Ausgangsleitung 64 des Korrekturmaß-Schaltkreises 24. Diese Eingänge liegen im Idealfall genau in Phase und der Phasenkomparator würde keinen Ausgang erzeugen. In der Praxis ist jedoch ein Phasenfehler vorhanden und der Phasenkomparator mißt diesen Fehler, bestimmt seine Polarität und schickt diese Information zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 22.

Es sei angenommen, daß ein Neben-Synchronisierungsimpuls an der Leitung 64 ankommt, bevor ein verzögerter Hauptimpuls an der Leitung 176 auftritt. Diese Impulsbeziehung wird als negativer Phasenfehler angesehen, was besagt, daß der Nebenimpuls zu dicht auf den vorausgehenden Impuls folgt, und der Impulslage-Steuerzähler 12 muß während der richtigen Zahl von Zyklen eine Teilung um (N + 1) herbeiführen, um den Nebenimpuls vom vorausgehenden Impuls wegzuschieben. Der Phasenkomparator schickt an der Leitung 208 ein Signal hohen Pegels zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 22, denn dieser hohe Pegel existiert für eine Zeitspanne, welche der Phasen- oder Zeitdifferenz zwischen dem verzögerten Haupt- und dem Neben-Synchronisierungsimpuls entspricht. Der hohe Pegel, welcher einen negativen Fehler darstellt, wird an der Leitung 209 aufrechterhalten, bis der nächstfolgende Phasenvergleich erfolgt Die Leitung 209 ist mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 22 verbunden.

Die Einzelheiten des Betriebs des Phasenkomparator werden noch beschrieben. Der an der Leitung 64 ankommende Neben-Synchronisierungsimpuls schaltet das Flip-Flop 184 derart, daß an der Leitung 184 ein hoher Pegel, aber an der Leitung 188 ein niedriger Pegel gebildet wird. Das Flip-Flop 190 bleibt in seinem rückgesetzten Zustand und deshalb ist an der Leitung 192 ein hoher Pegel und an der Leitung 194 ein niedriger Pegel vorhanden. Da beide Eingänge am UND-Tor 196 einen hohen Pegel aufweisen, erscheint an der Leitung 198 ein Ausgang, welcher auf die Leitung 200 eingespeist wird, um die Setzung des Flip-Flops 202 zu bestätigen. Ein Setz- oder 1-Ausgang am Flip-Flop 202

erzeugt ein Signal negativer Polarität an der Ausgangsleitung 209.

Gleichzeitig gelangt der hohe Pegel vom UND-Tor 1% durch einen ODER-Kreis 204 und wird als Phasenfehlersignal an die Ausgangsleitung 208 übertragen.

Wenn der verzögerte Haupt-Synchronisierungsimpuls an der Leitung 176 ankommt, setzt er das Flip-Flop 190, wodurch der Eingang 192 des UND-Tors 196 gesperrt wird. Durch diesen Vorgang fallen die Leitungen 198 und 208 auf ihren unteren Pegel und der Phasenfehlerausgang verschwindet damit. Am UND-Tor 206 wird kein Ausgang erhalten, da der Eingang auf der Leitung 188 bereits auf einem niedrigen Pegel lag, da das Flip-Flop 184 gesetzt war. Das Flip-Flop 202 ändert seinen Zustand nicht, sondern setzt die Aussendung eines negativen Fehlersignals zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler fort, bis die nächste Phasenmessung beginnt.

Etwa 250 Mikrosekunden nach dem Eintreffen des Hauptimpulses gelangt ein Impuls vom Ausgang des integrierten monostabilen Multivibrators 88 (F i g. 3) zur Leitung 207 und setzt dadurch gleichzeitig die Flip-Flops 184 und 190 zurück, durch welchen Vorgang keine Ausgänge an den UN D-Toren 206 oder 196 entstehen. Der Phasen- oder Synchronisierungsfehler wurde daher gemessen und mit einem Signal negativer Polarität dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler zugeführt und der Phasenkomparator steht nunmehr für den nächsten Eingang bereit.

Ein positiver Phasenfehler tritt auf, wenn der verzögerte Haupt-Synchronisierungsimpuls vor dem Neben-Synchronisierungsimpuls eintrifft. In diesem Falle ist die Betriebsweise des !Comparators sehr ähnlich. Jedoch wird zunächst das Flip-Flop 184 nicht gesetzt, so daß das Flip-Flop 202 rückgesetzt wird, um auf der Leitung 210 einen hohen Pegel herzustellen, welcher einer positiven Polarität entspricht. Das Phasenfehlersignal wird an der Leitung 208 in der vorangehend beschriebenen Weise erzeugt.

Das Schaltbild des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 22 ist in F i g. 6 dargestellt. Der Zähler nimmt als Eingang das vom Phasenkomparator 28 erzeugte Fehlersignal auf, speichert diesen Fehler mit hoher Geschwindigkeit (6,176 MHz) und berichtigt den Fehler in Stufen von 162 Nanosekunden mit niedriger Geschwindigkeit (8 kHz) durch Aussendung geeigneter Signale zur Rückstelleinrichtung 20 des Impulslage-Steuerzählers.

Es wird nun der Betrieb des Vorwärts-Rückwärts-Zählers beschrieben. Es sei angenommen, daß die Speicherelemente 212,214,216 und 218 des Zählers alle einen 0- oder rückgesetzten Ausgangszustand aufweisen, was den Ausgang 0000 darstellt. In diesem Falle sind alle vier Eingänge eines UND-Tors 220 auf hohem Pegel, so daß der Ausgang des UND-Tors sich auf hohem Pegel befindet, aber der Ausgang des Inverters 222 auf niedrigem Pegel, d. h. die Bedingung »nicht Null« (0000) ist nicht erfüllt. Der niedrige Ausgang des Inverters 222 wird über eine Leitung 224 zu den Eingängen 226 und 228 der UND-Tore 34 und 32 geführt, die auch in Fig.2 dargestellt sind..: Die Ausgangsleitungen 234 und 236 weisen daher einen niedrigen Pegel auf und keine Steuersignale werden von der Zählerrückstell-Steuereinrichtung 20 erhalten, und der Steuerzähler 12 arbeitet normal, d. h, er weist einen Teilungsmaßstab von N auf oder teilt durch N, wobei N im gewählten Beispiel 772 beträgt.

Nun sei angenommen, daß der Phasenkomparator 28 eine Phasenfehlermessung beendet hat und den Fehler über die Leitung 208 an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler weitergibt. Dieser Fehlerimpuls wird dem Eingang 238 eines UND-Tors 240 zugeführt Da alle Flip-Flops 212—218 sich in ihrem 0-Zustand befinden, ist der Ausgang des UND-Tors 242 auf niedrigem Pegel und der Ausgang des Inverters 244 auf hohem Pegel, wodurch ein weiterer Eingang 246 des UND-Tors 240 getriggert wird. Die 6,176-MHz-Zeitgeberirnpulse werden dem dritten Eingang 248 des UND-Tors 240 zugeführt Die Zeitgeberimpulse erscheinen daher auf der Leitung 250 als eine Reihe von Vorwärts-Zählimpulsen. Ist beispielsweise der Phasenfehler 324 Nanosekunden, so würden zwei Impulse durch das UND-Tor 240 hindurchtreten. Beträgt der Fehler 2,42 Mikrosekunden oder mehr, so würden 15 Impulse durch das UND-Tor 240 treten. Die Flip-Flops 212 bis 218 des Vorwärts-Rückwärts-Zählers zählen die Anzahl der Eingangsimpulse auf der Leitung 215 bis fünfzehn. Wenn die Zählerelemente den 1110-Zustand erreichen, erreicht der Ausgang des UND-Tors 242 einen hohen Pegel und der Ausgang des Inverters 244 einen niedrigen Pegel, wodurch das UND-Tor 240 gesperrt wird. Auf diese Weise wird eine »Überlaufen« der Flip-Flops 212 bis 218 vermieden, was zu einer fehlerhaften Fehlerspeicherung führen würde.

Der gemessene Phasenfehler ist nunmehr gespeichert Zu Beginn der Speicherung stellt das Fehlersignal in der Leitung 208 auch ein Flip-Flop 252 zurück. Ein Bestätigungssignal vom Schaltkreis 36 zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung erscheint an der Leitung 132, um zu bestätigen, daß der gespeicherte Fehler vorhanden ist und setzt das Flip-Flop 252. Das Setzen dieses Flip-Flops gestattet eine Umstellung auf Rückwärtszählung. Der Zählzustand der Multivibratoren 212 bis 218 ist »nicht Null« (0000), so daß der Ausgang des Inverters 222 hoch ist Ferner erscheint entweder ein Signal positiver Polarität an der Leitung 210 oder ein Signal negativer Polarität an der Leitung 209. Daher sind alle drei Eingänge des UND-Tors 34 oder des UND-Tors 32 auf hohem Pegel, um entweder auf der Leitung 234 oder 236 einen Ausgang zu erzeugen. Zu keiner Zeit sind die drei Eingänge an beiden UND-Toren auf hohem Pegel.

Ein hoher Pegel an der Ausgangsleitung 236 des UND-Tors 34 liefert der Rückstell-Steuereinrichtung des Impulslage-Steuerzählers den Befehl, eine Teilung durch (N + 1) vorzunehmen. In ähnlicher Weise liefert ein hoher Pegel an der Leitung 234 am Ausgang des UND-Tors 32 der Steuereinrichtung den Befehl, eine Teilung durch (N — 1) vorzunehmen. So oft der Impulslage-Steuerzähler 12 eine Teilung durch (N — 1) oder (N+ 1) vornimmt, gelangt der resultierende Rückstell-Ausgangsimpuls auf die Leitung 254, über Eingang 256 durch das UND-Tor 258, um auf der Leitung 260 als Ruckwärts-Zählimpuls zu erscheinen, der dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler zugeführt wird. Jeder Impuls in der Leitung 260 verringert den im Vorwärts-Rückwärts-Zähler gespeicherten Fehler um 1 Bit Dieser Vorgang dauert an, bis der gesamte Fehler aus den Flip-Flops 212 bis 218 ausgelesen ist, d. h. bis der Zustand'0000 erreicht ist Der Ausgang des UND-Tors 32 oder 34 fällt auf niedrigen Pegel und der Impulslage-Steuerzähler 12 kehrt zum normalen Teilungsmaßstab N zurück. Die Zählerlogik des Vorwärts-Rückwärts-Zählers steht nunmehr für den nächsten Eingang vom Phasenkomparator auf der Leitung 208 bereit.

Ein Phasenvergleich wird alle (2 Td + a) Sekunden gemacht. Für einen Sechsstunden-Satelliten beträgt (2 Td + a) etwa 100 Millisekunden und für einen synchronen Satelliten (2 Td + a) etwa 300 Millisekunden. 100 Millisekunden stellen 800 Zeitrahmen zu je 125 Mikrosekunden dar. Da ein Maximum von 15 Bits im Vorwärts-Rückwärts-Zähler gespeichert werden kann und ein Fehlerkorrekturbit in jeden Zeitrahmen an der Sendeseite der Station gegeben wird, sind lediglich 15 Zeitrahmen erforderlich, um die maximal zulässige Fehlerkorrektur vorzunehmen. Daraus folgt, daß sich der Vorwärts-Rückwärts-Zähler immer im 0000-Zustand befindet und bereit steht, für jeden Ausgang des Phasenkomparators einen Phasenfehler zu speichern.

Wird vom Vorwärts-Rückwärts-Zähler ein irrtümlieher Fehler gespeichert, so werden keine falschen Fehlerkorrekturen auf die Rückstell-Steuereinrichtung 20 des Impulslage-Steuerzählers gegeben. Die Fehlerhaftigkeit des gespeicherten Fehlers wird durch den Schaltkreis zur Feststellung des Verlusts der Synchronisierung bestimmt und an die Leitung 132 wird kein Bestätigungssignal abgegeben, um das Flip-Flop 252 zu setzen. Statt dessen gelangt ein Unterbrechungssignal auf der Leitung 134 zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler, um die Flip-Flops 212 bis 218 des Zählers auf den 0000-Zustand rückzusetzen.

Der Impulslage-Steuerzähler 12 ist in F i g. 7 dargestellt. Die Aufgabe des Zählers 12 besteht darin (1), Steuersignale für alle Vorgänge auf der Sendeseite des TDMA-Nachrichtensystems zu erzeugen, (2) die automatische Zeitlage oder Phasensteuerung aller Sender-Zeitsteuer-Ausgangssignale mittels elektronischer Befehle aus zwischengeschalteten Untereinheiten vorzunehmen, um eine normale Synchronisierung aufrechtzuerhalten, und (3) große, aber genaue einmalige Phasenverschiebungen mittels äußerer, von Hand eingegebener Befehle durchzuführen, um die einleitende Zutrittssynchronisation zu ermöglichen.

Der Steuerzähler 12 bildet letztlich die gesendeten Impulse und steuert die zeitliche Lage dieser Impulse, so daß die richtige Schachtelung im Satelliten erfolgt. Der Betrieb des Steuerzählers 12 und der zu seiner Steuerung erforderlichen Schaltkreise wird anschließend beschrieben.

Der normale, mit einer Teilung durch N arbeitende Betrieb des Steuerzählers wird . nun erklärt. Es sei angenommen, daß am Eingang 270 des UND-Tors 272 ein hoher Pegel auftritt. Daher gelangen die dem Eingang 274 zugeführten 6,176-MHz-TaktimpuIse durch das UND-Tor 272, und die Zählung dieser Impulse erfolgt in den Dekadenzählern 276, 278 und 280. Ein paralleler Betrieb aller Dekadenzähler wird mittels einer schnellen Übertraglogik erzielt. Alle Stellungen der drei Dekadenzähler 276, 278 und 280 werden einmalig durch entsprechende Dekodiervorrichtungen 284, 286 und 288 dekodiert. Ein Ausgang einer jeden Dekodiervorrichtung wird zu den vier Eingängen von UND-Toren 290 zugeführt. Die Anzahl der erforderlichen Tore 290 hängt von der Anzahl der in der Impulserzeugung verwendeten Steuersignale ab. Mit einer derartigen Anordnung kann jeder Zeitpunkt relativ zu dem Zeitpunkt, in dem sich alle Dekadenzähler im 0000-Zustand befinden und der ein Vielfaches eines Bits darstellt, nach Belieben am Ausgang dieser UND-Tore erzeugt werden. Ist es beispielsweise erwünscht, den örtlichen Sender der Station 56,509 Mikrosekunden nach dem 0000-Zustand einzuschalten, so würde eine Zählung / von 349 Bits ausgewählt. Das Produkt 349 · 162 entspricht 56,509 Mikrosekunden. Eines der UND-Tore 290, beispielsweise das UND-Tor 2%, würde einen seiner vier Eingänge mit dem Ausgang »drei« der Dekodiervorrichtung 288 verbunden haben, einen anderen Eingang mit dem Ausgang »vier« der Dekodiervorrichtung 286 und einen anderen Eingang mit dem Ausgang »acht« der Dekodiervorrichtung 284. Der vierte Eingang eines jeden UND-Tors ist der 6,176-MHz-Zeitgeberimpuls. Kurz, nachdem der 348. Impuls durch das UND-Tor 272 tritt, erreichen die drei Dekodiervorrichtungseingänge am UND-Tor 296 gleichzeitig einen hohen Pegel und behalten diesen während einer Bitzeit bei. Während der Bitzeit gelangt der Zeitgeberimpuls Nr. 349 zum vierten Eingang des UND-Tors 2% und erscheint an der Ausgangsleitung 298 als Sendebefehl, um den örtlichen Stationskanal einzuschalten und die Sendung der Impulse einzuleiten. Kein Zeitgeberimpuls mit einer anderen Nummer als 349 tritt durch das UND-Tor 296 während eines einzigen Zyklus des Steuerzählers 12. Falls es gewünscht wird, die Sendezeit zwischen zwei ganzzahligen Bitzeiten einzuleiten, so kann der Ausgang eines der vier UND-Eingänge beispielsweise von 296 durch eine einstellbare Verzögerungsleitung, beispeilsweise die Verzögerungsleitung 300, geschickt werden, welche eine maximale Verzögerung von einem Bit oder 162 Nanosekunden aufweist.

Obwohl die Dekodiervorrichtungen 284,286 und 288 eine maximale Anzahl von 1000 Ausgangskombinationen aufweisen, werden nur so viele UND-Tore 290 benötigt wie erforderlich sind, um alle Sendezeitsteuersignale zu steuern. Ferner können zwei derartiger UND-Tore und ein Flip-Flop miteinander verbunden sein, um ein Steuersignal zu erzeugen, das mehrere Bits breit ist, falls dies gewünscht werden sollte.

Im normalen Betrieb werden keine Phasenkorrekturen vorgenommen; hier veranlaßt die Rückstell-Steuereinrichtung 20 den Steuerzähler 12 alle 772 Eingangsimpulse einen neuen Zyklus zu beginnen und erzeugt dadurch alle 125 Mikrosekunden (Rahmenzeit Tf) periodische Zeitsteuerausgänge an jedem der Tore 290. Die Impulse werden deshalb normalerweise alle 125 Mikrosekunden abgegriffen und gesendet. Falls die Rückstell-Steuereinrichtung den Steuerzähler 12 veranlaßt, eine Teilung durch (N + 1) = 773 während y Zeitrahmen durchzuführen, so wäre die Phase der (y + I)-ten Impulsreihe um y χ 162 Nanosekunden relativ zur ursprünglichen Phase verschoben worden. Jeder dieser y Zeitrahmen wäre 125,162 Mikrosekunden lang. Jedoch die folgenden Zeitrahmen bis zur nächsten Phasenkorrektur würden eine Länge von 125 Mikrosekunden aufweisen. In ähnlicher Weise werden bei einer Teilung durch (N — 1) = 771 Impuls-Phasenkorrekturen in der umgekehrten Richtung vorgenommen, indem y Zeitrahmen mit einer Länge von 124,838 Mikrosekunden erzeugt werden. Ein einmaliger Steuerbefehl verursacht, daß ein einzelner Rahmen eine Länge von X Bits aufweist, wobei 3 ^ X < 999, welcher Steuerbefehl über die Erfassungssteuerung 18 eingegeben werden kann. Daher kann eine einzige Phasenkorrektur die Phase der Impulse in die berechnete Stellung bezüglich des empfangenen Haupt-Impulses bringen, um eine erste Synchronisation zu erzielen.

Die Schaltkreise, durch welche die Größen (N + 1), (N- 1) und X bestimmt werden, sind anschließend beschrieben.

Das logische Diagramm der Rückstell-Steuereinrichtung 20 ist in F i g. 8 dargestellt. Die Betriebsweise der

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Rückstell-Steuereinrichtung wird für jeden der drei Betriebszustände beschrieben.

Betriebszustand I: Ausgangssteuerung zur Erzielung einer Teilung durch N. Es sei angenommen, daß (N+ A}-, (N-I)- und ^-Steuerbefehle nicht an der Rückstell-Steuereinrichtung vorliegen. Infolgedessen besitzen die Leitungen 302,304 und 306 einen niedrigen logischen Pegel. Daher ist zumindestens ein Eingang für beide UND-Tore 308 und 310 auf einem niedrigen Pegel und wird an den Toren kein Ausgang erhalten. Das UND-Tor 312 läßt das geeignete Ausgangssteuersignal in der nachfolgend beschriebenen Weise hindurchtreten.

Die Ausgänge der beiden Inverter 314 und 316 heben den Ausgang- oder ODER-Kreis 318 an und heben damit den Ausgang 320 des UND-Tors 312 an. Da die Erfassung noch nicht begonnen hat, befindet sich das Flip-Flop 322 im rückgesetzten Zustand und hat die Leitung 324 einen hohen Pegel. Daher ist auch der Eingang 326 des UND-Tors 312 auf einem hohen Pegel. Die verbleibenden Eingänge des UND-Tors 312 sind die dekodierten Ausgänge 700, 070 und 000, welche vom Steuerzähler 12 jeweils an die Leitungen 328, 330 und 332 gelangen. Daraus folgt, daß kurz nachdem der 770. Impuls durch das UND-Tor 272 zu den Dekadenzählern 276, 278 und 280 gelangt, diese Leitungen 328,330 und 332 gleichzeitig einen hohen Pegel erreichen, um ein Ausgangssignal am UND-Tor 312 zu erzeugen.

Dieser Ausgang gelangt durch einen ODER-Kreis, um einen monostabilen 1-Bit-Multivibrator 336 zu triggern, und das Flip-Flop 338 rückzusetzen. Das Rücksetzen des Flip-Flops 338 verursacht ein Absinken des Eingangs 270 des UND-Tors 272 auf einen niederen Pegel und eine Blockierung der Zeitgeberimpulse vom Steuerzähler 12. Die Verzögerung von einem Bit des monostabilen Multivibrators 336 verursacht das Erscheinen eines Impulses an der Leitung 340, welcher mit dem 772. Zeitgeberimpuls in Phase oder nahezu in Phase ist. Der Impuls an der Leitung 340 stellt die Dekadenzähler 276,278 und 280 zurück. Der Impuls an der Leitung 340 setzt auch das Flip-Flop 338 und triggert dadurch erneut das UND-Tor 272, wodurch ermöglicht wird, daß Zeitgeberimpulse dem Steuerzähler zugeführt werden. Der 773. Zeitgeberimpuls verursacht die erste Zählung im neuen Zyklus des Steuerzählers und ist daher der erste Zeitgeberimpuls des neuen Zyklus. Durch den gleichen Vorgang erfolgt alle TV = 772 Eingangsimpulse ein erneuter Zyklus des Zählers.

Betriebszustand II: Die Ausgangssteuerung verursacht am Steuerzähler eine Teilung durch (N + 1) oder (N- 1).

Am Vorwärts-Rückwärts-Zähler tritt entweder ein (N + I)- oder (N- 1)-Steuerbefehl auf, wenn am Zähler eine Phasenkorrektur vorgenommen werden muß. Da der (N- 1)-Steuerbefehl im wesentlichen einem (N + 1)-Steuerbefehl entspricht, abgesehen vom positiven oder negativen Korrektursinn, wird im einzelnen nur die Ausführung des (N + 1)-Steuerbefehls beschrieben. Es sei angenommen, daß ein (ΛΛ+ 1)-Steuerbefehl an der Leitung 236 auftritt, d. h, die Leitung 236 ist hoch, und die Leitungen 304 und 306 sind niedrig. Der hohe Pegel an der Leitung 236 und der hohe Pegel an der Leitung 324, welche vom Rücksetz-Ausgang des Flip-Flops 322 herrührt, triggern die beiden unteren Eingänge des UND-Tors 308. Die UND-Tore 312 und 310 werden durch den niedrigen Pegel an den Leitungen 234 und 320 gesperrt. Sobald der Steuerzähler 12 die Zählung 771 erreicht, nehmen die Leitungen 328, 330 und 344 einen hohen Pegel an und erzeugt das UND-Tor 308 an der Leitung 346 einen Ausgang. Wie bereits erläutert wurde, triggert der resultierende Ausgang vom ODER-Tor 334 den monostabilen Multivibrator 336 und setzt das Flip-Flop 338 zurück, so daß beim 773. Zeitgeberimpuls ein Löschenimpuls an der Leitung 340 auftritt. Der 774. Zeitgeberimpuls ist der erste Zeitgeberimpuls für den nächsten Zyklus und der Zähler hat eine Teilung durch (N + 1) = 773 vorgenommen.

Auf Grund des gleichen Verfahrens wird eine Teilung durch (N- 1) = 771 vorgenommen, wenn an Stelle eines (N + 1) Steuerbefehls ein (N- 1)-Steuerbefehl gegeben wurde.

Da der Steuerzähler-Löschenimpuls an der Leitung 340 den 8 kHz Rückwärts-Zählimpuls für den Vorwärts-Rückwärts-Zähler darstellt, ist die Zeiteinstellung der (N+ I)-und (N- 1 ^Steuerbefehle derart, daß sich diese Steuerbefehle während einer beliebigen Rückstellperiode nicht ändern. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die am Zähler vorgenommene Anzahl von Bitkorrekturen genau der ursprünglich vom Vorwärts-Rückwärts-Zähler gespeicherten Anzahl entspricht.

Betriebszustand III: Teilung durch X; Erfassungssteuerung.

Die Vorgänge in diesem Betriebszustand sind jenen in (N + 1)-Zustand sehr ähnlich, mit der Ausnahme, daß eine Torschaltung zwecks Feststellung, ob sich der Steuerzähler im (X — 2)-Zustand befindet und ob die Erzeugung eines folgenden Steuersignals über den ODER-Kreis 334 erfolgt, mittels der Erfassungssteuerung 18 durchgeführt wird. Der monostabile Multivibrator 336 und das Flip-Flop 338 steuern den Steuerzähler in solcher Weise, daß er bei der Zählerstellung X zurückgestellt wird. Die UND-Tore 308, 310 und 312 sind durch den niedrigen Pegel an der Leitung 324 in der Erfassungssteuerung gesperrt, wodurch sichergestellt wird, daß eine normale Teilung nicht stattfinden kann, wenn eine Teilung um Xeingeleitet wurde.

Die Erfassungssteuerung 18 ist auch in Fig.8 dargestellt. Es sei angenommen, daß der Steuerzähler 12 mit einem Teilverhältnis von N, (N + 1) oder (N-I) arbeitet. Durch Berechnung wurde festgestellt, daß der Steuerzähler für einen Zyklus eine Teilung X vornehmen sollte, um die erste Sendeeinstellung für den ersten Zutritt der Impulseinleitung in den der Station zugeordneten Zeitbereich zu korrigieren. Die Zahl (X - 2) würde dann an den Wählerscheiben 350, 352 und 354 eingestellt (diese Verschiebung um zwei Bit ist ein Merkmal einer tatsächlich gebauten Erfassungssteuerung). Der Betätigungsschalter 356 wird nun gedrückt, um über einen Schmitt-Triggerkreis 358 ein Flip-Flop 360 einzustellen. Der Ausgang 1 des Flip-Flops 360 triggert den Eingang 362 eines UND-Tors 364, so daß der nächste Löschenimpuls an der Leitung 340 vom Multivibrator 336 durch das UND-Tor 364 tritt und das Flip-Flop 322 setzt. Der 1-Ausgang des Flip-Flops 322 hebt den Eingang 366 des UND-Tors 368 an. Erreicht der Steuerzähler den Wert (X — 2), so wird dieser Umstand mittels der Wählerscheibenschalter 350, 352 und 354 übertragen. Am UND-Tor 368 entsteht ein Ausgang, da alle vier Eingänge desselben hohen Pegel aufweisen. Der resultierende Impuls in der Leitung 306 löscht den Steuerzähler beim ΛΓ-ten Zeitgeberimpuls.

Der Löschenimpuls an der Leitung 340, welcher durch

das UND-Tor 364 hindurchtrat, um das Flip-Flop 322 zu setzen, setzt ferner das Flip-Flop 360 zurück. Der Ausgang des UND-Tors 368 setzt ferner das Flip-Flop 322 zurück. Diese Vorgänge stellen sicher, daß für eine einzige Betätigung des Betätigungsschalters 200 nur ein einziger Zyklus mit einer Teilung durch X vorhanden ist. Wie ersichtlich, könnte X jede beliebige Zahl zwischen 3 und 999 darstellen; daraus folgt, daß positive

Phasenkorrekturen, weiche so groß wie 227 Bits oder 36,76 Mikrosekunden bzw. negative Korrekturen von einer Größe von 769 Bits oder 124,5 Mikrosekunden erfolgen können. Dieser Bereich ist größer als die 125 Mikrosekunden betragende Rahmenzeit und daher wird ein einziger Steuerbefehl den Zähler in jede gewünschte Phasenlage bringen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Synchronisieren einer Nebenstation mit einer Hauptstation in einem TDMA-Satelliten-Nachrichtensystem, bei dem mehrere Erdstationen zu einer umlaufenden Satelliten-Relaisstation Impulse aussenden, die aus Bit-Signalen bestehen und von der Relaisstation zu den Bodenstationen zurückgeschickt werden, jeder Bodenstation ein Zeitbereich innerhalb des Satellitenrahmens zugewiesen ist, der Impuls jeder Bodenstation ein Synchronisierungssignal enthält, eine der Bodenstationen als Hauptstation und die anderen als Nebenstationen arbeiten, in jeder Nebenstation sowohl das Kennwort der Hauptstation als auch das eigene Kennwort erfaßt wird und daraus entsprechende Haupt- und Nebensynchronisierungsimpulse abgeleitet werden, ein Hauptsynchronisierungsimpuls eine Zeitspanne verzögert wird, die gleich der Anzahl von Zeitbereichen zwischen dem Zeitbereich der Hauptstation und dem der Nebenstation zugewiesenen Zeitbereich ist, die Phasen des Nebensynchronisierungsimpulses und des verzögerten Hauptsynchronisierungsimpulses zur Erzeugung eines die Phasendifferenz anzeigenden Fehlersignals verglichen werden und die Aussendung eines Impulses von der Nebenstation einmal innerhalb jedes Zeitrahmens mittels eines Steuerzählers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt der Aussendung des Impulses dadurch verändert wird, daß die Periode des Steuerzählers in Abhängigkeit von dem gespeicherten Fehlersignal verändert wird, wodurch der Zeitpunkt der Aussendung des impulses der Nebenstation derart verändert wird, daß der Impuls in dem zugeordneten Zeitbereich erscheint.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode des Steuerzählers innerhalb aufeinanderfolgender Zeitrahmen jeweils um ein Bit pro Zeitrahmen verändert wird, bis der Impuls der Nebenstation in dem zugeordneten Zeitbereich erscheint.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Phasen des Nebensynchronisierungsimpulses und des verzögerten Hauptsynchronisierungsimpulses jeweils einmal innerhalb (2 Td+a) Sekunden durchgeführt wird wobei Td die Zeit ist, die ein Impuls für den Weg von der Nebenstation zu dem Relaissatelliten benötigt und a größer als Null ist, der Nebensynchronisierungsimpuls und der Hauptsynchronisierungsimpuls, deren Phasen verglichen werden, innerhalb des gleichen Zeitrahmens auftreten, das Nichtauftreten eines Haupt- oder Nebensynchronisierungsimpulses erfaßt wird und beim Nichtauftreten der genannten Synchronisierungsimpulse der Sender der Nebenstation abgeschaltet wird.

4. Synchronisierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Korrekturmaß-Schaltkreis, der einmal innerhalb jeweils (2 Td+a) Sekunden ein aus einem Haupt- und Nebensynchronisierungsimpuls bestehendes Paar von Synchronisierungsimpulsen auswählt, mit einem damit verbundenen Phasenkomparatör und mit daran angeschlossenen Einrichtungen zum Steuern des Sendezeitpunktes der Nebenstation, gekennzeichnet durch eine zur Feststellung des Verlustes der Synchronisierung dienende Vorrichtung (36), die mit dem Korrekturmaß-Schaltkreis (24) verbunden ist und die Abwesenheit eines Neben- oder Hauptsynchronisierungsimpulses feststellt ·

.

5. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 4, .dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36)

■ zur Feststellung des Verlustes der Synchronisation den Korrekturmaß-Schaltkreis (24) veranlaßt, ein zugeordnetes Paar von Synchronisierungsimpulsen in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen zu suchen, wenn ein zugeordnetes Impulspaar nicht im gleichen Zeitrahmen gefunden wird.

6. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36) zur Feststellung des Verlustes der Synchronisation den Sender der Bodenstation abschaltet, wenn eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Zeitrahmen vorübergehen, ohne daß die Auswahl eines zugeordneten Paares von Haupt- und Nebensynchronisierungsimpulsen erfolgt ist.

7. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung (26), die zwischen dem Korrekturmaß-Schaltkreis (24) und dem Phasenkomparator (28) liegt und einen ausgewählten Hauptimpuls für eine Zeitspanne verzögert, die gleich der Anzahl der Zeitbereiche zwischen dem Zeitbereich der Hauptstation und dem der Nebenstation zugeordneten Zeitbereich ist, wobei ein Zeitbereich sowohl in seiner Länge als auch in seiner Lage innerhalb des Zeitrahmens veränderlich ist, und der Phasenkomparator (28) ein Fehlersignal erzeugt, das der Zeitdifferenz zwischen dem ausgewählten Nebenimpuls und dem ausgewählten verzögerten Hauptimpuls entspricht.

8. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12,14, 20, 22) zum Steuern des Sendezeitpunktes mit dem Phasenkomparator (28) verbunden ist und auf das Fehlersignal anspricht, um die Sendezeit der Nebenstation um ein Bit pro Zeitrahmen während aufeinanderfolgender Zeitrahmen zu verstellen, bis das Fehlersignal Null wird.

9. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12,14, 20, 22) zur Steuerung des Sendezeitpunktes der Nebenstation einen Steuerzähler (12) für die Lage des Impulses aufweist sowie einen rückstellbaren Vorwärts-Rückwärts-Zähler (22) zum Speichern des Fehlersignals und eine Zählerrückstell-Steuereinrichtung (20) zur Bestimmung des Teilungsmaßstabes des Steuerzählers, wobei die Zählerrückstell-Steuereinrichtung (20) zwischen dem Steuerzähler (12) für die Lage des Impulses und dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler (22) geschaltet ist

10. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch

9, dadurch gekennzeichnet, daß die normale Periode des Impulslage-Steuerzählers einen Zeitrahmen beträgt

11. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch

10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern des- Sendezeitpunktes UND-Tore (32, 34) aufweist, welche auf eine Phasendifferenz einer Polarität ansprechen, um die Periode des Impulslage-Steuerzählers um ein Bit zu verkleinern und welche auf eine Phasendifferenz der entgegengesetzten Polarität ansprechen, um die Periode des Impiilslage-Steuerzählers um ein Bit zu erhöhen.

12. Synchronisierungsvorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Erfassungssteuervorrichtung (18) zur Änderung der Periode des Impulslage-Steuerzählers auf einen beliebigen gewünschten Wert während eines einzigen Zählzyklus und zur Rückstellung des Impulslage-Steuerzählers auf seine normale Periode.