Für die Informationübertragung mittels Wellen werden in der Regel starr feststehende Trägerfrequenzen genutzt, wobei die Qualität und Geschwindigkeit der Übertragung häufig durch Störeinflüsse in der Übertragungsstrecke beeinträchtigt wird.

Reale Übertragungskanäle können sehr unterschiedlich beschaf- fen sein, unterschiedliche Übertragungseigenschaften aufwei- sen, zu denen lineare und nichtlineare Verzerrungen, zeitlich konstante und zeitvariante Einflüsse sowie additive Störungen wie Rauschen ("Noise"), Einflüsse fremder Signale u. a. m. ge- hören können. Bei Multiträgersystemen und bei der Übertragung durch gedächtnisbehaftete Übertragungskanäle bildet zudem die Intersymbol-Interferenz (ISI) ein besonderes Problemfeld. Die Übertragungseigenschaften resultieren somit aus einer Fülle unterschiedlicher Effekte und Mechanismen, die auf vielfältige Weise zusammenwirken können.

Ein komplexes Problem bildet insbesondere die (oftmals zeitva- riable) Mehrwegausbreitung ("Multipath Propagation"). Sie tritt beispielsweise bei der Übertragung durch inhomogene Me- dien, in strukturierte Ubertragungsräumen etc. auf, in denen das gesendete Signal von diversen Grenzflächen reflektiert und/oder an Kanten gebeugt oder gestreut werden kann. Das Sig- nal trifft dann nicht nur auf dem direkten Verbindungsweg (di- rekter Pfad), sondern gleichzeitig bzw. zeitlich versetzt ("Time Delay Spread"bzw. insgesamt"Delay Spread") mit unter- schiedlicher Dämpfung auch über verschiedene Umwege beim Emp- fänger ein (Mehrfachempfang). Abgesehen von der unterschiedli- chen Länge können die einzelnen Pfade aufgrund ihrer jeweili- gen Geometrie und/oder individuellen physikalischen Beschaf- fenheit den betreffenden Signalanteilen unterschiedliche Ver- änderungen aufprägen (unterschiedliche Dämpfung, nichtdetermi- nistische und/oder deterministische interne Phasenverschiebun- gen u. a. m.). Diese einzelnen Anteile werden als Mehrwegekompo- nenten ("Multipath Arrivals", Echos) bezeichnet. Jede dieser Mehrwegekomponenten bringt somit ihre eigene Geschichte zum Empfänger mit, wo sie sich überlagern. Die Überlagerung der Mehrwegekomponenten kann im Empfangsbereich zu örtlich und zeitlich schwer vorherbestimmbaren Verzerrungen, Amplituden- schwankungen und Phasenverschiebungen führen (Schwund, Fa- ding), im ungünstigsten Fall auch zur Auslöschung des Signals.

Dieser Effekt wirkt sich insbesondere auch bei zeitvarianten Übertragungsbedingungen sowie bei der Verwendung mobiler Sen- de-und Empfängersysteme nachteilig aus. Hier ist der Schwund oftmals frequenzselektiv und zeitselektiv, die Übertragungs- funktion meist nicht deterministisch bestimmbar.

In der Nachrichtentechnik sind zahlreiche Methoden bekannt, mittels derer versucht wird, die o. g. Störungen zu minimieren und/oder-empfängerseitig zu kompensieren. Aus dem umfangrei- chen Maßnahmekatalog seien drei Hauptkategorien genannt : An- tennensysteme, empfängerseitige Signalaufbereitung mittels Entzerrer, sowie spezielle Modulationsverfahren.

Sofern es die Ubertragungsbedingungen bzw. Systemvorgaben zu- lassen, kann das Problem der Mehrwegeausbreitung durch Richt- funk und/oder winkelselektive Empfangsantennen abgemildert werden. Beim Richtungssenden versucht man, nach Möglichkeit nur einen bestimmten, typischerweise den direkten Pfad anzu- regen, auf den dann die Sendeenergie konzentriert wird. Beim Richtungsempfang versucht man hingegen, unerwünschte Mehrwe- geanteile auszublenden bzw. mittels einer Vielzahl speziell verschalteter Empfangselemente so zu überlagern, dass sie sich gegenseitig auslöschen (mit anderen Worten die Energie der betreffenden Signalanteile vernichtet wird) und möglichst nur eine Mehrwegekomponente des Nutzsignals übrig bleibt.

Dieser Signalanteil wird entsprechend verstärkt. Durch das Abgreifen des Empfangssignals an gleichzeitig mehreren Raum- punkten kann ein Antennengewinn erzielt werden. Die Vorteile und Grenzen des empfangerseitigen"Beamformings"lassen sich z. B. anhand der akustischen Datenübertragung unter Wasser veranschaulichen. Auf kurze Distanz konnten hier deutliche Verbesserungen der Empfangsergebnisse erreicht werden. Dazu wurde der Empfänger mit einem Array von Empfangselementen ausgestattet, das über Time Delay Schaltungen eine Eingren- zung und Ausrichtung des Empfangswinkels und damit im gewis- sen Umfang eine Fokussierung auf bestimmte Multipath Arrivals ermöglicht [z. B. Hinton, O. R. et al. : Performance of a sto- chastic gradient adaptive beamformer for sub-sea acoustic communication. Signal processing VII : Theories and applica- tions M. Holt, C. Cowan, P. Grant, W. Sandham (eds.), Euro- pean Association for Signal Processing, 1994 : pp. 1540- 1543.]. Aufgrund der Winkelverhältnisse funktioniert das je- doch nur bei einem ausreichenden Tiefen-Reichweiten- Verhältnis, d. h. in der Regel nur auf kürzere Distanzen und setzt zudem ausreichend stabile Eigenschaften des Ubertra- gungskanals voraus. Für viele Anwendungen (Mobilfunk etc.) sind richtungsabhängige Sende-oder Empfangssysteme schon aufgrund der Größe und des Gewichtes kaum praktikabel bzw. auch als Grundprinzip nicht zielführend. Hier wäre die Rich- tungsabhängigkeit oftmals sogar ein Anwendungshemmnis. Im Ge- genteil, man strebt die Omnidirektionalität der Sender und/oder Empfänger an. Kompaktantennen müssen sich mehr oder weniger auf einen Raumpunkt beschränken.

Eine weitere Möglichkeit der Störbereinigung der Übertragung besteht in der signaltechnischen Aufbereitung der Empfangs- signale ("Signal Processing") im Empfänger.

Generell läuft die Entwicklung zu immer komplexeren Nachbe- reitungsverfahren mit aufwendigen Entzerren ("Equalizer"), PLL und komplizierten Korrekturalgorithmen, die dank der DSP- Technik heute auch immer besser umsetzbar sind. Dem Multi- path-Problem versucht man insbesondere durch adaptive Lauf- zeitenzerrung zu begegnen. Zur Echoentzerrung werden bei- spielsweise Transversalfilter verwendet, in denen die Über- tragungseigenschaften des Nachrichtenkanals mit der Korrela- tionsanalyse bekannter Signalelemente abgeschätzt werden. Da- zu wird üblicherweise aufgrund einer Trainingssequenz ein komplex konjugiertes Signal gebildet und als inverse Übertra- gungsfunktion des Kanals zur Entzerrung mit den nachfolgenden informationsmodulierten Signalsequenzen gefaltet. Bei adapti- ven Systemen wird der Entzerrer im Laufzeitausgleich nachge- stellt ("Feed Forward Equalisation, FFE"). Alle diese Verfah- ren arbeiten im Zeitbereich ("Time Domain"). Folglich ist ei- ne adaptive Entzerrung für Nachrichtenkanäle mit zeitvariab- len Frequenzverwerfungen auf diesem Wege praktisch nicht mög- lich. [Meineke ; Gundlach : Taschenbuch der Hochfrequenztech- nik, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York..., 7.

Aufl., 1992 : H 21.] Aus jüngerer Zeit sind verschiedene Versuche bekannt, dieses Problem durch unterschiedliche Kombinationen von FFE, DFE ("Decision Feedback Equqlizer") und/oder PLL (Phase Locked Loop) höherer Ordnung zu lösen. Trotz des z. T. immensen Struktur-und Verarbeitungsaufwandes sind die Ergebnisse bis- her noch wenig befriedigend. Die adaptive Nachführung der Entzerrer gelingt nicht bzw. nicht schnell genug und/oder nicht präzise genug, wodurch S/N Verluste bei der Entzerrung unvermeidbar sind.

Eine weitere bekannte Methode zur Verbesserung der Übertra- gungsergebnisse in verrauschter Umgebung sowie bei-infolge von Mehrwegeausbreitung, beim Mehrfachzugriff etc.-auftre- tenden Intersymbol-Interferenz-Bedingungen besteht in der Anwendung von Mehrfachmodulationen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die Verfahren zur Signalspreizung (Spread Spectrum Techniques) von Bedeutung, bei denen das modulierte Signal über ein großes Frequenzband gespreizt wird. Dabei be- zieht sich der Begriff"Signalspreizung"oder"Sread Spekt- rum" (SS) sich nicht auf die zu übertragende Information, sondern auf die Trägerstruktur. Aufgrund der großen Bandbrei- te des Sendesignals können mittels der Spread Spektrum- Systeme auch Übertragungskanäle mit vergleichsweise schlech- tem Störabstand belegt werden. Wesentliche Systemeigenschaf- ten sind die Art und Weise der Bandspreizung, die Übertragung des gespreizten Signals sowie die Rücktransformation des ge- spreizten Spektrums in die erwünschte Original-Informations- bandbreite. Je nach Anwendung werden drei grundlegende Modu- lationsverfahren eingesetzt : Direct Sequence-Modulation (DS) auch"Pseudonoise-Verfahren" (PN) genannt, Frequency Hopping- Modulation (FH) und CHIRP-Modulation.

Bekannte Vorteile der SS-Verfahren sind : selektive Adressier- möglichkeit, Vielfachzugriff durch Codemultiplex, Nachrich- tenverschleierung, erhöhte Störunempfindlichkeit, geringe spektrale Leistungsdichte für Signal-oder Abhörschutz, Eig- nung für hochauflösende Entfernungsmessverfahren u. a. m.. Die Nachteile bestehen u. a. in den erhöhten Systemanforderungen und mitunter bereitet auch die Synchronisation von Sender und Empfänger Schwierigkeiten. Verzerrungen aufgrund von Mehrwe- geausbreitungen können zwar deutlich reduziert werden, ver- körpern jedoch immer noch ein Problem.

Im vorliegenden Zusammenhang ist insbesondere die Pulsed FM oder Chirped-Modulation (CHIRP) von Interesse. Sie hat ihre Hauptanwendung in der Radar-und Sonartechnik, wird verschie- dentlich aber auch zu Kommunikationszwecken angewendet. Die Besonderheit besteht in der Verwendung gepulster RF-Signale, deren Trägerfrequenz während einer definierten Pulsbreite ü- ber einen bestimmten Frequenzbereich kontinuierlich fließend verändert bzw. gewobbelt wird.

Chirps ermöglichen eine günstige Energieverteilung über die Bandbreite, was sie robust gegenüber Störungen macht, eine gute Wiedererkennung und eine Verbesserung des S/N-Verhält- nisses (Signal-Rausch-Verhältnis o."Signal-Noise-Ratio").

Ein Vorteil dieser Ubertragungstechnik besteht in der Mög- lichkeit..,. die Sendeleistung bemerkenswert zu reduzieren.

Das Sendesignal kann auf verschiedene Weise erzeugt werden, beispielsweise durch Ansteuerung eines VCO (Voltage Control- led Oszillator) mit einem linearen Spannungshub. Bei den Chirp-Verfahren werden im wesentlichen linear frequenzmodu- lierte (LFM) Pulse, verwendet. Ein Verfahren zur Linearisie- rung von Wobblersystemen, sowie die Bedeutung linearer Chirps insbesondere für die Radartechnik, für Spektrumanaly- satoren u. a. m. ist z. B. im Patent DE 195 27 325 AI beschrie- ben. Interessant ist, dass die Radartechniker spezielle Mar- ker auf die Signale aufbringen, um die Signalanalyse zu verbessern.

Bei der Nachrichtenübermittlung (mittels Schall-, optischer oder HF-Signale) werden hingegen meist uncodierte Chirps ver- wendet, die mittels Chirp Generating Filter bzw. frequenzab- hängige Verzögerungsleitung ("Dispersive Deay Line, DLL") leicht erzeugt werden können. Als Dispersionsfilter werden in der Regel SAW ("Surface Acoustic Wave") Komponenten einge- setzt. Damit ist die Chirp-Konfiguration bautechnisch festge- legt.

Die digitalen Datenübertragung mittels Chirps beinhaltet im wesentlichen die binäre Unterscheidung zwischen On-und Off- Zuständen, wobei die On-Zustände als Chirps gesendet werden.

In US-A-5, 748,670 ist eine Technik beschrieben, nach der man zusätzlich noch zwischen aufsteigenden und absteigenden Chirps unterscheiden kann. Zur Erhöhung der Informationsdich- te lassen sich ggf. noch die Amplitude und/oder die Phasenla- ge der Chirps variieren. Das ändert jedoch nichts am Prinzip, dass die Chirp-Modulation an sich nur eine geringe Variati- onsmöglichkeit der Trägerstruktur bietet, was insbesondere für den Vielfachzugriff in Multi-User-Systemen nachteilig ist.

Bekanntermaßen hat jedes der erwähnten Spread Spektrum Verfah- ren seine spezifischen Vor-und Nachteile. Sie lassen sich je- doch auf vielfältige Weise kombinieren. Mittels hybrider Ver- fahren können gegenüber den Einzelverfahren verbesserte Sys- temeigenschaften erreicht werden, wobei sich der Systemaufwand nicht unbedingt verdoppeln muss. Die bekanntesten Hybridsys- teme sind : Frequency Hopping/Direct Sequence FH/DS bzw. FH/PN, Time Frequency Hopping TH/FH, Time Hopping/Direct Sequence TH/DS, Chirp/FH und Chirp-PN-PSK. Dabei haben z. B. die Chirp- PN-PSK-Systeme durch die PN-Modulation eine große Signalform- vielfalt und durch die Chirp-Modulation eine geringe Degrada- tion bei Mittenfrequenzverschiebungen z. B. durch Doppler-oder Frequenz-Abweichungen zwischen Sender und Empfänger).

Der Vollständigkeit halber sei auch erwähnt, dass bekannterma- ßen im Mobilfunk auch mit Verfahren experimentiert wird, bei denen den auf herkömmliche Weise modulierten Informationssig- nalen eine Präambel von Chirps vorangestellt wird, wobei die- ser"Header"die Synchronisation von Sender und Empfänger er- leichtern soll. Umgekehrt gibt es auch Verfahren, bei denen schmalbandige Header mit konstanter Trägerfrequenz mit nach- folgenden LFM Sequenzen kombiniert werden (zeitliche Aneinan- derreihung von LFM Sequenzen und anderen Signalformen).

Die oben genannten Modulationsverfahren beziehen sich zum größten Teil auf pulsförmige Signale und fallen in die Katego- rie der nicht-kohärenten Ubertragungsmethoden, die gegenüber Störungen besonders robust sind, dafür aber eine Übertragung mit nur vergleichsweise geringer Datenrate ermöglichen. Um den ständig wachsenden Anforderungen bezüglich der Bitraten und des Multi-User-Betriebes gerecht zu werden, müssen jedoch alle Möglichkeiten zur Verbesserung der Kanalauslastung und des Da- tendurchsatzes in Betracht gezogen werden. Bekanntermaßen kann durch die Verwendung von phasenkohärenten Signalstrukturen die Übertragungsgeschwindigkeit von Daten erheblich gesteigert werden, was aufgrund der größeren Störanfälligkeit dieser Sig- nale jedoch auch den zur Signalverarbeitung erforderlichen Aufwand weiter in die Höhe treibt bzw. auch andere und/oder spezielle Zusatzmaßnahmen erfordert.

In Fachkreisen ist bekannt, dass im Mobilfunk auch schon mit längeren, phasenkohärent modulierten Signalen experimentiert wird, die in einer weiteren Modulation mit LFM-Signalen ge- spreizt werden. Letztere erden mittels VCO erzeugt und ohne die für die Chirp-Modulation mittels SAW Filter typische Zeit- spreizung und anschließende Zeitkomprimierung übertragen und anschließend verarbeitet. Die LFM Sendesignale werden ohne zu- sätzlichen Header einzeln nacheinander in vorgegebenen Zeit- fenstern gesendet. Da bei diesem Übertragungsverfahren alle Trägerfrequenzen stets den selben Anstieg haben, liegen die Spuren parallel zueinander, wobei die Zeitfenster so bemessen sein müssen, dass sich die Spuren zwar zeitlich teilweise überlagern können, die laufenden Frequenzbänder jedoch stets sauber voneinander separiert sind. Auf dieser Weise können zu- mindest im HF-Bereich auch schon komplexere Modulationsformen für die Informationscodierung genutzt werden. Mittels der Sweeps wird das Fading reduziert bzw. eliminiert. Bei diesem Verfahren entsteht jedoch im Prozess der Signalaufbereitung ein Problem.

Zum Trennen der Spuren wird das LFM-Empfangssignal zwischen- zeitlich in ein schmales Frequenzband mit Festfrequenzen über- führt und gefiltert. Anhand des gefilterten Signals wird die Übertragungsfunktion abgeschätzt, das gefilterte Signal selbst wird in die Sweep-Form rücktransformiert (um es als Sweep zu entzerren), dann schließlich vom Sweep demoduliert und als schmalbandiges Signal an die Parameteranalyse weitergeleitet.

Eine Quelle für Komplikationen liegt darin, dass das Entzer- rungssignals auf der Grundlage eines zwar schmalbandigen, ins- besondere unter Multipath-Bedingungen (um die es ja schließ- lich geht) jedoch vielschichtig strukturierten Ubertragungs- signals gebildet wird. Im Fall der Mehrwegeausbreitung bein- haltet dieses Signal stets ein ganzes Spektrum von Einzelfre- quenzen. Darauf wird jedoch nicht Bezug genommen. Die Konse- quenz ist jedenfalls, dass beim Potenzieren und anschließendem Wurzelziehen zum Entfernen der informationstragenden Modulati- on ein Frequenz-Mischmasch entsteht, aus dem sich die Übertra- gungsfunktion nicht sauber ableiten lässt. Je mehr Multipath- Anteile und je größer der Delay Spread, desto stärker macht sich dieses Problem bemerkbar. Falls dann die einzelnen Mehr- wegeanteile noch individuelle oder gar zeitvariable Verzerrun- gen (unterschiedliche Doppler-Belastungen usw.) aufweisen, ist das Chaos perfekt. Die Entzerrungsfunktion wird dann aus einem extrem verschmierten Signal gebildet. Diese Fehlerquelle kann insgesamt mit den im Zeitbereich arbeitenden Entzerrern schwerlich behoben werden, das Interferenzproblem wird im we- sentlichen nur verlagert, nicht gelöst.

Bei allen bisher bekannten Verfahren wird die Mehrwegeausbrei- tung als Nachteil betrachtet, und mit allen verfügbaren sig- naltechnischen Mitteln bekämpft, statt die Echos als Parallel- angebot der Natur zu nutzen. Doch dazu müsste man die Mehrwe- geanteile voneinander trennen können. Bei den bisher verwende- ten LFM Trägersignalen waren die Frequenzanstiege zu flach und die Strukturen insgesamt zu unflexibel, um von dieser Möglich- keit Gebrauch zu machen. Verschiedentlich wurde schon der Ein- satz paralleler Ketten von Equalizern erwogen, um gleichzeitig zwei oder mehr Mehrwegekomponenten nutzen und so einen System- gewinn und verbesserte Empfangsergebnisse erzielen zu können.

Uns ist nicht bekannt, ob derartige Versuche jemals praktisch umgesetzt wurden. Jedenfalls ist angesichts des erforderlichen Aufwandes die Kosten-Nutzen-Relation für breitere Anwendungen höchst fragwürdig.

Generell ist die Kommunikationstechnik bemüht, ein möglichst unbeeinflusstes Abbild des Sendesignals (Nutzsignal) zu er- halten. Grundsätzlich werden alle übertragungsbedingten Ver- änderungen als Störungen behandelt und dementsprechend zu re- duzieren, kompensieren bzw. im Idealfall auch vollständig zu eliminieren versucht. Dabei werden auch die Informationen, die das Sendesignal im Prozess der Übermittlung durch die Ubertragungsstrecke aufgenommen hat, verworfen.

Andererseits sendet man jedoch zu Mess-und Ortungszwecken u. a. m. Signale aus, um eben aus den Veränderungen der Signale Informationen über die Umgebung, insbesondere zur räumlich- strukturellen und physikalische Beschaffenheit des Übertra- gungskanals, über dessen Profil und/oder darin enthaltene Ob- jekte, zur Bestimmung von Positionen und Bewegungsparametern, zu extrahieren. Dafür werden in der Regel uncodierte oder mit speziellen Markern versehene Signale verwendet, wobei die Mar- ker als Hilfsmittel für die Signalverarbeitung dienen, keine Informationen im Sinne der Nachrichtenübermittlung sind.

In der Patentanmeldung PCT/DE99/02628, nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht (WO 00/11817), die vollständig durch Bezugnahme in die vorliegende Patentanmel- dung einbezogen wird, wird ein Signalübertragungsverfahren beschrieben, bei dem erstmals komplexe Signalstrukturen ver- wendet werden, die gleichzeitig mehrere frequenzmodulierte Trägerfr-equenzen ("Frequenzgradienten-Kanäle") nutzen. Je- weils einer der Kanäle wird als Referenz zur Demodulation bzw. Decodierung der übrigen Kanäle (Informationskanäle) he- rangezogen. Es ist jedoch für einige Anwendungen nicht erfor- derlich oder auch nachteilig, wenn zur Informationsübertra- gung mindestens zwei Kanäle benötigt werden, von denen einer nur als Kanal für ein Referenzsignal verwendet wird, ohne zur Übertragung von Information an sich beizutragen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbesser- tes Verfahren bzw. ein geeignetes System zum Übertragen und Empfangen von Informationen bereitzustellen, das insbesondere im Vergleich zur Signalübertragung mit mehreren Frequenzgra- dienten-Kanälen vereinfacht ist und das eine hohe Übertra- gungsqualität gewährleistet, robust gegenüber den oben ge- nannten Störungen ist und an unterschiedliche Ubertragungsbe- dingungen angepasst werden kann.

Das Verfahren bzw. System zum Übertragen und Empfangen von Informationen soll insbesondere durch eine verbesserte Quali- tät der Signalverarbeitung und der Wiedererkennung der infor- mationstragenden Signalparameter eine hohe Bitrate ermögli- chen und fähig sein, in einem gegebenen Frequenzband gleich- zeitig bzw. zeitlich überlappend eine Vielzahl von Informati- onssignalen zu übertragen und so z. B. die verfügbaren Fre- quenzbänder besser auszunutzen. Im gleichen Kontext soll auch eine Möglichkeit zur parallelen Nutzung von zwei oder mehr Frequenzbändern geschaffen werden.

Das Verfahren bzw. System zum Übertragen und Empfangen von Informationen soll zudem insbesondere eine variable Signaler- zeugung und Signalverarbeitung bereitstellen, die es ermög- licht, die Signalstrukturen verschiedenen Spezialaufgaben an- zupassen, die Empfangssignale nach unterschiedlichen Ge- sichtspunkten auszuwerten, insbesondere Mehrwegekomponenten einzeln, parallel oder auch im Gesamtkomplex zu verarbeiten, um für die Informationsübertragung einen zusätzlichen Verfah- rensgewinn zu erzielen und/oder aus dem Empfangssignal Infor- mationen über die Umgebung zu extrahieren, die das Signal im Übertragungsprozess aufgenommen hat.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit dem Merkmalen gemäß Anspruch 1 und Vorrichtungen mit den Merkmalen gemäß Anspruch 32,38 oder 39 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsfor- men und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhän- gigen Ansprüchen.

Die Grundidee der Erfindung besteht in der Bereitstellung aus- schließlich eines Übertragungssignals in Form einer Trägerwel- le, deren Frequenz in einem vorbestimmten Zeitintervall in vorbestimmter Weise fließend verändert oder gewobbelt wird und die ein aufgeprägtes Informationssignal trägt. Bei der Über- tragung der Trägerwelle ist keine Übertragung eines Referenz- signals vorgesehen. Die Übertragung erfolgt frei von Bezugs- komponenten. Die Auswertung des Übertragungssignals hinsicht- lich der informationstragenden Signalparameter erfolgt aus sich heraus, da heißt ausschließlich auf der Grundlage der im Übertragungssignal enthaltenen Informationen. Es werden bei der Auswertung keine weiteren gesondert empfangenen Signale, also auch keine Referenzsignale, verwendet.

Aus signaltechnischer Sicht sind in diesem Zusammenhang zwei unterschiedliche Betrachtungsweisen möglich, die gleicherma- ßen in die Erfindung einbezogen sind. Zum einen kann man die kontinuierlich fließende Frequenzveränderung als eine be- stimmte Form der Spreizung eines an sich vorhandenen Informa- tionssignals betrachten, was allgemein unproblematisch ist, wenn dieses Informationssignal selbst schon eine Trägerwelle besitzt. Andererseits ist es aber auch denkbar, dass das In- formationssignal lediglich die Vorgaben für die Modulation einer Trägerwelle, beispielsweise in Form einer sogenannten Basebandmodulation enthält, die dann dem Trägersweep unmit- telbar aufgeprägt wird.

Für die vorliegende Erfindung ist wesentlich, dass durch die fließende Frequenzveränderung bestimmte Eigenschaften in den Übertragungsprozess eingeführt werden, die sich vorteilhaft nutzen lassen. Ein wesentlicher Teil der verfahrens-und vor- richtungstechnischen Maßnahmen der vorliegenden Erfindung be- zieht sich in erster Instanz auf die speziellen Eigenschaften sowie die Behandlung, Aufbereitung bzw. Verarbeitung der als Sweep ausgebildeten Trägerfrequenzen, wobei es zum Teil von zunächst eher noch untergeordneter Bedeutung ist, ob und in welcher Form diese Sweeps im einzelnen noch feinmoduliert sind, sofern die betreffenden Modulation die Charakteristik der Sweeps nicht grundlegend verändert. Demzufolge konzent- riert sich die nachfolgende Beschreibung auf eine Betrach- tungsform in der die Sweeps als grundlegende Trägerelemente der Signale angesehen werden, womit aber anderweitige Be- trachtungsformen keinesfalls ausgeschlossen werden sollen.

In dieser Beschreibung wird eine Welle, deren Frequenz in ei- nem vorbestimmten Zeitintervall kontinuierlich fließend ver- ändert wird, allgemein als Sweep"bzw. auch Tragersweep" bezeichnet. Diese Bezeichnungen stehen als Synonyme für die in der nachveröffentlichten Patentanmeldung PCT/DE99/02628 (WO0011817) eingeführten Begriffe der Gradient-Trägerwelle, GTW"bzw. die in der internationalen Fachliteratur anzutref- fende Bezeichnungen wie z. B."gewobbelte Frequenz"oder "swept-frequency carrier". Der Einfachheit halber wird Sweep als eingedeutschtes Wort behandelt, woraus sich dann"swee- pen"als Verb zur Beschreibung der Ausführung einer kontinu- ierlich fließenden Frequenzveränderung (Synonym z. B. für r "wobbeln") ableitet und das Eigenschaftswort"gesweept"dafür steht, dass eine kontinuierlich fließende Frequenzveränderung vorliegt (beispielsweise auch als Synonym für"gewobbelt").

Das vorliegende Verfahren, das auf der Verwendung einer Trä- gerwelle mit kontinuierlich fließender Frequenzveränderung beruht, wird hier auch als"Floating Frequency Technology" oder"F2-Technology"bzw.-in Anlehnung an die international gebräuchliche Terminologie-"Sweep Spread Technology"oder "S2-Technology"bezeichnet. Für die Anwendung zu Kommunikati- onszwecken stehen Kurzbezeichnungen wie"F2-Communication" bzw."S2-Communication"oder"S2C".

Mittels der Frequenzveränderung wird im Unterschied zu Signa- len mit konstanter Trägerfrequenz eine zusätzliche Variable, d. h. eine zusätzliche Dimension eingeführt, was neben einer vorteilhaften Verteilung der Signalenergie im gespreizten Frequenzband (Spread Spektrum) vor allem auch bewirkt, dass sich im Ubertragungsprozess möglicherweise auftretende Mehr- wegekomponenten nicht mehr so leicht überlagern können. Der Zeitversatz (Delay Spread) stellt sich nunmehr als eine Ver- schiebung im Zeit-Frequenz-Bereich dar, in dem die betreffen- den Komponenten nebeneinander, typischerweise bei der LFM pa- rallel zueinander, liegen, wobei ihr relativer Abstand eine Funktion der Laufzeitdifferenz und des Frequenzanstieges des jeweiligen Trägersweeps ist. Die Laufzeitdifferenz ist natur- bedingt und verfahrenstechnisch kaum zu beeinflussen, wohl aber der Frequenzhub (Frequenzanstieg bzw. Frequenzgradient).

Damit wird deutlich, dass die Konfiguration der Trägersweeps in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Instrument genutzt werden kann, mittels dessen der Abstand bzw. die"Packungs- dichte"der Komponenten im Zeit-Frequenz-Bereich beeinflusst und die Interferenz reduziert bzw. vermeiden werden kann.

Erfindungsgemäß wird das Signal nach dem Empfang in eine an- dere Frequenzform überführt bzw. transformiert, wobei die Überführung in ein Frequenzband bzw. Spektrum mit sich im Zeitverlauf nicht mehr ändernden, also konstant feststehenden Trägerfrequenzen bevorzugt ist. Eine alternative, praktisch jedoch schwieriger zu realisierende Möglichkeit bildet z. B. das Herausfiltern einer Mehrwegekomponente durch ein mitlau- fendes Filter und/oder nachfolgende Multiplikation, Faltung etc. mit einer speziellen Funktion.

Mittels der hier bevorzugten Transformation wird bewirkt, das sich die im Empfangssignal im Zeit-Frequenz-Raum verschobenen Komponenten entsprechen ihren Relativabständen nunmehr auf separaten Festfrequenzen anordnen. Durch diese überraschend einfache Maßnahme wird ein für die Signalverarbeitung sehr wesentlicher qualitativer Effekt erreicht, nämlich dass das Problem der Trennung von zeitversetzten Signalanteilen aus dem Zeitbereich (Time Domain) in den Frequenzbereich (Fre- quency Domain) verlagert wird. Der gravierende Vorteil be- steht darin, dass im Frequenzbereich andere Methoden zur Sig- nalbearbeitung zur Verfügung stehen, die meist bessere Ergeb- nisse liefern und sich zudem auch wesentlich einfacher reali- sieren lassen.

Zur Trennung und/oder Bereinigung von diversen Störanteilen können in erster Instanz nunmehr auch schon einfache Filter, beispielsweise Bandpassfilter (BPF) ausreichen. Dabei können wahlweise das oder die Filter an die jeweils interessierenden Frequenzkomponenten angepasst oder auch die betreffenden Kom- ponenten durch geeignete Maßnahmen bei der Transformation, beispielsweise durch Synchronisation einer Hilfsfrequenz mit einer bestimmten Mehrwegekomponente, in einem vorbestimmten Filterfenster zu platzieren. In vielen Anwendungsfällen kön- nen mittels einer solchen Bandpassfilterung schon die meisten Probleme gelöst sein. Grundsätzlich besteht bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren jedoch die Möglichkeit, die Spektral- anteile des frequenztransformierten Empfangssignals auch mit- tels komplexerer Filtersysteme individuell, parallel oder auch im Block weiter aufzubereiten, ggf. auch miteinander zu verrechnen und dann zur Rückgewinnung bzw. Extraktion oder Isolation der informationstragenden Signalparameter auszuwer- ten. Dafür können die aus der Signalverarbeitung allgemein bekannten Methoden und Verfahren eingesetzt werden, die hier nicht näher beschrieben werden. Es wird jedoch hervorgehoben, dass nach der Aufspaltung des Empfangssignals in ein Spektrum von Festfrequenzen wesentlich verbesserte Ausgangsbedingungen für den Einsatz dieser Methoden bestehen. Im Zuge der Anord- nung der Mehrwegekomponenten auf separaten Spektrallinien werden jegliche Formen von Interferenzen und Intermodulatio- nen vermindert bzw. eliminiert.

Bei den bisherigen Verfahren werden meist nur das Fading und die Intersymbol-Interferenz als ein zu behandelndes Problem angesprochen. Ein wesentlicher Teil der Komplikationen bei der Entzerrung von Signalen mit Mehrwegeanteilen resultiert aber auch aus den individuellen und noch dazu meist zeitvari- anten Frequenz-und Phasenverzerrungen, beispielsweise infol- ge der unterschiedlichen Doppler-Belastung. Die Intermodula- tionen der diversen Doppleranteile komplizieren die Bildung der Übertragungsfunktionen, bewirken extrem kurze Kohärenz- zeiten. Einfache Equalizer sind zu kurz, um Entzerrungsfunk- tion präzise genug erstellen zu können, längere Equalizer zu träge, um den Veränderungen folgen zu können, d. h. bildlich gesprochen, sie brechen zusammen. Beim F2-Verfahren werden diese Intermodulationen auf bestmögliche Weise vermieden. Die Entzerrung kann für Einzelkomponenten vorgenommen werden, was die Aufgabe wesentlich vereinfacht, den erforderlichen ver- fahrens-und gerätetechnischen Aufwand in vorteilhafter Weise reduziert und deutlich bessere Ergebnisse liefert. Einige be- vorzugte Verarbeitungsvarianten sowie verfahrensspezifische t Weiterentwicklungen werden im Zusammenhang mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Es wird betont, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Mög- lichkeit beinhaltet, dem Empfangssignal eine Vielzahl unter- schiedlicher Informationen zu entnehmen bzw. die in dem Sen- de-oder Empfangssignal enthaltenen Informationen und/oder Modulationen auf unterschiedliche Weise zu nutzen. Es liegt im Ermessen des Anwenders, inwiefern, bzw. auf welche Weise er von diesen Möglichkeiten Gebrauch macht.

Eine bevorzugte Anwendung beinhaltet die Übermittlung von In- formationen zwischen Sender und Empfänger. Gleichzeitig oder auch unabhängig davon können die Empfangssignale aber auch bezüglich der ihnen in der Übertragungsstrecke aufgeprägten Veränderungen ausgewertet werden, die dem Empfänger eine Fül- le von gleichermaßen wertvollen Informationen über die Eigen- schaften und Beschaffenheit der Umgebung zutragen. Beispiels- weise kann anhand einer Analyse des Frequenzspektrums des frequenztransformierten Empfangssignals die Güte einzelner Verbindungspfade ermittelt und im Übertragungsprozess berück- sichtigt werden (beispielsweise zur Verbesserung der Position von Sender oder Empfänger, Fokussierung von Antennen etc.).

Darüber hinaus kann der Fachmann den Signalen bei entspre- chender Verarbeitung aber auch eine Vielzahl anderweitiger Messwerte entnehmen. Dabei kann das senderseitig aufmodulier- te Informationssignal u. a. auch als Marker genutzt werden, somit die Auswertung unterstützen. Unter diesem Aspekt lassen sich auch Modulationsformen auswählen die für einen oder bei- de der genannten Aspekte besonders geeignet sind. Verschiede- ne, im erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft anwendbare Mo- dulationsverfahren werden im Rahmen der Ausführungsformen be- nannt.

Die Trägerwelle kann als Schallwelle in einem festen, flüssi- gen oder gasförmigen Trägermedium oder als elektromagnetische Welle (z. B. HF-Signale, Lichtwellen) ausgebildet sein. Die Frequenzänderung kann in der einfachsten, für viele Anwendun- gen vorteilhaften Form in einem gegebenen Zeitintervall line- ar oder nach einer anderen geeigneten stetigen, vorzugsweise monotonen, Funktion oder auch z. B. nach einer Gaußfunktion erfolgen. Da die Breite des verfügbaren bzw. nutzbaren Fre- quenzbandes in der Regel begrenzt ist, muss sich das Vorzei- chen der Frequenzänderung der Trägerwelle spätestens am Ende des betreffenden Zeitintervalls umkehren (Wendepunkt) oder es muss wieder neu angesetzt werden, beispielsweise wieder bei der Ausgangsfrequenz. Damit untergliedert sich die Trägerwel- le in verschiedene Abschnitte, die als Sweep, bzw.-um deut- lich hervorzuheben, dass es sich hierbei zunächst nur um die Strukturelemente der Trägerwelle (des Carriers) handelt-als Trägersweep bezeichnet werden.

Gegenstand der Erfindung sind sowohl Sende-als auch Emp- fangsverfahren auf der Basis des oben erläuterten Prinzips.

Zum Senden wird den Trägersweeps bzw. der Gradient- Trägerwelle (GTW) die zu übertragende Information aufgeprägt, d. h. die betreffenden Signalparameter werden entsprechend der vom Anwender gewählten Codierungsmethode moduliert. Die modu- lierte Trägerwelle wird als F2-Signal bzw. S2-Signal bezeich- net.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verkör- pert die Trägerwelle eine Serie gleichförmiger Sweeps, die ggf. auch zeitlich voneinander getrennt sein können. Die Ab- stände können z. B. für das Abklingen verspätet eintreffender Mehrwegekomponenten oder anderweitiger Kanalantworten (bei akustischen Signalen als Nachhall bezeichnet) vorteilhaft sein. Die Möglichkeit, die Sweep-Abstände variabel zu gestal- ten, kann z. B. für das Aufgliedern der Information in einzel- ne Informationspakete genutzt werden. Sie liefert weiterhin eine Basis für den Einsatz in Multi-User-Systemen.

Erfindungsgemäß können die Trägersweeps die verschiedensten Variationen zeigen und flexibel an unterschiedlichste Uber- tragungsbedingungen und Aufgaben angepasst sein. Beispiels- weise können sich in geeigneten Zeitabständen aufsteigende und absteigende Trägersweeps abwechseln oder die Sweeps kön- nen so konfiguriert werden, dass sich für den Frequenzgang der Trägerwelle insgesamt ein geschlossener, über das Fre- quenzband oszillierender Verlauf ergibt. Es kann auch ein Multiplexen auf einem oder mehreren Frequenzbändern vorgese- hen sein, indem von Sweep zu Sweep die Frequenzlage (Anfangs- frequenz) der Trägersweeps verändert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge- sehen, durch die Unterteilung der Trägersweeps in jeweils zwei oder mehr Modulationszeittakte (MZT) ggf. variabler Län- ge eine höhere Bitrate zu erreichen. Gemäß einer Gestaltung werden nicht die Absolutwerte der Signalparameter sondern de- ren relative Veränderungen von Modulationstakt zu Modulati- onstakt für die Informationscodierung genutzt, wodurch eine höhere Stabilität der Datenübertragung beispielsweise gegen- über dynamischen Störeinflüssen erreicht wird.

Zur optimalen Ausnutzung eines gegebenen Frequenzbandes kön- nen erfindungsgemäß parallel mehrere Signale (mehrere modu- lierte Sweeps) übertragen werden. Gegebenenfalls kann diese Ausführungsform auch dahingehend genutzt werden, dass anstel- le des Multi-User-Betriebes, bzw. in Kombination mit diesem, die Sweeps ein und desselben F2-Signals so zusammen geschoben werden, dass sie sich zeitlich überlappen. Weiterhin ist es auch möglich, für ein Signal gleichzeitig zwei oder mehrere Sweeps mit unterschiedlicher, beispielsweise gegenläufiger Frequenzcharakteristik (Kreuzsweeps etc.) zu übertragen, und damit die Informationsrate zu verdoppeln bzw. zu vervielfa- chen. Diese Variante beinhaltet somit eine ganze Reihe von Möglichkeiten zur Steigerung der Ubertragungsrate in einem gegebenen Frequenzband.

Bei einer für verschiedene Anwendungen vorteilhaften Gestal- tungsform ist insbesondere vorgesehen, dass die Trägerwelle jeweils in zwei oder mehrere Abschnitte bzw. Intervalle, mit unterschiedlicher Frequenzcharakteristik untergliedert ist.

Dabei ist zumindest einer dieser Abschnitte als Sweeps ausge- bildet. Dieser Sweep kann nun in einer Übertragungssequenz zeitlich überlappend oder auch gleichzeitig mit anderen Sig- nalabschnitten übertragen werden, beispielsweise mit einem frequenzversetzten, ansonsten aber gleich strukturierten Trä- gersweep und/oder in Kombination mit einem Abschnitt mit kon- stanter Trägerfrequenz und/oder mit einem oder mehreren Trä- gersweeps, die einen anderen, vorzugsweise gegenläufigen, An- stieg und/oder auch einer anderen Sweep-Form aufweisen. Ob- wohl sich das bereits aus dem bisherigen Zusammenhang ergibt, sei hier nochmals explizit erwähnt, dass es im Spielraum des Verfahrens liegt, die aus zwei oder in-oder übereinander ge- schobenen Trägerabschnitten gebildeten Ubertragungssequenzen ebenso, wie zuvor schon für einzelne Trägerelemente beschrie- ben, als geschlossene Folge, in verschiedenen Gruppierungen oder als, eigenständige"Pakete"in einem einheitlichen Fre- quenzband oder auch variabel im Zeit-Frequenz-Raum anzuordnen.

Die Fülle der Gestaltungsmöglichkeiten resultiert aus der im erfindungsgemäßen Verfahren gegebenen Trennbarkeit unter- schiedlich konfigurierter bzw. im Zeit-Frequenz-Bereich aus- reichend beabstandeter Signalanteile, inklusive der empfange- nen Mehrwegekomponenten. Dieses Instrumentarium lässt sich nun auf unterschiedliche Weise nutzen. Beispielsweise kann mittels geeigneter Modulationen die Übertragung von Informationen schneller und/oder zuverlässiger gemacht werden, bzw. auch die Bestimmung von Umgebungsparametern verbessert werden. Neben der Möglichkeit, das Informationssignal mehr oder weniger gleichmäßig auf die betreffenden Trägerabschnitte zu vertei- len, kann es mitunter auch von Vorteil sein, ein Symbol in zwei oder mehreren Abschnitten zu verschlüsseln, oder mehre- ren Abschnitten die gleiche Information aufzuprägen. Damit können z. B. Ausfälle vermieden, Korrekturalgorithmen unter- stützt, Marker für die Signalverarbeitung gesetzt und/oder be- stimmte Abschnitte als Referenz für die Signalauswertung be- reitgestellt werden. Im zuletzt genannten Fall kann für die betreffenden Teile ggf. auch ganz auf eine Modulation im Sinne der Informationsübertragung verzichtetet werden.

Diese Variationsvielfalt der Zeit-und Frequenzmuster lässt sich vorteilhafterweise zur Unterscheidung, Trennung bzw.

Analyse von Signalen beim Mehrfachzugriff, d. h. für den Mul- ti-User-Betrieb in dem gegebenen Frequenzband, nutzen.

Die Sweeps bzw. Trägersegmente der F2-Signale werden vorzugs- weise nach einem bestimmten Protokoll konfiguriert, das so- wohl für den Sender als für den Empfänger festgelegt ist.

Dieses Protokoll kann beispielsweise für jedes Nutzerpaar un- terschiedlich sein, womit insbesondere im Multi-User-Betrieb auf einem gemeinsamen Frequenzband die Gefahr der gegenseiti- gen Beeinflussung der Signale reduziert wird. Falls hingegen für mehrere F2-Signale im Parallelbetrieb eine gleichartige Sweepkonfiguration verwendet wird, kann das Ubertragungspro- tokoll beispielsweise dazu dienen, durch Einrichtung bzw. Zu- weisung von Zeitfenstern (Time Slots) eine geeignete zeitli- che Staffelung herbeizuführen. Es kann auch eine operative Anpassung an die jeweils gegebene Übertragungssituation, an spezielle Erfordernisse der Anwendung oder die Wünsche der Betreiber vorgesehen sein. Veränderliche Ubertragungsproto- kolle können beispielsweise zum Erreichen einer besseren Emp- fangsqualität, für eine effektivere Ausnutzung des jeweiligen Frequenzbandes, zur Vermeidung von Wartezeiten, zur Umschal- tung auf ein anderes Frequenzband oder auch zur Verminderung der Gefahr einer Fremddetektion bzw. des Abhörens etc. hilf- reich sein.

Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen in einer weiteren Ausführungsform auch Kombinationen mit anderen, in der Praxis bereits bewährten Modulationsverfahren, insbesondere auch den bekannten Spread Spectrum Verfahren. So kann es für eine Rei- he von Anwendungen vorteilhaft sein, die Möglichkeit der Mehrfachmodulation gemäß den Direct Sequence-Verfahren oder PN Verfahren zu nutzen, um beispielsweise die Ubertragung noch störunempfindlicher zu machen, die Formenvielfalt weiter zu erhöhen, die Kanalkapazität zu erhöhen, die Möglichkeiten für den Mehrfachzugriff weiter zu verbessern, Signale bzw.

Nachrichten zu maskieren oder zu verschleiern u. a. m..

Der erfindungsgemäße Empfänger ist dazu eingerichtet, die vom Sender abgegebenen Signale zu empfangen, entsprechend zu ver- arbeiten und auszuwerten. Die Auswertung gemäß einem vorgege- benen bzw. im Ubertragungsprotokoll vereinbarten bzw. Zeit- und/oder Frequenzmuster ermöglicht, ein bestimmtes Informati- onssignal aus dem empfangenen Spektrum zu isolieren und ins- besondere auch im Zeit-Frequenz-Bereich verteilte Anteile zweckdienlich zusammenzufügen. Insbesondere bei mehrfachmodu- lierten, beispielsweise PN-modulierte, Signalen kann das Mus- ter aus verschiedenen Teilmustern zusammengesetzt sein, die in geeigneter Weise, in der Regel nacheinander, angewendet werden. Vorteilhafterweise werden im Zuge der Separierung bzw. Demodulation verschieden Störanteile abgeschwächt bzw. eliminiert, was hinsichtlich der Informationsübertragung im allgemeinen als"Modulationsgewinn"gewertet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht standardmäßig vor, das F2-Signal nach Empfang in eine andere Frequenzform, z. B. in ein konstant feststehendes Frequenzband zu überführen bzw. zu transformieren. Dieses erfolgt beispielsweise durch Mischen bzw. Multiplikation mit einer künstlich erzeugten Hilfsfre- quenz (Heterodynefrequenz), die den gleichen Frequenzgang wie die Trägerwelle (GTW) des Sendesignals aufweist, gegenüber dieser aber parallel verschoben ist, so daß die Frequenz der Trägerwelle des transformierten Signals konstant fest steht.

Alternativ dazu kann die Transformation auch mittels einer Heterodynefrequenz mit in Bezug auf das Sendesignal gegenläu- figem Frequenzgang erfolgen, parallel verschoben sein kann oder auch im selben Frequenzband liegen kann. Diese Varianten lassen sich ggf. zur Bearbeitung komplexerer Signalstrukturen auch vorteilhaft kombinieren, beispielsweise um transformier- te Signalabschnitte oder-komponenten in unterschiedlichen Spektralbereichen anzuordnen. Ebenso liegt es im Spielraum des Verfahrens, die Überführung in Festfrequenzen in mehreren Stufen durchzuführen, beispielsweise um das Ergebnis iterativ zu verbessern oder auch zeitvariante Veränderungen bestimmter Zielkomponenten auszugleichen.

Die zur Sweep-Demodulation durchgeführte Frequenztransforma- tion hat neben der Aufgliederung von Mehrwegekomponenten in schmalbandige Spektrallinien auch einen weiteren vorteilhaf- ten Effekt. Dieser besteht darin, dass die im Empfangssignal über das Frequenzband gespreizte Energie der Signalkomponen- ten nunmehr in den betreffenden Frequenzzellen zusammenge- führt wird. Im gleichen Prozess werden ggf. im Empfangssignal enthaltene schmalbandige Störanteile gespreizt, deren Energie wird verteilt. In Abhängigkeit von der zur Übertragung ge- wählten Spreizung kommt es somit in diesem Bearbeitungs- schritt zu einer Anhebung des S/N Verhältnisses, und damit zu einem Modulations-bzw. Systemgewinn.

Bei der Erzeugung der Hilfsfrequenz wird ggf. eine Doppler- frequenzverschiebung im Übertragungskanal berücksichtigt.

Nach der Überführung in die andere Frequenzform kann nunmehr eine vorteilhafte Weiterbearbeitung im Frequenzbereich, ggf. eine Filterung zum Separieren von Einzelfrequenzen bzw. Be- reinigen von Störanteilen, sowie die Auswertung erfolgen.

Eine Grundvariante sieht vor, aus dem Spektrum der in dem transformierten Signal, insbesondere infolge von Mehrwegeaus- breitungen, enthaltenen Einzelfrequenzen die jeweils am besten geeignete zu isolieren und auszuwerten. Die Eignung kann durch unterschiedliche Kriterien bestimmt sein, beispielsweise durch schaltungstechnische Vorgaben. Wichtige Selektionskriterien sind vor allem die Stärke der jeweiligen Einzelfrequenzen und/oder ihr Abstand zu den Nachbarfrequenzen. In vielen Fäl- len kann die isolierte Frequenz unmittelbar ausgewertet wer- den. In einer weiteren Ausbaustufe kann, typischerweise nach der Isolation, eine zusätzliche Filterung im Zeitbereich, ins- besondere mittels adaptiver Filter wie beispielsweise Equali- zer, und/oder einer adaptiven Phasenkorrektur, insbesondere mittels PLL, durchgeführt werden, beispielsweise um die Rekon- struktion des Sendesignals zu verbessern und/oder Parameter besser bestimmen zu können. Ein wesentlicher Vorteil des er- findungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass nach der Über- führung in Festfrequenzen die Kompatibilität zu den bekannten Methoden und Verfahren der Signalverarbeitung gegeben ist, so- mit je nach Erfordernis eine nahezu beliebige Auswahl von Ein- zeloperationen bzw. auch komplexer Aufbereitungen, Feedfor- ward-oder Feedback-Verfahren integriert werden kann, mittels derer praktisch alle Signalparameter im Frequenzbereich, Zeit- bereich und/oder beliebigen anderen Projektionsebenen ange- sprochen, be-oder verarbeitet, bzw. ausgewertet werden kön- nen.

Die Analyse erfolgt beispielsweise zum Demodulieren von pha- senmodulierten F2-Signalen mittels Zerlegung auf empfänger- seitig erzeugten Hilfskomponenten (Hilfsschwingungen, Quadra- turkomponenten, PLL, FFT oder einer Flip-Flop-Schaltung) wo- bei beispielsweise der Phasenunterschied zwischen zwei, vor- zugsweise benachbarten Modulationszeittakten bestimmt wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass dem aus dem Spektrum der in dem transformierten Signal enthaltenen Einzelfrequenzen nicht nur eine, sondern jeweils zwei oder mehrere Frequenzkomponenten isoliert und vorzugsweise in ge- trennten Verarbeitungskanälen oder auch nacheinander in einem Verarbeitungskanal ausgewertet werden. Die Auswertungsergeb- nisse, beispielsweise von verschiedenen Mehrwegekomponenten, können dann miteinander verglichen bzw. verrechnet werden. So können z. B. bereits schon einfache Maßnahmen, wie die Bildung der Mittelwerte aus den jeweiligen Signalparametern ggf. mit Wichtung entsprechend der Stärke der betreffenden Komponenten, die Streubreite der Endresultate erheblich einengen, was die Bitfehlerrate (BER) vermindert, bzw. auch den Einsatz komple- xerer Modulationsverfahren (beispielsweise Phasenmodulationen mit mehr Digitalstufen) genutzt werden. Damit kann mittels des F2-Verfahrens erstmals ein Nutzen aus der Mehrwegeausbreitung gezogen werden, der als"Mutipath-Gewinn"bezeichnet sei.

Eine Weiterbildung des Verfahrens beinhaltet, dass aus dem Spektrum der in dem transformierten Signal enthaltenen Einzel- frequenzen jeweils zwei oder mehrere Frequenzkomponenten iso- liert und relativ zueinander so verschoben und frequenz- transformiert werden, dass die Trägerwellen kohärent sind, dann miteinander verrechnet, insbesondere übereinander proji- ziert bzw. addiert, werden und anschließend analysiert werden.

Der Vorteil dieser Verarbeitungsweise besteht vor allem in der Zusammenführung der Signalenergie der betreffenden Anteile, so dass im Ergebnis ein wesentlich stärkeres Signals für die Aus- wertung zur Verfügung steht. Zudem besteht ein weiterer wich- tiger Effekt darin, dass zwar im gleichen Zuge auch die Rauschanteile der Komponenten summiert werden, dieses aber nicht zwangsläufig zu einer summarischen Anhebung des Rausch- pegels führt. Da insbesondere bei der Mehrwegeausbreitung je- de Mehrwegekomponenten ihren eigenen Rauschanteil mitbringt, kommt es bei der Überlagerung zu einer entsprechenden Nivel- lierung der Energieanteile des Rauschspektrums. Natürlich ist bei der Nutzung von Echos als Parallelangebot der realen Um- gebung zu berücksichtigen, dass die Mehrwegekomponenten von unterschiedlicher Qualität sein können, in der Regel auch un- terschiedlich stark empfangen werden. Nichtsdestotrotz kann mit dem hier beschriebenen Grundprinzip, das sich anwendungs- abhängig weiter ausbauen und beliebig verfeinern lässt, noch- mals eine erhebliche Verbesserung des S/N Verhältnisses er- reicht und der Multipath-Gewinn gesteigert werden.

Als vorteilhafte Wirkung ergibt sich bei dem zuletzt beschrie- benen Überlagerungsverfahren, dass die zur kohärenten Anpas- sung der Komponenten ermittelten bzw. verwendeten Korrekturpa- rameter Informationen über die räumlich-strukturelle und phy- sikalische Beschaffenheit des Ubertragungskanals beinhalten, die gewissermaßen schon weitgehend aufbereitet sind. Die Wei- terverarbeitung und Auswertung zur Extraktion solcher Informa- tionen verkörpert eine Gestaltungs-bzw. Ausbaumöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine weitere, für zahlreiche Anwendungen insbesondere zur In- formationsübertragung vorteilhafte Gestaltung des Verfahrens beinhaltet die Ausbildung der Empfangsseite in Form eines so- genannten"Blind Receivers". Dazu wird eine spezielle Form der Signalverarbeitung bereitgestellt, die als"blinde"Signalver- arbeitung (englisch :"blind signal processing") bezeichnet wird."Blind"bedeutet in diesem Zusammenhang, dass auf spe- zielle Maßnahmen zur exakten zeitlichen Synchronisation von Sender und Empfänger verzichtet werden kann, der Empfänger oh- ne zusätzliche Anpassungsmassnahmen zur Synchronisation auto- matisch das für ihn bestimmte Signal erkennt und auswertet.

Als spezifische Besonderheit des F2-Verfahrens kommt neben ei- ner automatisierten Sweep-Demodulation als weitere Option noch hinzu, dass die diversen, im Empfangssignal enthaltenen Mehr- wegekomponenten vollautomatisch kohärent gezogen und die Sig- nalenergie aller Komponenten in einem kontinuierlichen schmal- bandigen Signal zusammengeführt werden, welches dann zur Aus- wertung bereitgestellt wird. Dieses Grundprinzip kann verfah- renstechnisch auf unterschiedliche Weise verwirklicht werden.

Eine bevorzugte Ausführung, die insbesondere bei Verwendung von LFM Trägersweeps vorteilhaft eingesetzt werden kann, be- steht im wesentlichen aus drei Bearbeitungsstufen bzw.

-schritten, die sich einzeln und im Gesamtkomplex beliebig weiter ausbauen lassen. Die Grundidee beinhaltet folgende Merkmale : a) Projektion des Empfangssignals auf zwei unter- schiedliche Hilfsfrequenzen (Sweeps) zur Erzeugung von zwei separaten Frequenzspektren mit intern (d. h. innerhalb der Spektren) spiegelverkehrter Anordnung der konstantfrequenten Spektralemente, ggf. Phasentransformation eines oder beider Spektreri ; b) Eliminieren des Delay Spreads unter Ausnutzung des funktionellen Zusammenhangs zwischen den Laufzeitverschie- bungen und den Frequenzverschiebungen, ggf. auch Entzerrung individueller Frequenz-bzw. Phasenverwerfungen, zur Feinsyn- chronisation der Elemente in beiden Spektren ; und c) Multipli- kation der beiden Spektren miteinander zur Konzentration der Signalenergie der Einzelelemente in der Frequenzzelle der neu- en Zentralfrequenz und zur Zusammenführung der Einzelelemente zu einer kontinuierlichen Welle mit der neuen Zentralfrequenz.

Danach wird die Zentralfrequenz herausgefiltert und ausgewer- tet. Weitere Einzelheiten werden unten anhand von Figuren erläutert.

Das o. g.--Verfahren erm6glicht eine Maximierung des S/N-Gewinns aus der Nutzung der Mehrwegeausbreitung. Von großem Vorteil ist auch, dass das Sweep-modulierte Übertragungssignal empfän- gerseitig wieder zu einer zusammenhängenden Welle zusammenge- setzt werden kann. Das sind wichtige Voraussetzungen z. B. für die Steigerung der Ubertragungsrate, Ubertragungssicherheit etc., lässt sich aber auch anderweitig nutzen, beispielsweise um die im Mobilfunk erforderliche Sendeleistung zu vermindern (längere Lebensdauer der Akkus, verbesserte Gesundheitsver- träglichkeit u. a. m.). Mit der Möglichkeit, die Signale blind zu verarbeiten, wird der praktische Einsatz wesentlich verein- facht. Neben diesen gravierenden Vorzügen bringt die blinde Verarbeitung gemäß der o. g. Grundidee wahrscheinlich aber auch gewisse Einschränkungen bezüglich der nutzbaren Formenvielfalt der Signale, Zeit-und Frequenzmuster mit sich. Weiterhin ist z. B. bei PSK-Modulationen zu berücksichtigen, dass sich bei der Multiplikation der beiden Spektren miteinander die Anzahl der empfängerseitig digital auflösbaren Phasenzustände hal- biert. Es dürfte jedoch kein Problem sein, die Codierung des Informationssignals entsprechend anzupassen. Zudem besteht nach dem Aufbau der Verbindung z. B. mittels des Blind- Verfahrens jederzeit die Möglichkeit, Sender und Empfänger beispielsweise"on-fly"zu synchronisieren und dann auf einen anderen Modus umzusteigen.

Eine weitere Ausführungsform beinhaltet Anpassungsmaßnahmen insbesondere auch fAr kombinatorische Aufgabenstellungen, bei- spielsweise in der Unterwassertechnik, in der Ortung, Orien- tierung etc. oftmals mindestens ebenso wichtig sind, wie die Kommunikation. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Prinziplösung bereitgestellt, die in der vorgestellten oder ähnlicher Form in vielen Bereichen der Signaltechnik (inklusi- ve HF Bereich, Lasertechnik etc.) nutzbringend eingesetzt wer- den kann. Insbesondere ist vorgesehen, das anhand der gemäß einer der oben beschriebenen Vorgehensweise demodulierten In- formation empfängerseitig eine Kopie des Sendesignals und/oder einer Transformation desselben erzeugt wird und dieses künst- lich erzeugte Signal, das frei von sämtlichen Störungen, Ver- errungen und sonstigen im Ubertragungskanal auftretenden Ver- änderungen ist, mit dem empfangenen Signal und/oder dessen Verarbeitungsstufen verrechnet wird, um die übertragungsbe- dingten Veränderungen qualitativ und/oder quantitativ auszu- werten und daraus Informationen über die Umgebung, beispiels- weise zur Bestimmung von Positionen und Bewegungsparametern, zur räumlich-strukturellen und physikalische Beschaffenheit des Ubertragungskanals, dessen Profil und darin enthaltene Ob- jekte usw., allgemein : jedwede Art von Informationen zu gewin- nen, die das Sendesignal im Prozess der Übermittlung durch die Ubertragungsstrecke aufgenommen hat. Dabei kann das dem Über- tragungssignal senderseitig aufgeprägte Informationssignal wahlweise herausgerechnet oder auch zweckdienlich, beispiels- weise als Marker, in die Auswertung einbezogen werden.

Für verschiedene Anwendungen ist es von Vorteil, das auch der Sender zu einer solchen Analyse befähigt werden kann. Dement- sprechend ist vorgesehen, die Sendeeinrichtung so zu gestal- ten, dass der Sender gegebenenfalls vom Ubertragungskanal bzw. von in diesem enthaltenen Grenzflächen oder Objekten reflek- tierte Abbilder oder Komponenten des, typischerweise von ihm selbst ausgesandten, Sendesignals empfängt und diese mit dem ursprünglichen Sendesignal zur Extraktion von Informationen über die Umgebung verarbeitet.

Des weiteren kann vorteilhafterweise beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Informationen über die je- weiligen Eigenschaften und sonstige Beschaffenheit des Uber- tragungskanals, bei der Signalerzeugung und/oder der Signal- verarbeitung berücksichtigt werden, beispielsweise um das Übertragungsergebnis und/oder die Ungebungsanalyse zu verbes- sern bzw. zu präzisieren oder zu erweitern.

Gegenstand der Erfindung sind auch Sende-bzw. Empfangsein- richtungen zur Realisierung der erfindungsgemäßen Signalüber- tragung und Systeme bestehend aus Kombinationen derartiger Sende-bzw. Empfangseinrichtungen.

Die Sendeeinrichtung umfasst mindestens eine Generatorein- richtung zum Erzeugen von Trägerwellen mit einer kontinuier- lich fließenden Frequenzveränderung (Trägersweeps, GTW) und entsprechend mindestens eine Modulatoreinrichtung zu deren Modulation.

Die Empfangseinrichtung ist zum Erfassen von Signalen mit Trägersweeps ausgelegt. Sie weist einen Aufbau mit einer Re- ferenzgeneratoreinrichtung zum Erzeugen mindestens eines Hilfssignals mit einer künstlichen Hilfsfrequenz, mindestens einer Mischeinrichtung zur Überlagerung des empfangenen Sig- nals mit dem jeweiligen Hilfssignal, ggf. einer oder mehreren Filtereinrichtungen und mindestens einer Analysatoreinrich- tung auf.

Die Erfindung besitzt insbesondere die folgenden Vorteile. Es wird erstmalig die Nutzung von breitbandigen Frequenzkanälen mit sweepmodulierten Signalen realisiert, was über die beste- henden, starr festgelegten Frequenzbänder hinweg einen zu- sätzlichen Informationstransfer ermöglicht, ohne eine wesent- liche Störung der auf Festfrequenzen basierenden Ubertra- gungssysteme zu verursachen. Durch die kontinuierlich flie- ßende Veränderung der Trägerfrequenz der F2-Signale wird eine Nivellierung der Rauscheinflüsse (Mittelung über einen größe- ren Frequenzbereich) erreicht und die Voraussetzung für eine Verbesserung des S/N-Verhältnisses in der empfängerseitigen Signalaufbereitung geschaffen. Die Modulation der Trägerwelle bzw. Trägersweeps kann anwendungabhängig auf der Basis einer digitalen oder analogen Codierung erfolgen. Im Unterschied zu dem bekannten Chirp-Impuls-Verfahren verkörpern die hier ver- wendeten Trägersweeps jeweils einen zusammenhängenden Signal- abschnitt, was den Einsatz phasenkohärenter Modulationsver- fahren und somit eine höhere Informationsrate ermöglicht.

Es werden die Vorteile erzielt, die auch in PCT/DE99/02628 (WO0011817) für die dort beschriebene Signalübertragung er- läutert sind. Da die F2-Technologie die bestmögliche Trennung und somit auch die separate Auswertung einzelner Kanalantwor- ten ermöglicht, können die bei der Multipath Propagation auf- tretenden Überlagerungsprobleme auf ein Mindestmaß reduziert und die bestmögliche Stabilität der Amplituden und Phasenla- gen in dem Empfangssignal erreicht werden. Des weiteren wer- den verschiedene Möglichkeiten bereitgestellt, mittels derer sogar ein Nutzen aus der Mehrwegausbreitung gezogen werden kann. Insbesondere ist von Bedeutung, dass die Signalenergie der zeitversetzt beim Empfänger eintreffenden Mehrwegekompo- nenten zusammengeführt werden kann. Der auf diesem Wege er- reichbare Multipath-Gewinn kann als eine gewisse Parallele zum Antennengewinn, der durch gleichzeitiges Abgreifen des Signals an mehreren Raumpunkten erreicht wird, betrachtet werden, nur dass hier an einem Raumpunkt die zeitliche Staf- felung des Mehrfachempfangs (der Echos) genutzt wird. Beide Verfahren lassen sich vorteilhaft kombinieren. Das Hauptan- liegen der vorliegenden Erfindung besteht in erster Instanz jedoch in der Bereitstellung des Instrumentarium für eine be- vorzugte Kompaktlösung.

Die hohe Qualität der Wiedererkennung eröffnet die Möglich- keit, zum Zweck der Informationsübertragung nunmehr eine we- sentlich feinere Variation einzelner oder ggf. auch mehrerer Signalparameter gleichzeitig vorzunehmen. Somit steht es dem Anwender der F2-Technologie frei, die Information der Träger- welle in Form von analogen Wellensignalen oder auch in Form einer anderen geeigneten Modulationskurve aufzuprägen. Auf diesem Wege lassen sich auch Amplituden-, Phasen-, und/oder Frequenzmodulationen einzeln bzw. in geeigneten Kombinationen dergestalt durchführen, dass diskrete Zustände erzeugt wer- den, die für die digitale Datenübertragung genutzt werden können. Dabei kann die Möglichkeit zur feineren Unterschei- dung diskreter Zustände für eine Steigerung der Bitrate ge- nutzt werden. Außerdem lassen sich aufgrund der Vielfalt der Möglichkeiten für die Parametervariation durch geeignete Kom- binationen weitere digitale Zustände realisieren. Die digita- le Modulationsform lässt sich vorteilhaft auch für einzelne Sweeps anwenden, was u. a. auch für den Multi-User-Betrieb günstig ist.

Mittels des hier vorgestellten F2-Verfahrens kann im jeweili- gen Sendegebiet eine insgesamt ausgeglichenere Empfangsquali- tät erreicht werden, wobei insbesondere auch für den Einsatz mobiler Sende-und/oder Empfangseinheiten von großem Vorteil sein dürfte, dass die bisher durch Interferenz verursachten Schwankungen (Fading) und vor allem auch die"Funklöcher" entfallen.

Für eine Reihe von Anwendungen ist es von Vorteil, wenn die F2-Signale bei entsprechend breitbandiger Auslegung kaum von außen zu stören sind. So kann beispielsweise der gesamte Fre- quenzbereich schwerlich durch Störfrequenzen blockiert wer- den. Weiterhin ist von Vorteil, dass sich bei den Trägers- weeps der F2-Signale die Energie (Power Spectral Density) auf einen entsprechend breiten Frequenzbereich verteilt. Aus dem Umstand,-dass jede einzelne Frequenzzelle somit weniger Ener- gie enthält und auch rasch durchlaufen wird, ergibt sich ei- nerseits, dass die F2-Signale für Außenstehende schwerer zu detektieren sind (insbesondere wenn diesen die Struktur der Trägersweeps nicht bekannt ist, oder die Sweepcharakteristik im Übertragungsprozeß verändert wird) und zum anderen, dass sie auch kaum mit anderen Signalen wechselwirken, die bei- spielsweise auf starr feststehenden Frequenzen gesendet wer- den oder ebenfalls als F2-Siganle ausgebildet sind, deren Trägersweeps aber einen anderen, z. B. einen gegenläufigen, Frequenzanstieg haben (Kreuzsweeps etc.). Prinzipiell scheint es somit möglich, zusätzlich zu den bestehenden starren Fre- quenzbändern sogenannte"Sweep-Frequenzkanäle" (F2-Kanäle o- der S2-Kanäle) zu nutzen, die sich kreuz und quer über eine entsprechend weit gefasste Bandbreite erstrecken. Aus der Möglichkeit zur Kombination mit andren Spread Spectrum Ver- fahren ergeben sich vorteilhafte Ausbauvarianten mittels de- rer eine Reihe der genannten Vorzüge sowie auch das Einsatz- spektrum weiter ausgebaut werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen : Fign. la, 1b : Kurvendarstellungen zur Illustration des Zeitverlaufs von Trägersweeps mit linear anstei- genden (a) bzw. abfallenden (b) Frequenzen ; Fign. 2a, 2b : Kurvendarstellungen der Wellenbilder von zwei F2-Signalausschnitten ; Fign. 3a, 3b : Kurvendarstellungen mit Beispielen zur Uberlagerung von Trägerwellen : eines Trägersweeps und eines konstantfrequenten Trägers (a) zwei Trägersweeps mit linear ansteigender bzw. abfal- lender Frequenz (b), welche zu einem Informati- onssignal oder auch zu unterschiedlichen Informa- tionssignalen gehören können ; Fig. 4a, 4b, 4c : eine schematische Darstellung zur Illust- ration der spektralen Energiedichteverteilung von überlagerten Signalanteilen sowie der Umvertei- lung im Zusammenhang mit einer Frequenztransfor- mation : Sweep-gespreiztes Signal (F2-Signal), schmalbandiges Störsignal plus Rauschen (a) Um- kehrung der Verhältnisse infolge Transformation (b) transformiertes Nutzsignal plus Rauschanteil nach der Filterung (c) ; Fig. 5 : eine Illustration der Unterteilung eines Trägers- weeps in Modulationszeittakte ; Fig. 6 : eine Illustration des Aufbau einer Mehrfachmodu- lation beim Erzeugen eines F2-Sendesignals, hier am Beispiel einer Offset-QPSK des Informations- signals, das auf eine LFM Trägerwelle (Sweep) aufmoduliert und gefiltert wird ; Fig. 7 : ein Beispiel für die Belegung eines Frequenzban- des mit mehreren F2-Signalen ; Fig. 8 : ein Beispiel für eine zeitliche Anordnung von Trägersweeps eines F2-Signals in einem Frequenz- band ; Fig. 9-: eine Illustration der Verteilung der Trägersweeps eines F2-Signals auf mehrere Frequenzbänder ; Fig. 10 : eine Illustration der empfängerseitigen Erzeugung einer Hilfsfrequenz ; Fig. 11 : eine Illustration der empfängerseitigen Projekti- on der Trägerwelle auf eine Hilfsfrequenz ; Fig. 12 : eine Illustration der Feinstruktur eines Emp- fangssignals ; Fign. 13a, 13b : Kurvendarstellungen zur Illustration von Spektralanteilen eines frequenztransformierten Empfangssignals ; Fign. 14a, 14b : Blockdarstellungen einer Sendeeinrichtung (a) bzw. einer Empfangseinrichtung (b) gemäß der Erfindung ; Fig. 15 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung gemäß einer Gestaltung der Erfindung ; Fig. 16 : eine Blockdarstellung einer Sendeeinrichtung zur Erzeugung von F2-Signalen mit zeitlich überlager- ten Trägerwellen ; Fig. 17 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung mit separaten Verarbeitungskanälen ; Fig. 18 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung zur kombinierten Auswertung von Mehrwegekomponen- ten ; Fig. 19 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung zur kombinierten Auswertung von Mehrwegekomponen- ten mit individueller Phasenkorrektur ; Fig. 20 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung mit Entzerrer ; Fig. 21 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung zur kombinierten Auswertung von Mehrwegekomponen- ten mit individueller Entzerrung ; Fig. 22 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung zur blinden Signalverarbeitung ; Fig. 23 : eine Illustration zur Projektion eines Empfangs- signals mit einem Echo auf zwei unterschiedlichen Hilfsfrequenzen zur Erzeugung von zwei gespiegel- ten Frequenzspektren ; Fig. 24 : eine Detaildarstellung zur Projektion auf die obe- re Hilfsfrequenz ; Fig. 25 : eine Detaildarstellung zur Projektion auf die un- tere Hilfsfrequenz ; Fign. 26a, 26b : Illustrationen zur spiegelverkehrten An- ordnung der Frequenzanteile in den transformierten Spektren sowie zur Korrektur des Zeitversatzen mittels spezieller Filterfunktionen ; Fign. 27a, 27b : Illustrationen zur Lage der Frequenzantei- le nach Verschiebung entlang der Zeitachse ; Fig. 28 : eine Illustration zur Bildung einer zusammenhän- genden Welle und zur Konzentration der Signal- energie in dem Frequenzfenster der entsprechenden Zentralfrequenz (vor dem Wegfiltern der Streuan- teile).

Fign. 29a, 29b : Blockdarstellungen einer Sendeeinrichtung (a) bzw. einer Empfangseinrichtung (b) für PN- modulierte F2-Signale ; Fig. 30 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung mit Doppler-Abgleich ; und Fig. 31 : eine Blockdarstellung einer Empfangseinrichtung mit integrierter Spektralanalyse-Einheit, insbe- sondere zur"on-line"Analyse der Multipath- Struktur ; Die erfindungsgemäße Signalübertragung wird im folgenden in Bezug auf die Signalerzeugung (senderseitige Generierung der Trägerfrequenz und deren Modulation) und die empfänger- seitige Signalbearbeitung und Demodulation beschrieben. Die an sich bekannten physikalisch-technischen Maßnahmen zur Signalerzeugung oder-gewinnung, zur digitalen Informati- onscodierung, zum Senden und zum Empfangen werden im ein- zelnen nicht dargestellt.

Senderseitige Modulation Die Figuren la und lb zeigen als Beispiel jeweils einen einzelnen Trägersweep mit unterschiedlichem Frequenzan- stieg, der in dieser einfachsten Variante linear ausgebil- det ist. Die Figuren 2a und 2b zeigen in Anlehnung an Fig. la schematisch den Schwingungsverlauf für einige Schwin- gungsperioden, wobei der Frequenzanstieg jeweils gleich ist, sich die Anfangsphase jedoch um 180 Grad unterschei- det. Die Einstellung der Anfangsphase stellt ein Beispiel für eine (Phasen-) Codierung bei F2-Signalen dar. Andere Codierungsmöglichkeiten basieren auf den an sich bekannten Amplituden-und Frequenzmodulationen oder Kombinationen aus allen Modulationsarten.

Die Figuren 3a und 3b veranschaulichen die Möglichkeit der zeitgleichen Übertragung eines Trägersweeps mit einem an- derweitig konfigurierten Abschnitt einer Trägerwelle, wobei in Fig. 4 anhand der schematisch dargestellten spektralen Energiedichteverteilung veranschaulicht wird, dass sich zum Beispiel ein F2-Sweep-Signals und einer schmalbandigen Fre- quenzkomponente (hier in Bezug auf das Sweep-Signals als Interferenzsignal ausgewiesen) nur unwesentlich gegenseitig beeinflussen. Während in dem Ubertragungs-bzw. Empfangs- signal die schmalbandige Komponente deutlich hervortritt, die Energie des F2-Signals aber breit über das Frequenzband verteilt ist (Fig. 4a), kehren sich nach der Frequenztrans- formation mittels der empfängerseitig generierten Sweep- Hilfsfrequenz die Verhältnisse um (Fig. 4b). Im Ergebnis ist die Energie des zuvor schmalbandigen Störsignals über das Band gespreizt, währen die Energie des F2-Signals in einer Frequenzzelle konzentriert wird, womit dieses Signal nunmehr deutlich über dem Rauschen hervortritt. Dieses lässt sich nunmehr leicht herausfiltern und bewerten (ana- lysieren). Fig. 4c veranschaulicht, in dem gefilterten Sig- nal jedoch noch immer Rauschanteile enthalten sind, die bei der Auswertung der übertragenen Information Fehler verursa- chen können.

Ergänzend sei vermerkt, dass bei der Überlagerung eines Sweeps mit einem gegenläufigen Sweep (hier nicht darge- stellt) im Zuge der Überführung des ersten in eine konstan- te Frequenz, die Signalenergie des zweiten Sweeps über ei- nen noch größeren Frequenzbereich gespreizt wird.

Ein Trägersweep kann Träger von einem oder mehreren Bits oder (bei analoger Informationsverarbeitung) von einer oder mehreren Informationseinheiten sein. Für mehrere Bits oder Informationseinheiten wird ein Trägersweep in Modulations- zeittakte (MZT) unterteilt, wie dies beispielhaft in Figur 5 illustriert ist. Es ist die Unterteilung eines Sweeps mit linearem Frequenzanstieg in zwei gleich lange Takte T1 und T2 jeweils der Taktzeit tT1 bzw. tT2 dargestellt. Durch die Unterteilung der Trägersweeps in jeweils zwei oder mehr MZT kann eine höhere Bitrate erreicht werden.

Die Unterteilung in Modulationszeittakte dient insbesondere bei der Übertragung digitaler Informationen der Trennung der Bits bzw. der Wiederfindung. Werden z. B. zwei Nullen aufeinanderfolgend übertragen, so können sie als zwei Bits durch die Modulationszeittakte auseinandergehalten werden.

Bei großen Taktzahlen (z. B. 10 Takte pro Sweep) ergeben sich vorteilhafterweise besonders hohe Bitraten.

Die Einführung der Modulationszeittakte weist auf einen wichtigen Unterschied gegenüber der oben genannten herkömm- lichen Nutzung von Chirps bei der Signalübertragung. Erfin- dungsgemäß werden die Sweeps nicht einfach nur ein-und ausgeschaltet, sondern getaktet moduliert.

Die MZT-Taktzeiten können anwendungsabhängig in Bezug zur Frequenz der Trägerwelle kontinuierlich oder stufenweise verändert werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass für die Demodulation der F2-Signale jeweils nur eine bestimmte Anzahl von Schwingungsperioden der Trägerwelle benötigt wird. Da sich in den Sweeps die Anzahl der Schwingungsperi- oden pro Zeiteinheit aber ständig ändert, kann ggf. eine erhebliche Steigerung der Bitrate erreicht werden, indem die Modulations-Taktzeiten auf das jeweils erforderliche Mindestmaß reduziert, d. h. der jeweils aktuellen Frequenz- höhe der Trägersweeps angepasst werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Bitrate besteht zudem auch in der Anwendung komplexerer Modulationsverfah- ren zur Informationscodierung. Fig. 6 illustriert den Auf- bau einer Mehrfachmodulation beim Erzeugen eines F2- Sendesignals am Beispiel einer an sich bekannten Offset- QPSK des Informationssignals und der anschließenden Modula- tion mit einem Trägersweep, wobei nur das Sendesignal dar- gestellt ist. Das nicht benötigte Seitenband wird weggefil- tert. In dieser Darstellung hat das Informationssignal selbst eine Trägerwelle, welche dann mit dem Sweep bzw. auf den Sweep moduliert wird. Gleich, wie man es betrachten möchte, das Ergebnis ist in beiden Fällen identisch. Im vorliegenden Verfahren ist jedoch bevorzugt, wie eingangs erläutert wurde, den Sweep als Träger des Gesamtsignals zu betrachten. In diesem Zusammenhang sei nochmals darauf hin- gewiesen, dass die Bildung von F2-Signalen nicht unbedingt voraussetzt, dass das Informationssignal einen eigenständi- gen Träger besitzt. Es ist durchaus möglich, das Sweep- Signal direkt zu modulieren. Demzufolge können die in Fig.

6 mit e) bzw. c) bis e) gekennzeichneten Zwischenstufen ggf. auch übersprungen werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel für die Mehrfachbelegung eines Frequenzbandes mit F2-Signalen gleich konfigurierter Trä- gersweeps. Die beiden dick gedruckten Linien stellen die zu einem Signal gehörigen Sweeps mit dem Zeitfenster tw dar.

Die Sweeps, die zu verschiedenen Signalen gehören, unter- scheiden sich um vorbestimmte Zeitversatz-Werte ts (Time Slot).

Erfindungsgemäß können die Sweeps der F2-Signale nach einem bestimmten Protokoll konfiguriert werden, das sowohl für dem Sender als für den Empfänger festgelegt ist. Allgemein ist im Protokoll festgelegt, wie der Sweep aussieht (Zeit- funktion der Frequenzänderung) und wie er ggf. auf Fre- quenzbändern verteilt ist. Das Protokoll kann beispielswei- se für jedes Paar unterschiedlich sein, womit insbesondere im Multi-User-Betrieb auf einem gemeinsamen Frequenzband die Gefahr der gegenseitigen Beeinflussung der Signale re- duziert wird. Falls hingegen für mehrere F2-Signale im Pa- rallelbetrieb eine gleichartige Sweepkonfiguration verwen- det wird, kann das Übertragungsprotokoll beispielsweise da- zu dienen, durch Einrichtung bzw. Zuweisung der Zeitfenster oder Zeitversatz-Werte (Time Slots) eine geeignete zeitli- che Staffelung herbeizuführen (siehe Beispiel in Fig. 7).

Es kann vorgesehen sein, dass das Protokoll während des Be- triebs nach einem vorher festgelegten Plan oder entspre- chend einer übertragenen Signalcodierung (Übertragung eines Befehls"Anderung von Protokoll 1 auf Protokoll 10"od. dgl.) veränderlich ist.

Eine weitere Möglichkeit, eine zufällige Komplettübertra- gung mehrerer F2-Signale auszuschließen, besteht darin, un- gleiche Abstände zwischen den Sweeps einzurichten. Fig. 8 zeigt ein Beispiel für eine pseudo-zufällige Anordnung der Sweeps eines F2-Signals in einem Frequenzband (zufällige zeitliche Mischung). Die gepunkteten Linien deuten an, wo die betreffenden Sweeps im Fall gleichmäßiger Abstände zu erwarten gewesen wären. Die Einführung pseudozufälliger Ab- stände besitzt den Vorteil, daß auch ohne Zuweisung spe- zieller Zeitfenster (Time Slots), d. h. bei zufälliger zeitlicher Mischung von Signalen im Multi-User-Betrieb die vollständige Überlagerung von zwei oder mehr unterschiedli- chen Signalen praktisch ausgeschlossen ist. Die Überlage- rung einzelner Sweeps läßt sich mittels geeigneter Korrek- turalgorithmen kompensieren.

Fig. 9 veranschaulicht ein Beispiel für ein Ubertragungs- protokoll, bei dem die Trägersweeps eines Informationssig- nals auf zwei unterschiedliche, vorzugsweise benachbarte Frequenzbänder Afa und Afb verteilt werden. Es erfolgt ein abwechselndes Umschalten auf 2 verschiedene Kanäle oder Bänder, ohne dass der charakteristische Frequenzanstieg verändert wird.

Empfängerseitige Demodulation Die empfängerseitige Demodulation erfindungsgemäßer Sweep- Trägerwellen erfolgt nach den gleichen Prinzipien erfolgen, wie sie in PCT/DE99/02628 (WO0011817) beschrieben sind. Im folgenden wird lediglich auf Prinzipien der Überführung des Informationssignals in ein konstant feststehendes Frequenz- band, beispielsweise durch Mischen bzw. Multiplikation mit einer künstlich erzeugten Hilfsfrequenz (Sweep-Heterodyne- frequenz) eingegangen. Zusätzliche an sich bekannte Maßnah- men zur Verbesserung des S/N-Verhältnisses und Bandpaßfil- terungen können vorgesehen sein.

Fig. 10 zeigt im oberen Teil schematisch das Empfangsergeb- nis auf einem Frequenzband, welches im Parallelbetrieb gleichzeitig von mehreren Nutzern verwendet wird. Dabei ist das für den gegebenen Empfänger bestimmte F2-Signal durch eine dick gedruckte Linie hervorgehoben und das Zeitfens- ter, in dem sich der gerade zu analysierende Sweep befin- det, durch gestrichelte vertikale Linien gekennzeichnet.

Die schwächer gedruckten Linien beziehen sich auf fremde F2-Signale. Seitens des Empfängers wird systemintern eine künstliche Welle (Sweep-Hilfsfrequenz bzw. Heterodynefre- quenz) generiert, die im vorliegenden Beispiel in dem betreffenden Zeitfenster tsweep die gleiche relative Fre- quenzänderung Afhet aufweist, wie der zu bearbeitende Trä- gersweep des F2-Signals, sich von diesem aber hinsichtlich der Frequenzlage unterscheidet, beispielsweise-wie im un- teren Teil der Fig. 10 dargestellt-niedriger liegt.

Anschließend erfolgt ein Mischen bzw. eine Multiplikation des jeweiligen empfangenen Sweeps mit der Heterodynefre- quenz. Das Ergebnis ist in Fig. 11 illustriert, die im obe- ren Teil eine ähnliche Ausgangskonfiguration wie Fig. 10 zeigt. Durch die Projektion des zu analysierenden Sweeps auf eine Hilfsfrequenz mittels eines Mischers bzw. Multi- plikators werden die Trägerfrequenzen aller in dem betref- fenden Zeitfenster liegenden Sweeps dieses Musters in kon- stant feststehende Frequenzen überführt, die sich in ihrer Höhe unterschieden (unterer Teil von Fig. 11). Aus diesem Spektrum wird dann auf einfache Weise, beispielsweise mit- tels eines Bandpaßfilters, die gewünschte Signalkomponente, hier der frequenztransformierte Sweep, herausgefiltert. Da- bei werden auch die bei der Transformation ggf. entstehen- den (hier nicht dargestellten) Seitenbänder weggefiltert.

Der solchermaßen transfomierte und"gereinigte"Sweep kann anschließend mittels der in der Signalverarbeitung ge- bräuchlichen Methoden wie ein"normales"Signal mit kon- stanter Trägerfrequenz weiter verarbeitet und hinsichtlich der informationstragenden Parameter etwa der Phasenwinkel, der Amplitude oder, im Fall einer Frequenzmodulation auch hinsichtlich des dann auch nach der Transformation noch verbliebenen Frequenzverlaufes bzw. der Dynamik der Phasen- änderung analysiert werden. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil der F2-Technologie dahingehend dar, dass sie ledig- lich den Zwischenschritt der Frequenztransformation benö- tigt, um dann im weiteren voll zu allen bekannten und be- währten Methoden der Signalverarbeitung kompatibel zu sein.

Darüber hinaus beinhaltet das F2-Verfahren noch die Mög- lichkeit, beispielsweise anhand der Abweichung der trans- formierten Trägerfrequenz von dem zu erwartenden Sollwert eine ggf. auftretende Dopplerverschiebung zu erkennen, zu analysieren, beispielsweise um daraus die Geschwindigkeit der Abstandsänderung zwischen Sender und Empfänger zu er- mitteln, bzw. die solchermaßen oder auf anderem Wege be- stimmte Dopplerverschiebung bei der Erzeugung der Sweep- Hilfsfrequenz zu berücksichtigen und so die Qualität bzw.

Stabilität der Datenübertragung zu verbessern. Diese Ges- taltung ist insbesondere für die Kommunikation zwischen oder mit rasch bewegten Objekten von Vorteil. Auch hier sei nochmals auf die Möglichkeit hingewiesen aus den Empfangs- signalen zur Ableitung von weiteren Umgebungsdaten wurde bereits mehrfach erwähnt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es im Ergebnis der beschriebenen Frequenztrans- formation mit der Hilfsfrequenz im Fall der Multipath Pro- pagation möglich ist, beispielsweise durch Verwendung ent- sprechend scharfer Filter oder einer geeigneten FFT- Analyse, aus den verschiedenen Kanalantworten eine einzelne bzw. die am besten geeignete, beispielsweise die jeweils stärkste Kanalantwort, zu separieren und zu analysieren. In den Figuren 12 und 13 wird (in Analogie zu Fig. 10 und 11) eine detailliertere Darstellung gegeben, anhand derer eben diese Leistungsfähigkeit, die eine völlig neue Qualität der Informationsübertragung speziell auch in inhomogenen Medien und strukturierten Räumen begründet, im folgenden weiter erläutert wird.

Allgemein ist vorgesehen, dass aus dem Spektrum der in dem transformierten Signal-beispielsweise infolge von Mehr- Wege-Ausbreitungen (Multipath Propagation)-enthaltenen Einzelfrequenzen (Kanalantworten) die jeweils am besten ge- eignete, beispielsweise die am stärksten empfangene Kompo- nente, vorzugsweise mittels Filtereinrichtungen bzw. auf der Basis von einfachen oder komplexen FFT-Analysen iso- liert und ausgewertet wird.

Die kontinuierliche Frequenzverschiebung bewirkt im Fall bei Multipath Propagation, dass die einzelnen Kanalantwor- ten aufgrund ihres Zeitversatzes als parallele Sweeps beim Empfänger eintreffen. Die Stärke der Parallelverschiebung wird neben den Laufzeitunterschieden auch von der Steilheit der Sweeps bestimmt. Die Frequenzgradienten bewirken, dass der Zeitversatz, d. h. die Laufzeitunterschiede zwischen den Kanalantworten, nicht mehr interferieren, sondern anhand ihrer unterschiedlichen Frequenzen signaltechnisch vonein- ander getrennt, bzw. die Einflüsse der Seitenfrequenzen ab- geschwächt werden können. Je steiler die Sweeps sind, d. h. je größer der Betrag der Frequenzänderung in dem gegebenen Signalabschnitt gewählt wurde, desto breiter die spektrale Aufschlüsselung der Kanalantworten.

Dieser Zusammenhang ermöglicht es, das Verfahren optimal an unterschiedliche Übertragungsbedingungen anzupassen, indem beispielsweise bei der Funkübertragung im Inneren von Ge- bäuden, im Stadtgebiet oder auf dem Lande ggf. auch situa- tionsbedingt unterschiedliche Frequenzgradienten, d. h. ver- schieden steile Trägersweeps verwendet werden.

Fig. 12 zeigt eine Reihe von Kanalantworten (symbolisiert durch Rl bis R5), die mit unterschiedlichem Zeitversatz (allgemein mit tcrd für Channel Response Delay bezeichnet) als parallele Sweeps beim Empfänger ankommen. Demzufolge erweitert sich das Zeitfenster für den Empfang der ver- schiedenen Abbilder ein und desselben Sweeps um den Betrag tsd (Time Spread Delay). Fig. 13a zeigt schematisch, dass sich im Ergebnis der Frequenztransformation die jeweiligen Laufzeitunterschiede als unterschiedliche Frequenzlagen darstellen. Hier tritt nun der bereits anhand von Fig. 4 erläuterte Effekt ein, dass durch die Transformation die ursprünglich auf den von den Sweeps überstrichenen Fre- quenzbereich AF verteilte Energie auf jeweils eine Fre- quenzzelle zusammengeschoben wird (Fig. 13b), wodurch eine erhebliche Verbesserung des SIN (Signal-Rausch- Verhältnisses) erreicht und gleichzeitig auch der zufällige Einfluss einzelner Frequenzanteile des Rauschens abgemil- dert wird.

Trotz dieser insgesamt wirksamen Verbesserung können aber, wie in Fig. 13b beispielhaft veranschaulicht ist, die transformierten Kanalantworten je nach ihrer Vorgeschichte im Übertragungsprozess unterschiedlich stark ausgebildet sein. Es bietet sich an, als ein verfahrenstechnisch leicht zu realisierendes Auswahlkriterium die Frequenz mit der je- weils größten Amplitude zu bestimmen und die entsprechende Komponente beispielsweise mittels eines steuerbaren, ent- sprechend scharfen Filters herauszufiltern. Die entspre- chende Einstellung des Filters kann beispielsweise analog zu der in PCT/DE99/02628 (WO0011817) als Kanal-Tuning be- zeichneten Methode vorgenommen werden. Gleichermaßen ist es möglich, durch Veränderung der Frequenzlage (Anfangsfre- quenz) der Hilfsfrequenz die gewünschte Komponente in einem vorgegebenen Filterfenster zu platzieren. Durch eine dieser Maßnahmen kann gewährleistet werden, dass jeweils das best- mögliche S/N genutzt wird. Andererseits kann es sich z. B. bei Verwendung einer Phasencodierung auch als nützlich er- weisen, aus dem Spektrum der fest stehenden Zwischenfre- quenzen eine bevorzugte, möglichst einzeln stehende Kompo- nente herauszulösen, da deren Phasenlage noch weniger durch Nachbarkomponenten beeinflusst werden kann.

In diesem Zusammenhang ist besonders hervorzuheben, dass mittels entsprechend steiler Sweeps insbesondere auch die Kanalantworten voneinander getrennt werden können, deren Laufzeitunterschied zu einem Phasenversatz um X führt, wo- mit die Auslöschung infolge Interferenz mit hoher Sicher- heit ausgeschlossen werden kann.

Die Ermittlung eines Spektrums der in dem transformierten Signal enthaltenen Einzelfrequenzen gemäß Figur 13b ermög- licht eine weitere Verbesserung des S/N-Verhältnisses. Alle Einzelfrequenzen tragen dieselbe Nutzinformation mit ver- schiedenen Rauscheinflüssen entsprechend den verschiedenen geometrischen Übertragungskanälen. Damit entsteht eine aus- wertbare Redundanz. Jeweils zwei oder mehrere Komponenten (Kanalantworten) werden isoliert und separat voneinander analysiert Dann werden die Auswertungsergebnisse verglichen bzw. verrechnet, beispielsweise durch Bildung der Mittel- werte aus den jeweiligen Signalparametern ggf. mit Wichtung entsprechend der Stärke der betreffenden Komponenten. Dies bedeutet, dass bei der durch Multipath Propagation verur- sachten natürlichen Redundanz, d. h. das Erscheinen von meh- reren Abbildern (Kanalantworten) ein und desselben Informa- tionssignals (eins der bisherigen Hauptprobleme der Daten- übertragung) nun erstmals zur Verbesserung der Auswertungs- qualität gemacht werden kann. Trotz der oben bereits be- schriebenen Verbesserung des S/N und teilweiser Nivelle- rung der Rauscheinflüsse über einen gewissen Frequenzbe- reich können insbesondere bei sehr kurzen Taktzeiten durch das Rauschen immer noch zufällige Phasenstreuungen verur- sacht werden. Ublicherweise versucht man in der Signaltech- nik, diesen Einflüssen durch verlängerte Taktzeiten zu be- gegnen, womit eine zeitliche Mittelung bewirkt wird. Bei der F2-Technologie kann jedoch zusätzlich auch das von der Natur in Gestalt der diversen Mehrwegekomponenten (Echos) bereit gestellte Parallelangebot genutzt werden, indem die informationstragenden Signalparameter beispielsweise in ei- nem parallel laufenden Auswertungsprozess gleichzeitig für mehrere Mehrwegekomponentenausgewertet und dann in einer geeigneten Weise miteinander verrechnet werden.

Verschiede Möglichkeiten, mittels spezieller Verarbeitungs- techniken die Mehrwegekomponenten synchron zu ziehen und dann die Signalenergie dieser Anteile in einer Frequenz zu- sammenzuführen um ein entsprechend stärkeres Gesamtsignal zu erhalten und auszuwerten, wurden eingangs bereits be- schrieben.

Die Figuren 23 bis 28 veranschaulichen die Vorgehensweise bei der blinden Signalverarbeitung. Dargestellt ist ein Beispiel für eine der erfindungsgemäßen Verarbeitungswei- sen, bei der das Empfangssignal (schematisiert in Form von zwei Multipath-Komponenten mit dem Zeitversatz T darge- stellt) ein in zwei parallelen Bearbeitungsschritten zum einen mit einer künstlich erzeugten Heterodynefrequenz mul- tipliziert wird, die in einem höheren Frequenzband liegt und zum anderen mit einer zweiten Heterodynefrequenz mul- tipliziert wird, welche im Vergleich zur ersten Heterody- nefrequenz die gleiche Frequenzcharakteristik aufweist, je- doch in einem tieferen Frequenzband liegt. Fig. 23 zeigt, dass die beiden Hilfsfrequenzen synchron zueinander erzeugt werden, die Erzeugung jedoch nicht mit dem Empfangssignal synchronisiert zu sein braucht. Die Länge der Sweeps Tsw ist jedoch in allen Fällen gleich. Die mit Ao und entsprechen- den Indices bezeichneten Pfeile veranschaulichen die jewei- ligen momentanen Anstandsverhältnisse, die sich aufgrund des zufälligen Zeitversatzes zwischen den Mehrwegeanteilen des Empfangssignals und den Hilfs-Sweeps ergeben.

Die Figuren 24 und 25 zeigen die betreffenden Ausschnitte nochmals detailliert. Dabei gibt Fig. 24 eine Detaildar- stellung zur Projektion auf die obere Hilfsfrequenz und Fig. 25 eine Detaildarstellung zur Projektion auf die unte- re Hilfsfrequenz. In diesem Zusammenhang kann ggf. auch ei- ne Phasentransformation eines oder beider Spektren durchge- führt werden. Die Figuren 26a und 26b zeigen schematisch die beiden Spektren, die sich nach der Multiplikation mit den betreffenden Hilfsfrequenzen ergeben. In diesen Spekt- ren sind die einzelnen Spektralanteile in Bezug zur Zent- ralfrequenz des jeweiligen Spektrums (hier in beiden Fällen mit Ao bezeichnet) spiegelverkehrt dargestellt sind. Falls die Mittenfrequenzen der Hilfs-Sweeps (Heterodynefrequen- zen) nicht symmetrisch zum Empfangssignal angeordnet sind, können sich die Zentralfrequenzen der beiden Spektren auch unterscheiden. Wichtig sind nur die spiegelsymmetrischen Verhältnisse im Inneren dieser Spektren. Im rechten Teil der Abbildungen sind jeweils die Filterfunktionen schema- tisch dargestellt, mittels derer der Zeitversatz der Spekt- ralkomponenten korrigiert wird. Diese Bearbeitungsstufe kann ggf. auch zur Entzerrung individueller Frequenz-bzw.

Phasenverwerfungen, zur Feinsynchronisation der Elemente in beiden Spektren weiter ausgebaut werden. Die Figuren 27a und 27b zeigen in Analogie zu den Figuren 26a und 26b sche- matisch die Lage der Frequenzanteile nach Verschiebung ent- lang der Zeitachse. Wenn die in Fig. 27a und 27b darge- stellten Spektren nun miteinander multipliziert werden, so sammeln sich die zuvor synchronisierten Elemente in Form einer zusammenhängenden Welle mit der Frequenz 2Ao, wobei sich auch die Signalenergie in dem entsprechenden Frequenz- fenster konzentriert. Figur 28 zeigt schematisch das Ergeb- nis einer solchen Operation. Die neue Zentralfrequenz (als fette Linie dargestellt), kann nunmehr herausgefiltert und ausgewertet werden.

Sende-und Empfangseinrichtungen Fig. 14a zeigt eine erfindungsgemäße Sendeeinrichtung 10, die eine senderseitige Generatoreinrichtung 11 zum Erzeugen von Gradient-Trägerwellen (GTW), eine Modulatoreinrichtung 12 zu deren Modulation und eine Mischeinrichtung 13 auf- weist. Die Generatoreinrichtung 11 ist zum Erzeugen von Gradient-Trager-Wellen, bzw. Trägersweeps nach den oben er- läuterten Prinzipien ausgelegt und mit an sich bekannten, steuerbaren Signalformern aufgebaut. Die Modulatoreinrich- tung 12 dient dem Codieren der Information, die übertragen werden soll. Dies erfolgt nach anwendungsabhängig gewähl- ten, an sich bekannten Codierungsverfahren. Die Mischein- richtung 13 ist ein Modul für die Zusammenführung von Trä- ger-und Informationskomponenten (Mischer, Multiplikator o. a.). Sie besitzt einen Ausgang 14, der ggf. mit einer Filtereinheit 15 oder direkt über einen Sender mit dem phy- sikalischen Übertragungskanal verbunden ist. Die Filterein- heit 15 wird vorzugsweise durch eine Bandpaßfilter-Einheit (BPF) gebildet, die zwischen den Ausgang 14 und die Sende- antenne oder einen Sendewandler (nicht dargestellt) zwi- schengeschaltet sein kann. Die Filtereinheit 15 dient der Beseitigung ggf. auftretender Nebenfrequenzen. Sofern diese nicht-stören, kann das Modul auch direkt mit dem Ausgang verbunden werden.

In diesem Sendesystem wird die eingegebene Information (Symbol) von der Modulatoreinrichtung 12 signaltechnisch umgeformt und dann in dem Modul 13 für die Zusammenführung der vom gleichermaßen mit diesem Modul verbundenen GTW- Generator 11 erzeugten Gradient-Trägerwelle aufgeprägt. Die beiden Schalter 16 und das durch eine gestrichelte Linie bezeichnete Bandpaßfilter (BPF) veranschaulichen, dass die Filtereinheit 15 fakultativ vorzugsweise mit dem Modul Reihe geschaltet werden kann.

Fig. 14b zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Empfangseinrichtung 20, die eine empfängerseitige Genera- toreinrichtung 21 zum Erzeugen einer künstlichen Hilfsfre- quenz, vorzugsweise einer Gradientwelle bzw. Sweep, eine Projektionseinrichtung 22 zu deren Überlagerung mit dem von einer Empfangsantenne oder einem Empfangswandler (nicht dargestellt) erhaltenen Empfangssignal, eine Trenneinrich- tung 23 zur Trennung von Signalkomponenten und eine Demodu- latoreinrichtung 24 aufweist. Die Schaltungen 21-24 bil- den eine Einrichtung zum Erfassen von Signalen mit verän- derlichen Trägerfrequenzen.

Die Generatoreinrichtung 21 ist ebenfalls mit an sich be- kannten, steuerbaren Signalformern aufgebaut. Die Projekti- onseinrichtung 22 umfaßt einen Mischer, Multiplikator o. a.

Die Trenneinrichtung 23 enthält zumindest ein Modul zur Trennung von Signalkomponenten, beispielsweise eine Band- paßfilter-Einheit (BPF), eine steuerbare Filtereinheit oder eine FFT-Einheit. Die Demodulatoreinrichtung 24 dient der Signalanalyse/Demodulation und gibt die übertragene Infor- mation als Symbol aus. Bei Verwendung einer komplexen FFT- Analyseeinheit können das Modul zur Trennung und die Demo- dulationseinrichtung auch in Form einer gemeinsam en Schal- tungseinheit realisiert werden.

Figur 15 zeigt ausschnittsweise eine Abwandlung einer Emp- fangseinrichtung, welche die gezielte Bearbeitung einer Mehrwegekomponente ermöglicht.

Die folgenden Abwandlungen der Sende-und/oder Empfangsein- richtungen besitzen Vorteile insbesondere auch beim Multi- User-Betrieb. Die Figuren 16 und 17 zeigen Beispiele in de- nen mehrere parallele Erzeugungs-, bzw. Verarbeitungskanäle vorgesehen sind, wobei die jeweiligen Modulator-bzw. Gene- ratoreinrichtungen vorzugsweise parallel geschaltet sind und über ein zentrales Steuermodul (nicht dargestellt) mit- einander gekoppelt sind, welches die Form, Höhe und zeitli- che Abfolge der Sweeps und/oder deren Modulation (vorzugs- weise entsprechend dem Sende-bzw. Ubertragungsprotokoll) steuert. Entsprechend kann die Empfangseinrichtungen eben- falls ein Steuermodul aufweisen, das dementsprechend die Signalverarbeitung steuert. Es sind ggf. mehrere Schaltun- gen gemäß den Figuren 14a, 14b bzw. Figur 15 parallel ge- schaltet, die über ein gemeinsames Steuermodul miteinander gekoppelt sind und durch weitere Schaltungselemente ergänzt werden können.

Figur 18 zeigt eine Blockdarstellung einer Empfangseinrich- tung zur kombinierten Auswertung von Mehrwegekomponenten, wobei mit T eine Baugruppe zur Korrektur von Verzeichnungen bzw. Verschiebungen, beispielsweise Zeitverschiebungen, be- zeichnet ist. Figur 19 zeigt als eine Weiterentwicklung von Figur 18 eine Blockdarstellung einen Ausschnitt einer Empfangseinrichtung zur kombinierten Auswertung von Mehrwe- gekomponenten mit individueller Phasenkorrektur.

Fig. 20 zeigt in der Blockdarstellung als Detail einen Be- arbeitungskanal einer Empfangseinrichtung mit einer zusatz- lichen, nichtlinearen Filtereinheit zum Entzerren einer Mehrwegekomponente. Figur 21 zeigt in Anlehnung an Fig. 20 eine Ausführung zur kombinierten Auswertung von Mehrwege- komponenten mit Schaltungselementen zur individuellen Fein- korrektur.

Figur 22 zeigt ein Beispiel den zentralen Teil einer Emp- fangseinrichtung zur oben beschriebenen"blinden"Signal- verarbeitung. Die Figur 29 bis 31 zeigen weitere Ausfüh- rungsformen erfindungsgemäßer Empfangseinrichtungen, die zur Umsetzung der oben beschriebenen PN-Verfahren bzw. der Berücksichtigung einer Dopplerverschiebung ausgelegt sind.

Anwendungen Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf bestimmte Infor- mationsinhalte, Codierungsverfahren, Übertragungstechniken, Ubertragungsmedien o. dgl. beschränkt. Es besteht bei- spielsweise die Möglichkeit, das Verfahren für die akusti- sche Informationsübertragung insbesondere mittels Ultra- schall über die Luft (Fernsteuerung elektronischer Geräte, akustische Maus, Tastatur etc.) oder auch über andere gas- förmige, flüssige oder feste Medien, beispielsweise unter Wasser, durch Festkörper hindurch oder über spezielle Schalleiter anzuwenden. Weitere Anwendungen bestehen bei- spielsweise im Funkverkehr, bei der Datenübertragung über Laserstrahlen oder über elektrisch leitende oder optische Kabel etc., bei Fernbedienungen (TV, Keyboard) oder bei Un- terwassersteuerungen, sowie im kombinierten bzw. auch sepa- raten Einsatz für die Informationsübertragung und/oder zur Bestimmung von Umgebungsinformationen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirkli- chung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.