DE102013109439B3 - A method, apparatus, system and computer program for providing a common received signal to a plurality of receivable transmitters - Google Patents
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- G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
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Abstract
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung (100) zum Bereitstellen eines gemeinsamen Empfangssignales (120) für eine Mehrzahl von empfangbaren Sendern (140a–140c), basierend auf einer Mehrzahl von empfangenen Signalen (110a–110d), die jeweils Signalkomponenten zumindest eines Senders der Mehrzahl von Sendern aufweisen. Die Vorrichtung (100) umfasst einen Positionsfinder (102), der ausgebildet ist, um unter Verwendung der Mehrzahl von empfangenen Signale (110a–110d) für jeden Sender zumindest einer Teilmenge der empfangbaren Sender eine Positionsinformation (112a–112c) zu bestimmen, wobei die Positionsinformation eine Information über eine Position des jeweiligen Senders enthält. Ein Gruppierer (104) ist ausgebildet, um zumindest eine Gruppenposition (114) für mindestens einen ersten Sender (140a) und einen zweiten Sender (140b) der Teilmenge zu bestimmen, wobei die Gruppenposition (114) zu der Position des ersten Senders (140a) und des zweiten Senders (140b) korrespondiert. Ein Signalerzeuger (106) ist ausgebildet, um unter Verwendung der Gruppenposition (114) und der Mehrzahl von empfangenen Signalen (110a–110d) ein gerichtetes gemeinsames Gruppensignal (116) für den ersten Sender (140a) und den zweiten Sender (140b) zu bestimmen, und um unter Verwendung der Positionsinformation (112c) des dritten Senders (140c) und der Mehrzahl von empfangenen Signalen (110a–110d) ein gerichtetes Empfangssignal (118) für den dritten Sender (140c) zu bestimmen. Ein Signalkombinierer (108) ist ausgebildet, das Gruppensignal (116) und das gerichtete Empfangssignal (118) zu kombinieren, um das gemeinsame Empfangssignal (120) bereitzustellen.Embodiments relate to a device (100) for providing a common received signal (120) for a plurality of receivable transmitters (140a-140c), based on a plurality of received signals (110a-110d), each of the signal components of at least one transmitter of the plurality of transmitters. The device (100) comprises a position finder (102) which is designed to use the plurality of received signals (110a-110d) to determine position information (112a-112c) for each transmitter for at least a subset of the receivable transmitters, the Position information contains information about a position of the respective transmitter. A grouper (104) is designed to determine at least one group position (114) for at least one first transmitter (140a) and a second transmitter (140b) of the subset, the group position (114) being related to the position of the first transmitter (140a) and the second transmitter (140b) corresponds. A signal generator (106) is designed to determine a directional common group signal (116) for the first transmitter (140a) and the second transmitter (140b) using the group position (114) and the plurality of received signals (110a-110d) and using the position information (112c) of the third transmitter (140c) and the plurality of received signals (110a-110d) to determine a directional received signal (118) for the third transmitter (140c). A signal combiner (108) is designed to combine the group signal (116) and the directional received signal (118) in order to provide the common received signal (120).
Description
Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Bereitstellen eines gemeinsamen Empfangssignals für eine Mehrzahl von empfangbaren Sendern, basierend auf einer Mehrzahl von empfangenen Signalen, die jeweils Signalkomponenten zumindest eines Senders der Mehrzahl von Sendern aufweisen. Embodiments are concerned with a method and apparatus for providing a common receive signal to a plurality of receivable transmitters based on a plurality of received signals each having signal components of at least one transmitter of the plurality of transmitters.
Anwendungen, in denen das von einer Mehrzahl von räumlich getrennten Sendern empfangene Signal gemeinsam ausgewertet wird, sind zahlreich. Beispielsweise werden bei Satellitennavigationssystemen die von den Sendern der einzelnen Satelliten ausgesendeten Signale gemeinsam empfangen und ausgewertet. Um eine Positionsbestimmung zu ermöglichen, ist es erforderlich, aus dem empfangenen Signal die Anteile der einzelnen Satelliten bzw. der einzelnen Sender zu extrahieren und die Signalanteile der jeweiligen Satelliten zur Positionsbestimmung getrennt voneinander zu analysieren. Applications in which the signal received from a plurality of spatially separated transmitters is evaluated together are numerous. For example, in satellite navigation systems, the signals emitted by the transmitters of the individual satellites are received and evaluated together. In order to enable a position determination, it is necessary to extract from the received signal the components of the individual satellites or of the individual transmitters and to analyze the signal components of the respective satellites for position determination separately of one another.
Solche Systeme werden nachfolgend auch als globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) bezeichnet. Auf Grund der geringen Leistungspegel von GNSS-Signalen auf der Erdoberfläche (ca. –130 dBm) und der großen Distanz zwischen Satellit und Empfänger kann der Empfang der Satellitensignale leicht gestört werden. Störungen können zum Beispiel durch Objekte in der direkten Sichtverbindung zwischen Satellit und Empfänger verursacht werden. Dies kann zu zusätzlichen Dämpfungen bei der Übertragung führen, wodurch der GNSS-Empfänger die Satellitensignale möglicherweise nur schwer oder sogar überhaupt nicht mehr detektieren kann. Ähnliche Effekte können auch durch absichtliche Störsignale/Hochfrequenzstörungen erzielt werden, die im selben Frequenzbereich wie die GNSS-Signale abgestrahlt werden. Dies kann den Empfang empfindlich stören und eine Positionsbestimmung möglicherweise verhindern. Es existieren verschiedene Ansätze, den Einfluss dieser Störsignale zu minimieren. Eine Möglichkeit der Störunterdrückung basiert auf der Verwendung von Mehrantennensystemen mit veränderlicher Richtcharakteristik („Controlled Radiation Pattern“ oder CRPA-Antennen). Dabei können unter anderem auch bereits existierende Empfänger oder GNSS-Empfänger durch ein Vorschaltgerät in Verbindung mit einer CRPA-Antenne und entsprechender Störunterdrückung nachgerüstet werden. Die Verbindung zwischen Vorschaltgerät und GNSS-Empfänger kann dabei über die Hochfrequenz (HF-Schnittstelle) des GNSS-Empfängers stattfinden. Such systems are also referred to below as Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Due to the low power levels of GNSS signals on the earth's surface (about -130 dBm) and the large distance between satellite and receiver, the reception of the satellite signals can easily be disturbed. Disturbances can be caused, for example, by objects in the direct line of sight between satellite and receiver. This can lead to additional attenuation in the transmission, which may make the GNSS receiver difficult or even impossible to detect the satellite signals. Similar effects can also be achieved by deliberate noise / radio frequency noise emitted in the same frequency range as the GNSS signals. This can severely disturb the reception and possibly prevent positioning. There are various approaches to minimize the influence of these interfering signals. One possibility of interference suppression is based on the use of variable antenna multiple antenna systems ("Controlled Radiation Pattern" or CRPA antennas). Among other things, already existing receivers or GNSS receivers can be retrofitted by a ballast in conjunction with a CRPA antenna and corresponding interference suppression. The connection between ballast and GNSS receiver can take place via the radio frequency (RF interface) of the GNSS receiver.
Mit Hilfe einer CRPA-Antenne und durch Gewichtung der Eingangsdaten mit entsprechenden Filterkoeffizienten lassen sich beispielsweise räumliche Nullstellen in Richtung der Störsignale erzeugen. Diese Vorgehensweise wird auch als null steering bezeichnet. Durch das null steering kann der Einfluss der Störsignale minimiert werden. Auch möglich ist die Verwendung von Filtern, beispielsweise die Implementierung eines FIR-Filters zur Unterdrückung von schmalbandigen Störsignalen. Dabei findet die Filterung beim FIR-Filter im Zeitbereich und nicht wie bei einer CRPA-Antenne im Raumbereich statt. Auf Grund von Größenbeschränkung und einer daraus resultierenden geringen Elementanzahl einer CRPA-Antenne können möglicherweise nicht beliebig viele räumliche Nullstellen ausgebildet werden. Manchmal werden deshalb räumliche und zeitliche Filterung miteinander kombiniert. Dies ist auch bekannt als Raumzeitfilterung bzw. Space-Time Adaptive Processing (STAP). Bei dieser Vorgehensweise wird in der Regel nur ein einzelnes störreduziertes Ausgangssignal für alle Satelliten erzeugt. Bei dieser Verarbeitungstechnik werden die Eigenschaften bzw. die Fähigkeit einer CRPA-Antenne bezüglich Nullstellenbildung ausgenutzt. By means of a CRPA antenna and by weighting the input data with corresponding filter coefficients, it is possible, for example, to generate spatial zeros in the direction of the interference signals. This procedure is also referred to as zero steering. The zero steering minimizes the influence of interfering signals. It is also possible to use filters, for example the implementation of an FIR filter for the suppression of narrow-band interference signals. The filtering of the FIR filter takes place in the time domain and not in the spatial domain as with a CRPA antenna. Due to the size limitation and the resulting low number of elements of a CRPA antenna, it may not be possible to form an arbitrary number of spatial zeros. Sometimes spatial and temporal filtering are combined. This is also known as space-time filtering or space-time adaptive processing (STAP). In this approach, usually only a single noise-reduced output signal is generated for all satellites. This processing technique exploits the properties of a CRPA antenna for zeroing.
Eine weitere nützliche Eigenschaft von CRPA-Antennen ist die Möglichkeit der Schwenkung des Antennendiagrammmaximums in eine beliebige Raumrichtung („beamsteering“). Durch das beamsteering kann für eine zuvor bestimmte Raumrichtung, z.B. die Richtung eines GNSS-Satelliten, mittels der CRPA-Antenne ein Gewinn erzielt werden. Dadurch verbessert sich für die eingestellte Blickrichtung der nutzbare Signalpegel bzw. das Signal-zu-Rauschleistungsverhältnis (SNR). Durch den zusätzlichen Gewinn kann es möglich werden, auch sehr schwache Satellitensignale trotz schlechter Empfangsbedingungen zu detektieren und bei der Berechnung der Navigationslösung (d.h. bei Position, Geschwindigkeit und Zeit) zu verwenden. Another useful feature of CRPA antennas is the ability to pan the antenna pattern maximum into any spatial direction ("beamsteering"). By the beamsteering, for a previously determined spatial direction, e.g. the direction of a GNSS satellite, using the CRPA antenna to make a profit. This improves the usable signal level or the signal-to-noise ratio (SNR) for the set viewing direction. The additional gain makes it possible to detect even very weak satellite signals despite poor reception conditions and to use them in the calculation of the navigation solution (i.e., position, speed, and time).
Bei der Anwendung des Beamsteering-Verfahrens zum Erzeugen eines gemeinsamen Empfangssignales für einen Empfänger eines Satellitennavigationssystems, beispielsweise in einem Vorschaltgerät zur Nachrüstung eines bestehenden Empfängers, werden die einzelnen Beamsteering-Signale der Satelliten wieder zusammengeführt. Durch diese Addition sinkt das Rauschleistungsverhältnis (SNR) von jedem einzelnen Satelliten jedoch wieder deutlich ab, da der Rauschanteil unkorreliert ist und jede Verdopplung der zu addierenden beamsteering Signale die SNR-Werte der Signalkomponenten der einzelnen Satelliten im Ausgangssignal um ca. 3 dB reduziert. When using the Beamsteering method for generating a common received signal for a receiver of a satellite navigation system, for example in a ballast for retrofitting an existing receiver, the individual beamsteering signals of the satellites are reunited. However, this addition significantly decreases the noise power ratio (SNR) of each individual satellite since the noise component is uncorrelated and each doubling of the beamsteering signals to be added reduces the SNR values of the signal components of the individual satellites in the output signal by approximately 3 dB.
Die US Patentanmeldung 2005/0228841 betrifft elektrische und elektronische Systeme und Verfahren. Insbesondere betrifft das Dokument Systeme und Verfahren zur Verarbeitung von GPS-Signalen und anderen Signalen. US patent application 2005/0228841 relates to electrical and electronic systems and methods. In particular, the document relates to systems and methods for processing GPS signals and other signals.
Die US Patentanmeldung 2002/169578 betrifft einen GPS Receiver, der selbst unter gestörten Empfangsbedingungen seine Lage bestimmen kann, indem ein Antennenarray mit einem neuen Signalverarbeitungssystem verwendet wird. Das unterstützende Signalverarbeitungssystem umfasst eine blinde adaptive Nulling Prozessor, um dem Receiver zu ermöglichen, mit einem die Störungen unterdrückenden Signal zu arbeiten. US patent application 2002/169578 relates to a GPS receiver which can determine its position even under disturbed reception conditions by using an antenna array with a new signal processing system. The assistive signal processing system includes a blind adaptive nulling processor to allow the receiver to work with a noise canceling signal.
Es besteht somit das Bedürfnis, ein gemeinsames Empfangssignal für eine Mehrzahl von empfangbaren Sendern mit verbesserten Eigenschaften zu erzeugen. There is thus a need to generate a common received signal for a plurality of receivable transmitters with improved characteristics.
Ausführungsbeispiele ermöglichen dies, indem bei dem Verfahren zum Bereitstellen eines gemeinsamen Empfangssignals für eine Mehrzahl von empfangbaren Sendern zunächst zumindest für mindestens einen ersten Sender und einen zweiten Sender ein gemeinsames Gruppensignal bestimmt wird, welches mit weiteren gerichteten Empfangssignalen kombiniert wird, um ein gemeinsames Empfangssignal mit verbesserter Charakteristik bereitzustellen. Ausführungsbeispiele des Verfahrens verwenden dabei eine Mehrzahl von empfangenen Signalen, die jeweils Signalkomponenten zumindest eines Senders einer Mehrzahl von Sendern aufweisen. Insbesondere wird für zumindest den ersten und den zweiten Sender zunächst eine gemeinsame Gruppenposition bestimmt, die zu der Position des ersten Senders und des zweiten Senders korrespondiert und die wiederum durch einen Vergleich von Positionsinformationen bestimmt wird, die eine Information über eine Position des jeweils zugeordneten Senders enthält. Embodiments make this possible by first determining at least for at least one first transmitter and one second transmitter, in the method for providing a common received signal for a plurality of receivable transmitters, a common group signal which is combined with further directed received signals in order to obtain a common received signal with improved reception To provide characteristics. Embodiments of the method in this case use a plurality of received signals which each have signal components of at least one transmitter of a plurality of transmitters. In particular, for at least the first and second transmitters, a common group position is initially determined which corresponds to the position of the first transmitter and the second transmitter and which in turn is determined by a comparison of position information containing information about a position of the respectively assigned transmitter ,
D.h. mit anderen Worten, gemäß den Ausführungsbeispielen wird zunächst eine Gruppierung der Sender vorgenommen, die auf der bestimmten Position eines jeden einzelnen Senders basiert. Insoweit die einzelnen Sender räumlich benachbart sind, können diese von einem gemeinsamen Gruppensignal repräsentiert werden, wobei aufgrund der räumlichen Nähe der Sender zueinander eine Signalkomponente eines jeden Senders innerhalb des beispielsweise mittels beamsteering erzeugten Gruppensignales mit einem hohen Signal-zu-Rausch-Verhältnis vorliegen kann. Verglichen mit Ansätzen, bei denen für jeden einzelnen Sender zunächst ein separates gerichtetes Empfangssignal mittels beamsteering erzeugt wird, welches dann mit den übrigen gerichteten Empfangssignalen kombiniert wird, kann durch die Bestimmung einer Gruppenposition für eine Mehrzahl von Sendern die Anzahl der zu kombinierenden Signale reduziert werden, die erforderlich ist, um ein gemeinsames Empfangssignal zu erzeugen. Dies verringert die Anzahl der sich inkohärent addierenden Rauschsignale und erhöht somit das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Signalanteile der Signale der einzelnen Sender in dem gemeinsamen Empfangssignal. That in other words, according to the embodiments, a grouping of the transmitters based on the particular position of each individual transmitter is first performed. As far as the individual transmitters are spatially adjacent, they can be represented by a common group signal, due to the spatial proximity of the transmitter to each other, a signal component of each transmitter can be present within the group signal generated for example by means of beamsteering with a high signal-to-noise ratio. Compared with approaches in which for each individual transmitter initially a separate directional received signal is generated by means of beamsteering, which is then combined with the other directional received signals, by determining a group position for a plurality of transmitters, the number of signals to be combined can be reduced. which is required to generate a common received signal. This reduces the number of incoherently adding noise signals and thus increases the signal-to-noise ratio of the signal components of the signals of the individual transmitters in the common received signal.
Mit anderen Worten kann dadurch möglicherweise ein gemeinsames Empfangssignal bereitgestellt werden, das hinsichtlich der Signal-zu-Rausch-Charakteristik der Signalanteile der einzelnen Sender verbessert ist. In other words, this may possibly provide a common received signal, which is improved in terms of the signal-to-noise characteristic of the signal components of the individual transmitters.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird zusätzlich der Signalanteil des ersten Senders, des zweiten Senders und des dritten Senders in dem gemeinsamen Empfangssignal bestimmt. Dies kann es ermöglichen, die Signalanteile der einzelnen Sender während des Kombinierens bzw. des Erzeugens des gemeinsamen Empfangssignals an die Bedürfnisse eines Empfängers anzupassen, mittels dem das gemeinsame Empfangssignal weiterverarbeitet wird. Insbesondere kann dadurch möglicherweise erreicht werden, dass im gemeinsamen Empfangssignal ein jeder Sender näherungsweise einen Signalanteil mit identischem Signalzu-Rausch-Verhältnis besitzt, auch wenn Signale einzelner Sender mit deutliche geringeren Pegeln empfangen werden als die anderer Sender. Mit anderen Worten kann bei der Kombination eines Gruppensignals und eines gerichteten Empfangssignals beispielsweise das gerichtete Empfangssignal geringer gewichtet werden, wenn der Signalanteil des dem gerichteten Empfangssignales zugeordneten dritten Senders im gemeinsamen Empfangssignal höher ist, als wenn der Signalanteil des dritten Sender im gemeinsamen Empfangssignal geringer ist. In addition, according to some embodiments, the signal component of the first transmitter, the second transmitter and the third transmitter is determined in the common received signal. This can make it possible to adapt the signal components of the individual transmitters during the combination or generation of the common received signal to the needs of a receiver, by means of which the common received signal is further processed. In particular, this may possibly achieve that in the common received signal each transmitter has approximately a signal component with identical signal-to-noise ratio, even if signals from individual transmitters are received at significantly lower levels than those of other transmitters. In other words, in the combination of a group signal and a directional received signal, for example, the directional received signal can be weighted less if the signal component of the third transmitter associated with the directional received signal is higher in the common received signal than if the signal component of the third transmitter in the common received signal is lower.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines gemeinsamen Empfangssignals benutzt, um ein gemeinsames Empfangssignal für einen Empfänger eines satellitengestützten Ortungssystems bereitzustellen. D.h., das erzeugte gemeinsame Empfangssignal ist geeignet bzw. dazu bestimmt, von einem Empfänger eines Satellitennavigationssystems verwendet zu werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Repräsentation des gemeinsamen Empfangssignals als analoges Signal derart bereitgestellt wird, dass dieses unmittelbar an einem Signaleingang eines herkömmlichen Empfängers für ein Satellitennavigationssystem angelegt werden kann. Beispielsweise kann ein im Zwischenband erzeugtes gemeinsames Empfangssignal mittels eines Mischers auf eine Trägerfrequenz moduliert oder gemischt werden, die der Trägerfrequenz eines Satellitennavigationssystems entspricht. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird eine solche Vorrichtung somit als ein Vorschaltgerät für einen herkömmlichen Satellitenempfänger verwendet, um die Positionierungsgenauigkeit bzw. die Empfangsleistung des Empfängers mittels des Vorschaltgeräts zu verbessern. Um die Signalverarbeitung zum Erzeugen des gemeinsamen Empfangssignals effizient zu ermöglichen, wird diese gemäß einigen Ausführungsbeispielen in der digitalen Domäne durchgeführt. Manche Ausführungsbeispiele weisen daher einen oder mehrere Analog-zu-Digital-Umsetzer bzw. A/D Wandler auf, um eine analoge Repräsentation der Mehrzahl der empfangenen Signale, die von einem Mehrantennensystem bereitgestellt werden kann, in die digitale Domäne zu transferieren. Um als Vorschaltgerät eingesetzt werden zu können, weisen einige Ausführungsbeispiele zusätzlich einen Digital-zu-Analog-Umsetzer auf, um das gemeinsame Empfangssignal in die analoge Domäne zu transferieren, sodass dieses von einem herkömmlichen Empfänger unmittelbar genutzt werden kann. According to some embodiments, an apparatus for providing a common receive signal is used to provide a common receive signal for a receiver of a satellite-based location system. That is, the generated common reception signal is suitable or intended to be used by a receiver of a satellite navigation system. This can be achieved, for example, by providing a representation of the common received signal as an analog signal such that it is directly connected to a signal input of a conventional signal Receiver can be created for a satellite navigation system. For example, a common received signal generated in the intermediate band can be modulated or mixed by means of a mixer to a carrier frequency which corresponds to the carrier frequency of a satellite navigation system. According to some embodiments, such a device is thus used as a ballast for a conventional satellite receiver to improve the positioning accuracy or the receiving power of the receiver by means of the ballast. In order to efficiently enable the signal processing for generating the common received signal, it is performed in the digital domain according to some embodiments. Some embodiments, therefore, include one or more analog-to-digital converters or A / D converters to transfer an analog representation of the plurality of received signals that may be provided by a multiple antenna system into the digital domain. In order to be able to be used as a ballast, some exemplary embodiments additionally have a digital-to-analog converter in order to transfer the common received signal into the analog domain so that it can be used directly by a conventional receiver.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying figures. Show it:
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein. Various embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are illustrated. In the figures, the thickness dimensions of lines, layers and / or regions may be exaggerated for the sake of clarity.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. In the following description of the attached figures, which show only some exemplary embodiments, like reference characters may designate the same or similar components. Further, summary reference numerals may be used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in a drawing but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente. Although embodiments may be modified and changed in various ways, exemplary embodiments are illustrated in the figures as examples and will be described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit embodiments to the particular forms disclosed, but that embodiments are intended to cover all functional and / or structural modifications, equivalents and alternatives that are within the scope of the invention. Like reference numerals designate like or similar elements throughout the description of the figures.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt verkoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B., „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.). Note that an element referred to as being "connected" or "coupled" to another element may be directly connected or coupled to the other element, or intervening elements may be present. If an item is labeled as "directly connected" or "directly coupled "with another element, there are no intervening elements. Other terms used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar fashion (eg, "between" versus "directly in between,""adjacent" versus "directly adjacent," etc.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer,” „ eine”, „eines” und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the embodiments. As used herein, the singular forms "a," "a," "an," and "the" are also meant to include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Furthermore, it should be understood that the terms such as e.g. "Including," "including," "having," and / or "having," as used herein, indicates the presence of said features, integers, steps, operations, elements, and / or components, but the presence or addition of a resp one or more features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly assigned to one of ordinary skill in the art to which the embodiments pertain. Further, it should be understood that terms, e.g. those that are defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having the meaning consistent with their meaning in the context of the relevant art, and not to be interpreted in an idealized or overly formal sense, unless this is so is explicitly defined.
Die
Die Vorrichtung
Dabei können die empfangenen Signale entweder direkt in einer digitalen Repräsentation vorliegen oder diese können, wie in dem darauffolgenden Beispiel der
In dem anhand von
Der Gruppierer
Für die Diskussion der Funktionsweise anhand von
Der Signalkombinierer
Der Signalkombinierer kann beispielsweise das gemeinsame Empfangssignal durch gewichtete Summation bzw. Superposition des Gruppensignals
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird beim Erzeugen des gemeinsamen Empfangssignals
Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines Vorschaltgerätes
Eine optionale Eingangsstufe
Das Störunterdrückungsmodul
Diese Informationen werden an ein Clustering-Modul bzw. einen Gruppierer
Der Signalkombinierer
Die
Für jeden Kanal der Mehrkanaltrackingschleife
Das System-Blockschaltbild in
Die weiteren komplexen Korrelationswerte
Es folgt nun eine Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels des Verfahrens und insbesondere der Berechnung der Clustergewichtskoeffizienten zur Verbesserung der Eigenschaften des gemeinsamen Empfangssignals. Dies kann beispielsweise in einem System zur Störunterdrückung als Vorschaltgerät in Verbindung mit einer CRPA-Antenne verwendet werden. Eine Verbesserung bei den Signalpegeln der Satelliten am Ausgang des Vorschaltgerätes kann erreicht werden, indem nach der Störunterdrückung das Antennendiagrammaximum der CRPA-Antenne zusätzlich in die Richtung der Satelliten geschwenkt wird. Dies bewirkt eine Anhebung des SNRs für die eingestellte Blickrichtung der Antenne. Das Antennendiagramm beschreibt die Empfindlichkeit des Antennensystems in Abhängigkeit von der Richtung, aus der ein Signal empfangen wird. A description will now be given of a specific embodiment of the method and, in particular, the calculation of the cluster weight coefficients for improving the characteristics of the common received signal. This may be used, for example, in a noise suppression system as a ballast in conjunction with a CRPA antenna. An improvement in the signal levels of the satellites at the output of the ballast can be achieved by additionally swiveling the antenna diagram maximum of the CRPA antenna in the direction of the satellites after the interference suppression. This causes an increase of the SNR for the set viewing direction of the antenna. The antenna diagram describes the sensitivity of the antenna system depending on the direction from which a signal is received.
Die Steuerung der Antennenblickrichtung bzw. des Antennendiagramms wird für verschiedene Richtungen parallel, entsprechend der Einfallsrichtung der verschiedenen Satellitensignale im jeweiligen Szenario, durchgeführt. Die so erzeugten beamsteering Signale werden anschließend gewichtet und addiert, um ein einzelnes Ausgangssignal als gemeinsames Empfangssignal zu erhalten. Die Bestimmung und kontinuierliche Optimierung der Gewichtungskoeffizienten ist dabei ein optionales vorteilhaftes Merkmal. Das System verwendet eine Gruppenantenne (CRPA-Antenne) bestehend aus M Einzelantennen mit dem die Satellitensignale empfangen und einem Gruppenantennen-Frontend zugeführt werden, mit dem die empfangenen Daten anschließend ins Basisband gemischt und digitalisiert werden. Des Weiteren enthält das System ein Störunterdrückungsmodul welches aus dem M-kanaligen Antenneneingangssignal ein M-kanaliges störreduziertes Antennenausgangssignal erzeugt. Eine mögliche Implementierung kann zum Beispiel durch M parallele Raum-Zeit-Filter (Space Time Adaptive Processing(STAP)-Filter) erfolgen, die jeweils ein 1-kanaliges Ausgangssignal liefern. Das M-kanalige Ausgangssignal des Störunterdrückungsmoduls bildet die Grundlage für die weiteren Signalverarbeitungsschritte. Darunter fällt zunächst die initiale Bestimmung der Synchronisationsparameter (d.h. Frequenzdoppler und Codephase) der GNSS-Satellitensignale in der Akquisitionsphase und das anschließende Nachführen dieser beiden Parameter in der Trackingphase. Sowohl das Akquisitions- als auch das Trackingmodul basieren auf der Korrelation zwischen einem im Empfänger lokal erzeugten PRN-Code und dem empfangenen Antennensignal. Die Korrelation erfolgt beim M-kanaligen Ausgangssignal für jeden Kanal einzeln. Die Korrelation auf den verschiedenen Kanälen wird dabei über einen gemeinsamen Taktgeber zeitlich synchronisiert. Die M-kanaligen komplexen Korrelationswerte bilden die Basis für die Richtungsbestimmung des jeweiligen GNSS-Satelliten. The control of the antenna viewing direction or of the antenna diagram is carried out for different directions in parallel, corresponding to the direction of incidence of the different satellite signals in the respective scenario. The beamsteering signals thus generated are then weighted and added to obtain a single output signal as a common receive signal. The determination and continuous optimization of the weighting coefficients is an optional advantageous feature. The system uses a group antenna (CRPA antenna) consisting of M individual antennas to receive the satellite signals and feed them to a group antenna front-end, which then mixes and digitizes the received data into baseband. Furthermore, the system contains a noise suppression module which generates an M-channel interference-reduced antenna output signal from the M-channel antenna input signal. One possible implementation may be, for example, M parallel space-time adaptive processing (STAP) filters, each providing a 1-channel output. The M-channel output of the noise suppression module forms the basis for the further signal processing steps. This includes initially determining the synchronization parameters (i.e., frequency Doppler and code phase) of the GNSS satellite signals in the acquisition phase and then tracking these two parameters in the tracking phase. Both the acquisition and tracking modules are based on the correlation between a locally generated PRN code in the receiver and the received antenna signal. The correlation occurs on the M-channel output signal for each channel individually. The correlation on the different channels is synchronized in time via a common clock. The M-channel complex correlation values form the basis for determining the direction of the respective GNSS satellite.
Mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens zur Richtungsbestimmung ergeben sich daraus beispielsweise bei einer planaren CRPA-Antenne die Azimutwinkel α und die Elevationswinkel ε der GNSS-Satelliten im lokalen Koordinatensystem der Antenne. Häufig wird im Zusammenhang mit Gruppenantennen ein alternatives (u, v)-Koordinatensystem benutzt. Für die Transformation zwischen Azimut-/Elevationswinkeln und (u, v)-Koordinaten gilt:
Mit den Azimut- und Elevationswinkeln bzw. den dazugehörigen (u, v) Koordinaten können für jede einzelne Antenne die Gewichtungskoeffizienten zur Antennendiagrammformung in die jeweilige Richtung wie folgt berechnet werden: mit wi = Gewichtungskoeffizient für Satellit i, (x, y) = x- bzw. y-Koordinaten der Einzelelemente der Gruppenantenne und (ui, vi) = u- bzw. v-Koordinaten der Satellitenrichtung von Satellit i. With the azimuth and elevation angles or the associated (u, v) coordinates, for each individual antenna, the weighting coefficients for shaping the antenna pattern in the respective direction can be calculated as follows: with w i = weighting coefficient for satellite i, (x, y) = x- or y-coordinates of the individual elements of the array antenna and (u i , v i ) = u- or v-coordinates of the satellite direction of satellite i.
Basierend auf den Gewichtungskoeffizienten wi könnte für jeden GNSS-Satelliten ein eigenes gerichtetes Empfangssignal bestimmt werden. Dabei würde für jeden Koeffizientenvektor ein eigenes Beamsteeringsignal erzeugt:
Eine direkte Summation derartig erzeugter Beamsteeringsignale zur Erzeugung eines gemeinsamen digitalen Ausgangssignals wäre jedoch nachteilig, da mit jeder Addition eines weiteren Beamsteeringsignals die Rauschleistung im Ausgangssignal anstiege. Der vorher durch die Antennendiagrammformung erzielte Gewinn ginge durch diese Addition zum größten Teil wieder verloren. However, a direct summation of beaming signals generated in such a way for generating a common digital output signal would be disadvantageous since the noise power in the output signal increases with each addition of a further beam steeringsignal. The gain previously achieved by the antenna pattern formation would be largely lost by this addition.
Daher wird gemäß den Ausführungsbeispielen zunächst die Anzahl der Beamsteeringsignale, d.h. die Anzahl der Satellitenrichtungen durch die Substitution mehrerer Beamsteeringsignale durch ein einzelnes Gruppensignal reduziert. Therefore, according to the embodiments, first the number of beam steering signals, i. reduces the number of satellite directions by the substitution of multiple beam steering signals by a single group signal.
Dazu werden mit Hilfe eines geeigneten Clustering- bzw. Gruppierungs-Verfahrens aus den zuvor bestimmten Raumrichtungen bzw. Positionsinformationen aller Satelliten mindestens ein oder mehrere Cluster bzw. Gruppen und deren Clustermittelpunkte bzw. Gruppenpositionen bestimmt. Für das Clustering können die Azimut- und Elevationswinkel vorher in (u, v)-Koordinaten transformiert werden. For this purpose, at least one or more clusters or groups and their cluster centers or group positions are determined with the aid of a suitable clustering or grouping method from the previously determined spatial directions or positional information of all satellites. For clustering, the azimuth and elevation angles can be previously transformed into (u, v) coordinates.
Allgemein gesprochen werden zwei Sender zu einer Gruppe zusammengefasst, wenn die Positionsinformationen für den ersten Sender und den zweiten Sender ein vorbestimmtes Abstandskriterium erfüllen, wenn diese sich also gemäß einer geeigneten Metrik nahe sind. Generally speaking, two transmitters are grouped together if the position information for the first transmitter and the second transmitter meet a predetermined distance criterion, that is, if they are close according to a suitable metric.
Zur Entscheidung, welche der einzelnen Satelliten bzw. Sender gegebenenfalls zu einem gemeinsamen Cluster bzw. zu einer Gruppe gehören sollen, kann beispielsweise folgende Metrik verwendet werden: wobei Richtungskoordinaten uc und vc der Clusterposition und Richtungskoordinaten ui und vi dem ersten und dem zweiten Sender zugeordnet sind. For example, to decide which of the individual satellites or transmitters should belong to a common cluster or to a group, the following metric can be used: wherein direction coordinates u c and v c of the cluster position and direction coordinates u i and v i are assigned to the first and the second transmitter.
Da die (u, v)-Koordinaten im Wertebereich [–1, 1] liegen, ergibt sich für die angegebene Clustermetrik t ein Wertebereich von [0, 1] (t = 0: geringe Ähnlichkeit bzw. großer Abstand, t = 1 Identität bzw. gleiche Position oder Richtung relativ zur Antenne). Häufig wird die Anzahl der Clustermittelpunkte bzw. der einzelnen Gruppen zugeordneten Gruppenpositionen kleiner sein, als die Anzahl der sich im Sichtbereich der Gruppenantenne befindlichen GNSS-Satelliten. Die aus den Gruppen entstehenden Signale werden im Folgenden als Gruppensignale bezeichnet. Basierend auf den (u, v)-Koordinaten der zuvor bestimmten Gruppenpositionen werden neue Koeffizientenvektoren zur Antennendiagrammformung berechnet. Um bei der Addition möglicherweise störende Mehrwegeeffekte von den übrigen Gruppensignalen zu minimieren, können bei der Berechnung der Koeffizientenvektoren zusätzlich Nullstellen an den (u, v)-Koordinaten der übrigen Clustermittelpunkte berücksichtigt werden. Durch diese Nullstellen könnten die Satellitensignale aus anderen Clustern stärker unterdrückt und Mehrwegeeffekte minimiert werden. Since the (u, v) -coordinates lie in the value range [-1, 1], the result for the given cluster metric t is a value range of [0, 1] (t = 0: low similarity or large distance, t = 1 identity or same position or direction relative to the antenna). Frequently, the number of cluster centers or groups assigned to individual groups will be smaller than the number of GNSS satellites in the field of view of the array antenna. The signals resulting from the groups are referred to below as group signals. New coefficient vectors for antenna pattern formation are calculated based on the (u, v) coordinates of the previously determined group positions. In order to minimize potentially annoying multipath effects from the other group signals during the addition, additional zeros at the (u, v) coordinates of the other cluster centers can be taken into account in the calculation of the coefficient vectors. These zeros could more effectively suppress the satellite signals from other clusters and minimize multipath effects.
Vor der Erzeugung des digitalen Summensignals bzw. des gemeinsamen Empfangssignales durch Addition der Gruppensignale wird jedes einzelne Gruppensignal zusätzlich durch Multiplikation mit einem Skalar gewichtet:
Die Gewichtung der einzelnen Gruppensignale kann durchgeführt werden, weil sich die Signalpegel der sichtbaren Satelliten in einem Szenario stark unterscheiden können. Durch die unterschiedlichen Ausbreitungsbedingungen für einen Satelliten im Zenit und einem Satelliten am Horizont können bei einem GNSS-Empfänger häufig Signalpegeldifferenzen von 10–15 dB auftreten. Außerdem können die Satellitensignale durch die optionale vorherige Störunterdrückung unterschiedlich stark beeinflusst bzw. gedämpft werden, was wiederum zu Unterschieden bei den Empfangspegeln führen kann. Das Ziel der Gewichtung der Gruppensignale ist es, in dem jeweiligen Szenario einen möglichst günstigen Signalpegel für alle Satellitensignale am Ausgang des Vorschaltgeräts zu erzielen. The weighting of the individual group signals can be carried out because the signal levels of the visible satellites can vary greatly in one scenario. Due to the different propagation conditions for a satellite in the zenith and a satellite on the horizon, in the case of a GNSS Receivers often signal level differences of 10-15 dB occur. In addition, the satellite signals can be differently affected or attenuated by the optional previous interference suppression, which in turn can lead to differences in the reception levels. The aim of weighting the group signals is to achieve the best possible signal level for all satellite signals at the output of the ballast in the respective scenario.
Ein günstiger Signalpegel kann beispielsweise gleichbedeutend mit einem näherungsweise identischen Signalpegel für alle Satelliten sein. Um dieses Ziel (d.h. einen nahezu gleichen Signalpegel für alle Satelliten) zu erreichen, kann ein Regelkreis zur Einstellung der skalaren Gewichtskoeffizienten verwendet werden, wie er in
Anschließend können die Clustergewichte kc bei jeder Iteration wie folgt fortlaufend neu angepasst werden: Subsequently, the cluster weights k c can be continuously updated each time iteration as follows:
Die Gewichtungskoeffizienten werden somit bei jeder Iteration neu angepasst, bis die Differenzen zwischen den C/N0 Werten der Satelliten im Ausgangssignal theoretisch auf null gesunken sind. Dies ist ein kontinuierlicher Regelungsprozess, da die Pegel der Satellitensignale im Szenario ständig schwanken und auch die Schätzung der C/N0 Werte Abweichungen aufweisen kann. The weighting coefficients are thus readjusted at each iteration until the differences between the C / N 0 values of the satellites in the output signal have theoretically dropped to zero. This is a continuous control process because the levels of the satellite signals in the scenario are constantly fluctuating and also the estimation of the C / N 0 values may vary.
Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Gruppenposition
Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen eines gerichteten gemeinsamen Gruppensignales
Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen eines gemeinsamen Empfangssignals
In einem Prüfschritt
Selbstverständlich sind auch weitere Methoden denkbar, wie die einzelnen Sender bzw. Satelliten zu Gruppen zusammengefasst werden können. Dabei kann teilweise auch mehrfach iterativ vorgegangen werden. Beispielsweise kann zum Vorabbestimmen einer groben Gruppenposition zunächst überprüft werden, ob zwei der Sender sich derart nahe sind, dass diese das Abstandskriterium erfüllen. Daraufhin kann, basierend auf den beiden gruppierten Sendern eine erste verbesserte Gruppenposition bestimmt werden, beispielsweise durch Mittelwertbildung der beiden Positionsinformationen bzw. Positionen der beiden zu der Gruppe bereits zugefügten Sender, woraufhin das Abstandskriterium für die weiteren Sender bezüglich der derart bestimmten vorläufigen Gruppenposition angewendet werden kann. Of course, other methods are conceivable how the individual transmitters or satellites can be combined into groups. In some cases it is also possible to proceed iteratively several times. For example, to predetermine a coarse group position, it can first be checked whether two of the transmitters are so close that they fulfill the distance criterion. Thereupon, based on the two grouped transmitters, a first improved group position can be determined, for example by averaging the two position information or positions of the two transmitters already added to the group, whereupon the distance criterion for the further transmitters can be applied to the provisional group position thus determined ,
Wenngleich in den vorhergehenden Absätzen überwiegend in Verbindung mit einem Satellitennavigationssystem diskutiert, können weitere Ausführungsbeispiele auch in anderen Szenarien angewendet werden, wo mehrere Sender drahtlos Signale bzw. Informationen an einen Empfänger senden, welcher die verschiedenen Signalkomponenten in einem gemeinsamen empfangenen Signal analysiert. Although discussed in the preceding paragraphs primarily in connection with a satellite navigation system, other embodiments may also be applied in other scenarios where multiple transmitters wirelessly transmit signals to a receiver which analyzes the various signal components in a common received signal.
Zusammengefasst befassen sich manche Ausführungsbeispiele mit einem Gerät zur Bereitstellung eines störreduzierten GNSS-Signals für bereits existierende GNSS-Empfänger, bestehend aus: einer Gruppenantenne (CRPA-Antenne) und einem Gruppenantennen-Frontend zur Generierung von digitalen Basisbandsignalen; einem Modul zur Störunterdrückung verknüpft mit einem Gruppenantennen-Frontend zur Erzeugung von störreduzierten mehrkanaligen Antennensignalen; einem Modul zur Weiterverarbeitung der störreduzierten Antennensignale für ein nachgeschaltetes Clustering-Verfahren; und einem Modul zur Implementierung eines Clustering-Verfahrens; einem Beamsteering-Modul zur Generierung von einem oder mehreren Gruppensignalen basierend auf den störreduzierten Antennensignalen und den Ergebnissen des Clustering-Verfahrens; einem Modul zur Gewichtung und Addition der Gruppensignale zur Generierung eines einzelnen störreduzierten Signals; verknüpft mit einem Digital/Analog-Wandler und einem RF-Aufwärts-Umsetzer zur Generierung eines optimierten und störreduzierten RF-Ausgangssignals zur Einkopplung in einen GNSS-Empfänger; und einem Modul mit einem Regelkreis zur Berechnung der optimierten Clustergewichtskoeffizienten. In summary, some embodiments are concerned with a device for providing a noise-reduced GNSS signal to existing GNSS receivers, comprising: an array antenna (CRPA antenna) and a cluster antenna front-end for generating digital baseband signals; a noise suppression module linked to a cluster antenna front-end for generating noise reduced multi-channel antenna signals; a module for further processing of the interference-reduced antenna signals for a downstream clustering method; and a module for implementing a clustering method; a beam steering module for generating one or more group signals based on the noise reduced antenna signals and the results of the clustering method; a module for weighting and adding the group signals to generate a single noise-reduced signal; combined with a digital / analog converter and an RF up converter for generating an optimized and interference-reduced RF output signal for coupling into a GNSS receiver; and a module with a control loop for calculating the optimized cluster weight coefficients.
Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer Reduzierung der Anzahl der beamsteering Signale, folgenden Schritte umfassend: Durchführung der Korrelation mit dem PRN-Code des gewünschten Satellitensignals mit Hilfe einer Mehrkanal-Trackingschleife; Richtungsbestimmung für jedes der empfangenen Satellitensignale aus den berechneten Korrelationswerten; Bestimmung der C/N0-Werte auf Basis der Korrelationswerte und der Richtungsinformation (Azimut- und Elevationswinkel); Auswertung der Richtungsinformation aller empfangbaren Satelliten und Bestimmung von einem oder mehreren Clustermittelpunkten; Bildung von einem oder mehreren Gruppensignalen durch Schwenken des Antennendiagrammaximums in Richtung des jeweiligen Clustermittelpunktes; Reduzierung störender Mehrwegeeinflüsse von benachbarten Gruppensignalen im Ausgangssignal durch Berücksichtigung von Nebenbedingungen bei der Berechnung der Gewichtungskoeffizienten, d.h. zusätzliche Nullstellenbildung in Richtung der entsprechenden bzw. störenden Clustersignale. Further embodiments are concerned with a reduction in the number of beamsteering signals, comprising the steps of: performing the correlation with the PRN code of the desired satellite signal using a multi-channel tracking loop; Direction determination for each of the received satellite signals from the calculated correlation values; Determination of the C / N 0 values based on the correlation values and the direction information (azimuth and elevation angles); Evaluation of the direction information of all receivable satellites and determination of one or more cluster centers; Formation of one or more group signals by pivoting the antenna diagram maximum in the direction of the respective cluster center point; Reduction of interfering multipath influences of adjacent group signals in the output signal by taking into account secondary conditions in the calculation of the weighting coefficients, ie additional zeroing in the direction of the corresponding or disturbing cluster signals.
Weitere Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Verfahren zur Einstellung der Clustergewichtskoeffizienten zur Erzeugung eines Ausgangssignals mittels gewichteter Addition der einzelnen Clustersignale, umfassend: Berechnung der Clustergewichtskoeffizienten basierend auf den C/N0 Werten der einzelnen Satellitensignale; Berechnung der C/N0 Werte der einzelnen Satellitensignale auf Basis der störreduzierten mehrkanaligen digitalen Antennensignale; Berechnung der C/N0 Werte der einzelnen Satellitensignale auf Basis des einkanaligen digitalen Ausgangssignals; Implementierung eines adaptiven Regelkreises zur Berechnung der optimalen Clustergewichtskoeffizienten und Summation der gewichteten Clustersignale. Further embodiments are concerned with a method of adjusting the cluster weight coefficients to produce an output signal by weighted addition of the individual cluster signals, comprising: calculating the cluster weight coefficients based on the C / N 0 values of the individual satellite signals; Calculation of the C / N 0 values of the individual satellite signals on the basis of the interference-reduced multi-channel digital antenna signals; Calculation of the C / N 0 values of the individual satellite signals based on the single-channel digital output signal; Implementation of an adaptive control loop for the calculation of the optimal cluster weight coefficients and summation of the weighted cluster signals.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable hardware component or cooperate such that the respective method is performed.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein. A programmable hardware component may be integrated by a processor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a computer, a computer system, an application-specific integrated circuit (ASIC) Circuit (IC = Integrated Circuit), a system on chip (SOC) system, a programmable logic element or a field programmable gate array with a microprocessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) may be formed.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. The digital storage medium may therefore be machine or computer readable. Thus, some embodiments include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system or programmable hardware component such that one of the methods described herein is performed. One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a computer programmable hardware component expires. The program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier. The program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen. Another embodiment is further a data stream, a signal sequence, or a sequence of signals that represents the program for performing any of the methods described herein. The data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network. Embodiments are also data representing signal sequences that are suitable for transmission over a network or a data communication connection, the data representing the program.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern. For example, a program according to one embodiment may implement one of the methods during its execution by, for example, reading or writing one or more data into memory locations, optionally switching operations or other operations in transistor structures, amplifier structures, or other electrical, optical, magnetic or caused by another operating principle working components. Accordingly, by reading a memory location, data, values, sensor values or other information can be detected, determined or measured by a program. A program can therefore acquire, determine or measure quantities, values, measured variables and other information by reading from one or more storage locations, as well as effect, initiate or execute an action by writing to one or more storage locations and control other devices, machines and components ,
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