DE102011113969A1

DE102011113969A1 - Verfahren zur Verarbeitung eines AltBOC-Signals in einem Navigationsempfänger

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Publication number: DE102011113969A1
Application number: DE201110113969
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: IFEN GmbH
Current assignee: IFEN GmbH
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-03-21

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines AltBOC-Signals bereitgestellt, bei dem die Teilbänder in zwei getrennten Hochfrequenzpfaden empfangen werden und in getrennten Kanälen digital verarbeitet werden. Die Verknüpfung der Informationen aus den Kanälen erfolgt gemäß einer mathematischen Beziehung der Kodephasen bzw. der Phasen der Unterträger der Signale in den Kanälen und dem Gesamtsignal. In einer Ausführungsform werden die Signale aus den Kanälen einer Gesamtsignalregelschleife zugeführt und die Teilbandoszillatoren gemäß den Phasenbeziehungen zwischen dem Gesamtsignal und den Teilbandsignalen gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung eines AltBOC-Signals, bei dem die beiden Teilbänder in getrennten Hochfrequenzpfaden empfangen werden und in getrennten Kanälen digital verarbeitet werden. Die Verknüpfung der Informationen aus den beiden Kanälen erfolgt gemäß einer mathematischen Beziehung der Kodephasen bzw. der Phasen der Unterträger der Signale in den beiden Kanälen und dem Gesamtsignal. In einer Ausführungsform werden die Signale aus den Kanälen einer Gesamtsignalregelschleife zugeführt und die Teilbandoszillatoren gemäß den Phasenbeziehungen zwischen dem Gesamtsignal und den Teilbandsignalen gesteuert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 Getrennte Signalverarbeitung von E5a und E5b im Frontend,
2 E5-Tracking mit harter E5/a/b Synchronisierung, und
3 E5-Tracking mit weicher E5/a/b Synchronisierung.
Das Satellitennavigationssystem Galileo wird im E5-Band ein Signal ausstrahlen, das sich aus 2 Teilsignalen in zwei unterschiedlichen Bändern, nämlich E5a (Mittenfrequenz 1176,45 MHz) und E5b (Mittenfrequenz 1207, MHz) zusammensetzt. Die Mittenfrequenz des zusammengesetzten Signals, das gemäß seiner Modulationsart als AltBOC(Alternate Binary Offset Carrier)-Signal bezeichnet wird, beträgt 1195,795 MHz. Das zusammengesetzte Signal wird in dieser Beschreibung auch als Gesamtsignal oder E5 bezeichnet, die beiden Bänder E5a und E5b als Teilbänder und die Signale der Teilbänder Signalkomponenten.
Das AltBOC-Signal leitet sich aus dem AltLOC(Alternate Linear Offset Carrier)-Signal her, mit:

ω_sc: Winkelfrequenz der Unterträgers
s_a: E5a – Signalkomponente
s_b: E5b – Signalkomponente, wobei

s_a(t) = d_aI(t)c_aI(t) + jc_aQ(t) und s_b(t) = d_bI(t)c_bI(t) + jc_bQ(t), mit (2)

d_aI, d_bI: Datenbits der Komponente E5a bzw. E5b
c_aI, c_bI: Kodebits der Datenkanal-Komponente E5aI bzw. E5bI
c_aQ, c_bQ: Kodebits der Pilotkanal-Komponente E5aI bzw. E5bI

Bei einer Übertragung wird der Realteil des komplexen Signals gesendet:

Realteil ω_c Trägerfrequenz
φ₀ Phase zum Zeitpunkt t₀
Werden gemäß (1) die Exponenten addiert, ergibt sich aus (3) der Cosinus-AltLOC zu S_cos-AltLOC(t) = S_bI(t)cos(ω_bt) – S_bQ(t)sin(ω_bt) + s_aI(t)cos(ω_at) – s_aQ(t)sin(ω_at) (4)
Analog lässt sich der Sinus-AltLOC bei Differenzbildung der Exponenten herleiten zu: S_sin-AltLOC(t) = s_bI(t)sin(ω_bt) + s_bQ(t)cos(ω_bt) – s_aI(t)sin(ω_at) – s_aQ(t)cos(ω_at) (5)
Das AltBOC-Signal lässt sich aus dem AltLOC-Signal entwickeln mit der Vorgabe, dass der Unterträger ein Rechteck-Signal ist, und die dadurch entstehende Nichtkonstanz der Hüllkurve durch Hinzunahme von Termen vermieden wird:
mit s _aI(t) = s_aQ(t)·s_bI(t)·s_bQ(t) s _bI(t) = s_aI(t)·s_aQ(t)·s_bQ(t) s _aQ(t) = s_aI(t)·s_bI(t)·s_bQ(t) s _bQ(t) = s_aI(t)·s_aQ(t)·s_bI(t), und (7)
Das übertragene Signal ist wiederum (unter Annahme, dass φ₀ = 0)
Konventionell wird für die AltBOC-Prozessierung das gesamte E5 Spektrum mit minimaler Bandbreite von 50 MHz verarbeitet. Es existiert also ein Eingangsfilter, das das Signal auf die zu empfangende Bandbreite begrenzt und das Signal zu einem Analog-Digital-Konverter weiterführt, wo es mit einer Abtastfrequenz f_s digitalisiert wird. Danach erfolgt die Korrelation mit einem im Empfänger gebildeten Replikasignal. Hierbei wird das zusammengesetzte Signal in der PLL (Phase Locked Loop) bzw. in der DLL (Delay Locked Loop) gesamtheitlich erzeugt, um so die Beziehung der Teilsignale zueinander zu erhalten.
Es ist anzumerken, dass unter Verzicht der AltBOC-Demodulation auch die E5a bzw. E5b-Signale in jeweils einem HF-Pfad als separate und voneinander unabhängige Signale empfangen werden können. Hierbei wird eine gewöhnliche BPSK(Binary Phase Shift Keying)-Demodulation durchgeführt. Die Vorteile des AltBOC-Signals, die sich in einer steileren Spitze in der Autokorrelationsfunktion äußern, werden dabei jedoch nicht genutzt.
Durch die hohe Bandbreite von mindestens 50 MHz sind hohe Abtastraten mit über 100 MHz nötig. Das macht den Empfänger empfindlich gegenüber Jamming, erhöht den Stromverbrauch und verlangt generell schnelle FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), ASICS (Application Specific Integrated Circuits) oder Prozessoren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das ein stabiles Nachführen (engl.: tracking) von AltBOC-Signalen auch unter schwierigen Empfangsbedingungen gewährleistet und dabei dennoch der Aufwand im Empfänger verringert wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Anordnung gemäß Patentanspruch 6 gelöst.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger zur Verfügung gestellt, wobei die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind, in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden, in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden und die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen, und wobei

– die Signalkomponenten getrennt voneinander in verschiedenen Kanälen mit den Replikakodes korreliert werden und die Unterträger in den jeweiligen Kanälen entfernt werden, wobei die Steuerung der Phasen des Replikakodes und der nachgebildeten Unterträger über Signalkomponenten-NCOs in den verschiedenen Kanälen erfolgt,
– die durch das Korrelieren erhaltenen Korrelatorwerte der Kanäle zusammengeführt werden und einem oder mehreren Diskriminatoren zugeführt werden,
– die Diskriminatoren ein Steuersignal für einen Gesamt-(z. B. E5)NCO liefern,
– der Gesamt-NCO ein Steuersignal für die Signalkomponenten-NCOs berechnet.

Die Gesamtsignalmittenfrequenz kann z. B. die E5-Mittenfrequenz des zusammengesetzten E5a/E5b-Signals sein.
Unter Kanal werden in diesem Zusammenhang miteinander verbundene Einheiten verstanden, in denen die Signalverabeitung zumindest des digitalen Signals für eine Signalkomponente stattfinden. Ein Kanal kann z. B., wie in 2 gezeigt, die Unterträgerphasenerzeugung 210, Replikakodeerzeugung 214, Signalkomponente-NCO 212, Multiplizierer 204 und 206 und Integrierer 208 einer Signalkomponente, z. B. E5a enthalten.
Die Unterträgerfrequenz ist hierbei beispielsweise die dopplerbehaftete Zwischenfrequenz, wie sie von der Hochfrequenz-Eingangsstufe (engl. RF-Frontend) bereitgestellt wird. Die Dopplerrotation kann prinzipiell auch an anderer Stelle, z. B. im RF-Frontend erfolgen.
Bei einer höheren Anzahl an Signalkomponenten, z. B. 4, können auch zunächst in einer ersten Stufe jeweils zwei Komponenten zusammengefasst werden und für sich gemäß obigem Verfahren verarbeitet werden. Schließlich können in einer zweiten Stufe die Ergebnisse einer weiteren Gesamtsignalprozessierung unterzogen werden. In dieser Kaskade könnten also die Zwischenergebnisse aus den Signalkomponentenpaar-NCOs und/oder die Ergebnisse des Gesamtsignal-NCOs verwendet werden, um die Signalkomponenten-NCO-Werte zu berechnen.
Bei dem empfangenen Signal kann es sich, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, um ein AltBOC-Signal handeln, wobei das AltBOC-Signal wie oben beschrieben zwei Signalkomponenten (E5a bzw. E5b) mit einer Unterträgerfrequenz f_sc aufweist. Es kann aber ohne Einschränkung auch für ein Signal verwendet werden, das sinus- bzw. cosinusförmige Unterträger aufweist, wie z. B. das eingangs beschriebene AltLOC-Signal, im Gegensatz zu den rechteckigen Unterträgern des AltBOC-Signals. Generell kann das Signal aus mehr als zwei Komponenten bestehen.
Das Signal kann ferner zwar auch rechteckige Unterträger aufweisen, aber wie ein Signal mit sinusförmigen Unterträgern behandelt werden.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft anhand eines AltBOC-Signals erläutert.
Das Verfahren basiert auf Standardverfahren, um z. B. die Galileo E5a- oder E5b-AltBOC(Alternate Binary Offset Carrier)-Komponenten als BPSK(Binary Phase Shift Keying)-Pilot-Signale (E5aQ, oder E5bQ) zu verarbeiten. Verfahren gemäß dem Stand der Technik basieren darauf, eine E5-Regelschleife aufzubauen, die empfängerinterne Signalparameter (Trägerphase, Kodephase, Doppler, Kodedoppler) dem empfangenen Signal nachführt. Die internen Parameter werden normalerweise dazu verwendet, Kode- und Trägergeneratoren über einen NCO anzusteuern, die dann die empfängerinternen Replikasignale generieren.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein 2-kanaliges Frontend wie in 1 herangezogen. Dieses hat zwei getrennte HF-Pfade, jeweils einen für die Frequenzbänder E5a und E5b, bestehend aus der (nicht notwendigerweise gemeinsamen) Antenne 102 und jeweils pro Band einem Bandfilter 104 bzw. 114, einem lokalen Oszillator 126 bzw. 124, einem Mischer 106 bzw. 116 und einem Zwischenfrequenzfilter (ZF-Filter) 108 bzw. 118. Das ZF-Signal wird jeweils einem AD-Wandler (Analog-Digitalwandler) 110 bzw. 120 zugeführt, so dass die digitalen Daten in 122 zur Verfügung stehen. Der Takt für die AD-Wandler (ADC, Analog Digital Converter) 110 bzw. 120 sowie die Basisfrequenzen für die lokalen Oszillatoren 124 bzw. 126 werden aus dem Oszillator 112 generiert. In 1 wird das Frontend als heterodyner Empfänger ausgeführt, aber es können auch mehrere Mischer zum Einsatz kommen (super-het) oder das Signal wird direkt auf der HF abgetastet. Das Frontend liefert das digital abgetastete E5a und E5b Signal. Die Abtastung erfolgt synchron, sowohl zwischen den zwei Bänder, als auch zwischen ADC und Mischer. Die abgetasteten Signale haben als Nominalfrequenz eine Zwischenfrequenz. Diese kann auch gleich 0 sein, wobei man dann allerdings von Basisbandsignalen spricht. Die Wert der Zwischenfrequenz ist für das Verfahren bedeutungslos.
Während gemäß dem Stand der Technik in der E5-Regelschleife die empfängerinternen Signalparameter dem empfangenen Signal nachgeführt werden, um Kodereplika- und Unterträgergeneratoren über einen NCO (Numerically Controlled Oscillator, numerisch gesteuerter Oszillator) anzusteuern, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen die E5-NCO-Werte herangezogen, um sie auf E5a- und E5b-NCO-Werte umzurechnen. Dies geschieht in 2. in den Blöcken „NCO Transf.” 216 bzw. 230. Mit diesen Werten werden die Band-NCOs für E5a 212 bzw. E5b 226 gesteuert, die wiederum z. B. das phasenrichtige Auslesen der ZF-Unterträger aus z. B. einer sin/cos-Tabelle 210 bzw. 224 steuern sowie die Phase der Kodes in den Kodegeneratoren 214 bzw. 228. Die Unterträger werden in bekannter Weise mit den ZF-Daten aus 122 in 204 bzw. 218 entfernt. Anschließend erfolgt die Korrelation, indem, ebenfalls in bekannter Weise, das daraus erhaltene Signal in 206 bzw. 220 mit dem Signal aus den Kodegeneratoren 214 bzw. 228 multipliziert und das Ergebnis in 208 bzw. 222 integriert wird. Das Integrationsergebnis wird, wie dem Fachmann bekannt ist, für eine Korrelationsperiode am Ausgang des Integrierers 208 bzw. 222 bereitgehaiten (im Englischen wird dieser Vorgang als „Integrate and Dump” bezeichnet).
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Umrechnung zum Beispiel mit folgenden Formeln erfolgen. Für die NCO-Trägerphasen: φ_a,μ = φ_μ – ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,a) φ_b,μ = φ_μ + ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,b) (10)

φ_a,μ: E5a NCO Trägerphase für den Abtastwert μ [cyc]
φb,μ: E5b NCO Trägerphase für den Abtastwert μ [cyc]
φ_μ: E5 NCO Trägerphase für den Abtastwert μ [cyc]
f_LO,ab: Frequenz eines angenommenen lokalen Osczillators für E5 [Hz]
f_LO,a: Frequenz des lokalen Oszillators für E5a [Hz]
f_LO,b: Frequenz des lokalen Oszillators für E5b [Hz]
f_sc: AltBOC Unterträger (subcarrier 1,5·10230000 Hz)
f_μ = μ/f_s: Abtastzeitpunkt für den Abtastwert μ [s]
f_s: Abtastrate [Hz]

Die Umrechnung der Trägerphase nimmt Bezug auf die E5-Kodephase ϕ_μ.
Für die NCO-Kodephasen gilt: ϕ_a,μ = ϕ_μ ϕ_b,μ = ϕ_μ (11)

ϕ_a,μ: E5a NCO Kodephase für den Abtastwert μ [s]
ϕ_b,μ: E5b NCO Kodephase für den Abtastwert μ [s]
ϕ_μ: E5 NCO Kodephase für den Abtastwert μ [s]

Beziehungen für die Koderaten (= Kodedoppler) und Trägerphasenraten (= Doppler) enstehen durch zeitliche Ableitung der obigen Formeln.
Die komplexwertigen E5aQ- und E5bQ-Korrelationswerte werden in 236 addiert und liefern approxmierte E5-AltBOC Korrelationswerte, wie mathematisch nachgewiesen werden kann. Die E5-Korrelationswerte können dann beispielhaft als Eingabe für Diskriminatoren 238 verwendet werden, die dann wiederum die E5-Regelschleife 232 bedienen, die den E5-NCO 234 steuert. Der E5-NCO 234 liefert schließlich die Daten für die oben angeführte Umrechnung auf die E5a- bzw. E5b-Kodephasen und -Trägerphasen. Weiterhin liefert der E5-NCO 234 die Messwerte für die Laufzeit des Signals von dem das AltBOC-Signal abstrahlenden Satelliten zum Empfänger.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger bereitgestellt, wobei die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, wobei auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind, in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden, in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden, die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen, und wobei

– die Signalkomponenten getrennt voneinander in verschiedenen Kanälen mit den Replikakodes korreliert werden und die Signalkomponentenunterträger in den jeweiligen Kanälen entfernt werden, wobei die Steuerung der Phasen der Replikakodes und der Phasen der nachgebildeten Unterträger in den verschiedenen Kanälen erfolgt,
– die Korrelationswerte zwischengespeichert werden und einem Gesamtsignalregelkreis zugeführt werden, wobei die zwischengespeicherten Korrelationswerte in zeitlicher Übereinstimmung und gemäß einer Beziehung zwischen der Gesamtsignalkodephase des Gesamtsignalregelkreises und den Kodephasen der Signalkomponenten sowie einer Beziehung zwischen der Gesamtsignalträgerphase des Gesamtsignalregelkreises und der Phase der Unterträger der Signalkomponenten dem Gesamtsignalregelkreis zugeführt werden.

In dieser Ausführungsform werden also – wieder beispielhaft anhand eines E5-AltBOC-Signals erläutert – die E5a- und E5b-Kanäle getrennt über von den jeweilig anderen Kanälen E5b bzw. E5a unabhängige Regelkreise 306 bzw. 308 gesteuert (3). Die E5a- und E5b-Korrelationswerte werden zum Einen mit Zeitstempeln in Puffern 302 bzw. 304 abgelegt und zum Anderen zur Steuerung der jeweiligen Signalkomponenten-NCOs 212 bzw. 226 verwendet. Wie in 3 gezeigt, wird ein E5-Kanal (232, 234, 236, 238) verwendet. Dieser steuert nun nicht mehr direkt die E5a- und E5b- Korrelation, sondern sucht in den Puffern (302, 304) die zeitlich übereinstimmenden Korrelationswerte. Es wird angenommen, dass die „Integrate-and-Dump”-Epochen für E5a, E5b und E5 übereinstimmen. Die E5a- und E5b-NCO Werte, die zu den E5aQ- und E5bQ-Korrelationswerten führen, stimmen im allgemeinen nicht mit den NCO-Werten überein, die sich durch eine Transformation aus den E5-NCO-Werten ergeben. Es ist mit kleineren Differenzen zu rechnen. Jedoch können diese Differenzen durch Interpolation (oder Extrapolation) ausgeglichen werden. Sollten E5a- oder E5b-Korrelationswerte nicht vorliegen, wird der E5-Kanal gestoppt.
Es ist anzumerken, dass die gemäß 2 oder 3 beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhaft sind. So ist es z. B. auch möglich, die Reihenfolge der Unterträgerentfernung und der Replikakodemultiplikation zu tauschen oder z. B. statt Werte Tabellen wie z. B. sin/cos-Tabellen zu entnehmen, die entsprechenden Werte zu berechnen oder zu interpolieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird, wie in 2 dargestellt, eine Empfangskanalanordnung zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger bereit gestellt, wobei die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind, die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind, und wobei

– für jeweils eine Signalkomponente ein Kanal vorhanden ist, wobei jeder Kanal
– eine Unterträgererzeugungseinheit 210 bzw. 224 und eine Kodeerzeugungseinheit 214 bzw. 228 aufweist
– einen Signalkomponenten-NCO 212 bzw. 226 zur Steuerung der Phase des in der Unterträgererzeugungseinheit 210 bzw. 224 bzw. Kodeerzeugungseinheit 214 bzw. 228 erzeugten Unterträgers bzw. Kodes aufweist
– eine Signalverarbeitungseinheit 204, 206, 208 bzw. 218, 220, 222 zur Entfernung des Unterträgers auf der Signalkomponente und zur Korrelation der Signalkomponente mit dem erzeugten Kode aufweist
– einen NCO-Transformator 216 bzw. 230 zur Transformation von Gesamtsignalphasenwerten zu Phasenwerten der Signalkomponenten aufweist und wobei die Empfangskanalanordnung 200
– eine Diskriminatoreneinheit 238 aufweist, die die Korrelatorwerte, d. h. die Integrationswerte aus den Korrelationen, aus allen Kanälen erhält und Fehlersignale berechnet,
– einen Gesamtsignal-NCO 234 aufweist, der in Abhängigkeit der Fehlersignale gesteuert wird und Gesamtsignalphasenwerte an die NCO-Transformatoren 216 bzw. 230 weitergibt.

Die Diskriminatoren der Diskriminatoreneinheit 238 können hierbei dem Fachmann bekannte Kode-, Frequenz-, und/oder Phasendiskriminatoren sein, wie z. B. sogenannte Early-minus-Late-, Skalarprodukt-, ATAN2-Diskriminatoren.
Unter Kanal wird in diesem Zusammenhang, wie bereits oben erwähnt, die Signalverabeitung des digitalen Signals für eine Signalkomponente verstanden, mit z. B. Unterträgerphasenerzeugung 210, Replikakodeerzeugung 214, Signalkomponente-NCO 212, Multiplizierer 204 und 206 und Integrierer 208 einer Signalkomponente, z. B. E5a.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird, wie beispielhaft anhand eines E5-AltBOC-Signals und 3 erklärt, eine Empfangskanalanordnung zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger bereit gestellt, wobei die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind, die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind, und wobei

– für jeweils eine Signalkomponente ein Kanal vorhanden ist, wobei jeder Kanal
– eine Unterträgererzeugungseinheit 210 bzw. 224 und eine Kodeerzeugungseinheit 214 bzw. 228 aufweist
– einen Signalkomponenten-NCO 212 bzw. 226 zur Steuerung der Phase des in der Unterträgererzeugungseinheit 210 bzw. 224 bzw. Kodeerzeugungseinheit 214 bzw. 228 erzeugten Unterträgers bzw. Kodes aufweist
– eine Signalverarbeitungseinheit 204, 206, 208 bzw. 218, 220, 222 zur Entfernung des Unterträgers auf der Signalkomponente und zur Korrelation der Signalkomponente mit dem erzeugten Kode aufweist, wobei durch die bei der Korrelation erzeugten Korrelationswerte der Signalkomponenten-NCO 212 bzw. 226 gesteuert wird
– einen Puffer 302 bzw. 304 aufweist, der die Korrelationswerte zwischenspeichert
– einen NCO-Transformator 216 bzw. 230 zur Transformation von Gesamtsignal-NCO-Werten zu Signalkomponenten-NCO-Werten aufweist, und die Empfangskanalanordnung
– einen Gesamtsignal-NCO 234 aufweist, der Gesamtsignalphasenwerte an dei NCO-Transformatoren liefert, und
– eine Diskriminatoreneinheit 238 aufweist, die die Phasenwerte der Signalkomponenten aus allen Kanälen erhält und Werte zur Steuerung des Gesamtsignal-NCOs 234 berechnet.

Bei dem empfangenen Signal handelt es sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung um ein AltBOC-Signal, wobei das AltBOC-Signal zwei Signalkomponenten (E5a bzw. E5b) auf jeweils einer Unterträgerfrequenz f_sc aufweist.
Der NCO-Transformator führt, wie bereits bei der Erläuterung des Verfahrens ausgeführt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für die Transformation

– eine Berechnung der NCO-Werte für die Kodephasen ϕ_a und ϕ_b zu einem Zeitpunkt tμ aus den Gesamt-NCO-Werten ϕ gemäß den Beziehungen ϕ_a,μ = ϕ_μ ϕ_b,μ = ϕ_μ durch, und weiterhin
– eine Berechnung der NCO Werte für die Trägerphasen φ_a und φ_b aus den Gesamt-NCO-Werten ϕ, der Unterträgerfrequenz f_sc und einer lokalen Oszillatorfrequenz f_LO zu einem Zeitpunkt tμ gemäß den Beziehungen φ_a,μ = φ_μ – ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,a) φ_b,μ = φ_μ + ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,b)

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Empfänger bereitgestellt, der eine Empfangskanalanordnung wie oben beschrieben aufweist, wobei der Empfänger für jede Signalkomponente des Hochfrequenzgesamtsignals einen Hochfrequenzpfad aufweist, wobei

– die Hochfrequenzpfade jeweils einen lokalen Oszillator aufweisen, durch den die Signalkomponente auf eine Zwischenfrequenz gemischt wird und
– die Hochfrequenzpfade jeweils einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, der die jeweilige Signalkomponente den Kanälen digital zur Verfügung stellt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger zur Verfügung gestellt, wobei

– die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden,
– auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind
– in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden
– in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden
– die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen
– die Signalkomponenten in jeweils einem Hochfrequenzpfad heruntergemischt und digitalisiert werden
– die heruntergemischten Signalkomponenten in jeweils einem Kanal korreliert werden und
– Fehlerwerte über eine Phasenbeziehung der Kodes und der Träger des Gesamtsignals zu den Signalkomponenten berechnet werden.

Auch für diese Ausführungsform gelten die obigen detaillierten Erläuterungen, die beispielhaft anhand 2 und 3 veranschaulicht wurden.
Durch das Verfahren können schmalbandigere Filter 104, 114 gegenüber den Filtern gemäß dem Stand der Technik eingesetzt werden und es können niedrigere Abtastraten vewendet werden. Die Robustheit des Systems erhöht sich, da bei Ausfall eines Bandes (z. B. E5a) durch z. B. Jamming das zweite Band (z. B. E5b) vollständig erhalten bleibt.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger, wobei – die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, – auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind – in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden – in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden – die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen dadurch gekennzeichnet, dass – die Signalkomponenten getrennt voneinander in verschiedenen Kanälen mit den Replikakodes korreliert werden und die Unterträger in den jeweiligen Kanälen entfernt werden, wobei die Steuerung der Phasen des Replikakodes und der nachgebildeten Unterträger über Signalkomponenten-NCOs in den verschiedenen Kanälen erfolgt, – die durch das Korrelieren erhaltenen Korrelatorwerte der Kanäle zusammengeführt werden und einem oder mehreren Diskriminatoren zugeführt werden, – die Diskriminatoren ein Steuersignal für einen Gesamt-(z. B. E5) NCO liefern, – der Gesamt-NCO ein Steuersignal für die Signalkomponenten-NCOs berechnet.
Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger, wobei – die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, – auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind – in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden – in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden – die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen dadurch gekennzeichnet, dass – die Signalkomponenten getrennt voneinander in verschiedenen Kanälen mit den Replikakodes korreliert werden und die Signalkomponentenunterträger in den jeweiligen Kanälen entfernt werden, wobei die Steuerung der Phasen der Replikakodes und der Phasen der nachgebildeten Unterträger in den verschiedenen Kanälen erfolgt, – die Korrelationswerte zwischengespeichert werden und einem Gesamtsignalregelkreis zugeführt werden, wobei die zwischengespeicherten Korrelationswerte in zeitlicher Übereinstimmung und gemäß einer Beziehung zwischen der Gesamtsignalkodephase des Gesamtsignalregelkreises und den Kodephasen der Signalkomponenten sowie einer Beziehung zwischen der Gesamtsignalträgerphase des Gesamtsignalregelkreises und der Phase der Unterträger der Signalkomponenten dem Gesamtsignalregelkreis zugeführt werden.
Verfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem empfangenen Signal um ein AltBOC-Signal handelt, wobei das AltBOC-Signal zwei Signalkomponenten (E5a bzw. E5b) auf jeweils einer Unterträgerfrequenz f_sc aufweist.
Verfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkomponenten des Hochfrequenzgesamtsignals über getrennte Hochfrequenzpfade empfangen werden und in den getrennten Hochfrequenzpfaden die Signalkomponenten mit einer lokalen Oszillatorfrequenz gemischt werden, digitalisiert werden und den Kanälen zur Verfügung gestellt werden.
Verfahren gemäß Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beziehung zwischen der Gesamtsignalkodephase ϕ des Gesamtsignalregelkreises und den Kodephasen der Signalkomponenten ϕ_a, ϕ_b zu einem Zeitpunkt tμ ϕ_a,μ = ϕ_μ ϕ_b,μ = ϕ_μ ist, und die Beziehung zwischen der Gesamtsignalträgerphase ϕ des Gesamtsignalregelkreises und der Phasen φ_a, φ_b der Unterträger der Signalkomponenten φ_a mit der Unterträgerfrequenz f_sc, den lokalen Oszillatorfrequenzen f_LO,a, f_LO,b sowie einer lokalen Gesamtsignaloszillatorfrequenz f_LO zu einem Zeitpunkt tμ φ_a,μ = φ_μ – ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,a) φ_b,μ = φ_μ + ϕ_μf_sc + t_μ(f_LO,ab – f_LO,b) ist.
Empfangskanalanordnung zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger, wobei – die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, – auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind dadurch gekennzeichnet, dass – für jeweils eine Signalkomponente ein Kanal vorhanden ist, wobei jeder Kanal – eine Unterträgererzeugungseinheit und eine Kodeerzeugungseinheit aufweist – einen Signalkomponenten-NCO zur Steuerung der Phase des in der Unterträgererzeugungseinheit bzw. Kodeerzeugungseinheit erzeugten Unterträgers bzw. Kodes aufweist – eine Signalverarbeitungseinheit zur Entfernung des Unterträgers auf der Signalkomponente und zur Korrelation der Signalkomponente mit dem erzeugten Kode aufweist – einen NCO-Transformator zur Transformation von Gesamtsignalphasenwerten zu Phasenwerten der Signalkomponenten aufweist und wobei die Empfangskanalanordnung – eine Diskriminatoreneinheit aufweist, die die Korrelatorwerte aus allen Kanälen erhält und Fehlersignale berechnet, und – einen Gesamtsignal-NCO aufweist, der in Abhängigkeit der Fehlersignale gesteuert wird und Gesamtsignalphasenwerte an die NCO-Transformatoren weitergibt.
Empfangskanalanordnung zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger, wobei – die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, – auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass – für jeweils eine Signalkomponente ein Kanal vorhanden ist, wobei jeder Kanal – eine Unterträgererzeugungseinheit und eine Kodeerzeugungseinheit aufweist – einen Signalkomponenten-NCO zur Steuerung der Phase des in der Unterträgererzeugungseinheit bzw. Kodeerzeugungseinheit erzeugten Unterträgers bzw. Kodes aufweist – eine Signalverarbeitungseinheit zur Entfernung des Unterträgers auf der Signalkomponente und zur Korrelation der Signalkomponente mit dem erzeugten Kode aufweisteine Signalverarbeitungseinheit zur Entfernung des Trägers auf der Signalkomponente und zur Korrelation der Signalkomponente mit dem erzeugten Kode aufweist, wobei durch die bei der Korrelation erzeugten Korrelationswerte der Signalkomponenten-NCO gesteuert wird – einen Puffer aufweist, der die Korrelationswerte zwischenspeichert – einen NCO-Transformator zur Transformation von Gesamtsignalphasenwerten zu Phasenwerten der Signalkomponenten aufweist, und wobei die Empfangskanalanordnung – einen Gesamtsignal-NCO aufweist, der Gesamtsignalphasenwerte an dei NCO-Transformatoren liefert – eine Diskriminatoreneinheit aufweist, die die Phasenwerte der Signalkomponenten aus allen Kanälen erhält und Werte zur Steuerung des Gesamtsignal-NCOs berechnet.
Empfangskanalanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem empfangenen Signal um ein AltBOC-Signal handelt, wobei das AltBOC-Signal zwei Signalkomponenten (E5a bzw. E5b) auf jeweils einer Unterträgerfrequenz f_sc aufweist.
Empfänger, aufweisend eine Empfangskanalanordnung gemäß Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass – der Empfänger für jede Signalkomponente des Hochfrequenzgesamtsignals einen Hochfrequenzpfad aufweist, – die Hochfrequenzpfade jeweils einen lokalen Oszillator aufweisen, durch den die Signalkomponente auf eine Zwischenfrequenz gemischt wird und – die Hochfrequenzpfade jeweils einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, der die jeweilige Signalkomponente den Kanälen digital zur Verfügung stellt.
Verfahren zur Verarbeitung von Signalkomponenten in einem Empfänger, wobei – die Signalkomponenten Komponenten eines Hochfrequenzgesamtsignals mit einer Mittenfrequenz (z. B. E5-Frequenz) sind und die Signalkomponenten (z. B. E5a, E5b) auf unterschiedlichen Unterträgern übertragen wurden, – auf die jeweiligen Unterträger Kodes moduliert sind – in dem Empfänger Replikakodes der Signalkomponenten erzeugt werden – in dem Empfänger die Unterträger nachgebildet werden – die Signalkomponenten zusammen ein Gesamtsignal darstellen dadurch gekennzeichnet, dass – die Signalkomponenten in jeweils einem Hochfrequenzpfad heruntergemischt und digitalisiert werden – die heruntergemischten Signalkomponenten in jeweils einem Kanal korreliert werden und – Fehlerwerte über eine Phasenbeziehung der Kodes und der Träger des Gesamtsignals zu den Signalkomponenten berechnet werden.