DE19963620A1

DE19963620A1 - Verfahren zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke

Info

Publication number: DE19963620A1
Application number: DE19963620A
Authority: DE
Inventors: Udo Pursche
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-12

Abstract

Zur Charakterisierung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke (2) wird von einem Vielträger-Signalgenerator (1) ein OFDM (orthogonal frequency division multiplex) moduliertes Testsignal eingespeist, welches eine Synchronisationssequenz mit Informationen enthält, aus denen sich das rauschartige Testsignal rekonstruieren lässt. Im Messempfänger (3) werden die Trägerfrequenzen separiert und mit Hilfe der in der Synchronisationssequenz übertragenen Informationen das ursprüngliche Testsignal rekonstruiert. Aus einem Vergleich des ursprünglichen Testsignals mit dem übertragenen und gemessenen Testsignal ist eine Bestimmung des Spektralverlaufes der In-Band-Intermodulationsprodukte (5) möglich. Das Testsignal wird vorzugsweise mit Hilfe eines pseudozufälligen Bitstromes PRBS erzeugt, der einer Differenz-Vierphasenmodulation DQPSK und einer anschließenden Inversen Schnellen Fourier-Transformation IFFT unterzogen wird. Dabei wird in der Synchronisationssequenz das Generatorpolynom der PRBS übertragen.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke, wobei ein zu mindest teilweise rauschartiges Testsignal in die Transmissionsstrecke eingeleitet und das resultierende Ausgangssignal gemessen wird.

Stand der Technik

Für die Übertragung von Signalen ist es wichtig, die Eigenschaften der zu Übertragung genutzten Transmissionsstrecke möglichst genau zu kennen, um Veränderungen des Signals durch die Transmissionsstrecke beurteilen und ausgleichen zu können. Zur Übertragung von Informationen genutzte Signale sind üblicherweise elektrische oder elektromagnetische Signale. Dementsprechend sind die Transmissionsstrecken in der Regel Kabel (metallische Kabel oder Lichtleiter) oder im Falle von Funksignalen die Atmosphäre.

Bei der in der Regel üblichen Übertragung von Informationssignalen meh rerer Trägerfrequenzen (Vielträgersignale) kommt es zu einer Signalver zerrung durch sogenannte In-Band-Intermodulationsprodukte. Diese wer den nach dem Stand der Technik durch eine Rauschklirrmessung be stimmt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass dies nur an einzelnen Stellen im Frequenzband möglich ist.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, womit eine spektral aufgelöste Darstellung von In-Band-Intermodulationsprodukten möglich sein soll.

Damit soll ferner eine Charakterisierung von Baugruppen, insbesondere von Verstärkern, unter realen Betriebsbedingungen ermöglicht werden, und zwar insbesondere auch bei einer räumlichen Trennung zwischen der Einleitungsstelle für das Testsignal und dem Empfänger.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von An spruch 1 gelöst.

Bei dem Verfahren zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke wird dabei ein zumindest teilweise rauschartiges, das heißt zufallsbedingtes Testsignal in die Transmissionsstrecke einge leitet. Am Ende der Transmissionsstrecke wird das resultierende Aus gangssignal gemessen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal sich aus zueinander orthogonalen Trägerfrequenzen zu sammensetzt und dass es eine Datensequenz mit Informationen umfasst, aus denen sich das eingeleitete Testsignal rekonstruieren lässt.

Das Testsignal setzt sich somit aus mehreren Frequenzen zusammen (Vielträgersignal) und erlaubt damit eine gleichzeitige Analyse der Trans missionsstrecke in einem breiten Frequenzband. Die Trägerfrequenzen sind dabei zueinander orthogonal, so dass sie empfängerseitig voneinan der separiert werden können. Obwohl mehrere Trägerfrequenzen gleich zeitig übertragen werden, kann somit dennoch das Übertragungsverhalten in Bezug auf jede Trägerfrequenz einzeln festgestellt werden. Weiterhin ist von Bedeutung, dass das Testsignal eine Datensequenz umfasst, welche beispielsweise zu Beginn in einer Synchronisationssequenz enthalten sein kann. Die Datensequenz umfasst insbesondere Informationen, aus denen sich das eingeleitete rauschartige Testsignal rekonstruieren lässt. Obwohl dieses Testsignal also eine für die Testzwecke optimale zufallsbedingte Signalform (Rauschen) aufweist, kann auf der Empfängerseite dennoch die komplette Signalform mit Hilfe der vorab übermittelten Informationen rekonstruiert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zwi schen dem Sender des Testsignals und dem Empfänger des Testsignals eine größere Strecke liegt, die einen direkten (über einen anderen Trans missionsweg erfolgenden) Vergleich des ursprünglichen Testsignals mit dem übermittelten Signal ausschließt.

Gemäß Anspruch 2 handelt es sich bei dem Testsignal vorzugsweise um ein OFDM-Signal = orthogonal frequency division multiplex (Frequenzmul tiplex mit orthogonalen Trägerfrequenzen). Dies erlaubt dem Empfänger, die einzelnen Trägerfrequenzen des Testsignals zu separieren.

Bei einer speziellen Ausbildung des Testsignals gemäß Anspruch 3 wird dieses mit Hilfe eines pseudo-zufälligen Bitstromes (Pseudo Random Bi nary Sequence PRBS) erzeugt, wobei die Datensequenz des Testsignals Informationen über das Generatorpolynom des Bitstromes enthält. Mit Kenntnis des Generatorpoiynoms lässt sich vom Empfänger der komplette pseudo-zufällige Bitstrom PRBS rekonstruieren, so dass empfängerseitig der ursprüngliche Inhalt des rauschartigen Teils des Testsignals bekannt ist. Auf diese Weise kann über das relativ kurz und kompakt übermittelba re Generatorpolynom dem Empfänger die Information über die komplette nachfolgende rauschartige Sequenz des Testsignals zur Verfügung ge stellt werden.

In einer Weiterentwicklung des genannten Verfahrens wird gemäß An spruch 4 der pseudo-zufällige Bitstrom PRBS einer Differenz-Vierphasen- Umsetzung DQPSK und anschließend einer Inversen Schnellen Fourier- Transformation (IFFT) unterzogen. Hierdurch ist es möglich, ein rauschar tiges Testsignal zu erzeugen, welches auf eine vorgebbare Anzahl von Trägerfrequenzen mit einem wählbaren Abstand zueinander verteilt ist. Das Ausgangssignal der IFFT wird vorzugsweise über einen I/Q-Modulator mit variabler Trägerfrequenz und variablen Vorverzerrungsfaktoren einem Träger aufgeprägt und schließlich über den Ausgangsverstärker abgege ben.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke in einem Verfahren der oben erläuterten Art. Die Vorrichtung enthält einen Signalgenerator zur Erzeugung eines Testsignals, wobei das Testsignal sich aus zueinander orthogonalen Trägerfrequenzen zusammensetzt und eine Datensequenz mit Informationen umfasst, aus denen sich das eingeleitete rauschartige Testsignal rekonstruieren lässt. Weiterhin enthält die Vorrichtung einen Empfänger mit Einrichtungen zur Separation der Trägerfrequenzen des Testsignals, zur Erkennung der in der Datensequenz des Testsignals übertragenen Information sowie zur Bestimmung der ursprünglichen Form des Testsignals und zum Vergleich dieser Form mit der Form des emp fangenden Testsignals nach der Übertragung. Mit der Vorrichtung lässt sich das oben erläuterte Verfahren ausführen, so dass hiermit insbesonde re eine spektral aufgelöste Darstellung von In-Band- Intermodulationsprodukten möglich ist. Der Signalgenerator und der Empfänger, aus denen die Vorrichtung im wesentlichen besteht, sind da bei zwei getrennte Elemente, welche insbesondere räumlich in großer Entfernung voneinander aufgestellt sein können. Auf diese Weise ist es zum Beispiel auch möglich, als Transmissionsstrecke die Funkfelder eines Richt- oder Mobilfunkkanals zu untersuchen.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Abbildung beispielhaft erläu tert.

Die einzige Figur zeigt im oberen Teil ein Blockschaltbild des erfindungs gemäßen Verfahrens. Zu erkennen ist ein OFDM-Signal = orthogonal fre quency division multiplex (Frequenzmultiplex mit orthogonalen Trägerfre quenzen) Vielträger-Signalgenerator 1. Im unteren Teil der Figur ist unter dem Vielträger-Signalgenerator 1 das von diesem erzeugte Vielträgersi gnal dargestellt (horizontale Achse: Frequenz f, vertikale Ach se: Leistung P_ein).

Das Messobjekt 2 (Transmissionsstrecke) wird aus dem Vielträger- Signalgenerator 1 mit dem Testsignal P_ein gespeist. Das Vielträgersignal ist dabei aus einem pseudo-zufälligen Bitstrom PRBS, der DQPSK moduliert und einer Inversen Schnellen Fourier-Transformation (IFFT) gemäß der Formel

unterzogen wird, erzeugt.

In einer Synchronisationssequenz des Testsignals wird das Generator polynom der PRBS in den Datenstrom eingefügt. Das dem Messobjekt 2 zugeführte Testsignal ist somit ein frequenzmultiplexes Signal mit ortho gonalen Trägerfrequenzen und enthält die Information zur Erzeugung des aufmodulierten pseudo-zufälligen Bitstromes.

Der dem Messobjekt 2 nachgeschaltete Empfänger 3 ist nun erstens in der Lage, jeden Einzelträger von allen übrigen Trägerfrequenzen durch Ausnutzung der Orthogonalitätseigenschaft zu separieren und seinen Mo dulationsinhalt ("Soll-Modulationsinhalt" + Verzerrungsprodukte = "Ist- Modulationsinhalt") zu bestimmen, und er erkennt zweitens aufgrund des in der Synchronisationsphase übermittelten Generatorpolynoms den Mo dulationsinhalt des jeweiligen Einzelträgers, den dieser bei einem idealli nearen (verzerrungsfreien) Messobjekt 2 tragen würde ("Soll- Modulationsinhalt"). Durch einfache Differenzbildung beider Informationen gewinnt der Empfänger somit eine Information über die im Messobjekt 2 entstandenen Intermodulationsprodukte, die mit der einzelnen Trägerfre quenz zusammenfallen. Im unteren Teil der Figur ist das am Messemp fänger (3) ankommende Testsignal P dargestellt. Dabei ist erkennbar, dass aufgrund der Übertragungseigenschaften und Verzerrungen des Messobjektes (2) beim Ausgangssignal P gegenüber dem Testsignal P_ein eine Veränderung der Frequenzen stattgefunden hat. Mit Hilfe des erfin dungsgemäßen Verfahrens kann jedoch durch Elimination der Einzelträger der Spektralverlauf (4) der In-Band-Intermodulationsprodukte bestimmt werden.

Eine solche spektral aufgelöste Darstellung der In-Band-Intermodulations produkte ist im gesamten Spektrum und nicht nur - wie beim Rauschklirr- Messverfahren - in den Bandlücken möglich. Durch die Übermittlung des PRBS-Generatorpolynoms in der Synchronisationsfrequenz des Vielträ gersignals durch das Messobjekt hindurch können Signalgenerator und Messempfänger räumlich getrennt betrieben werden, so dass sich auch räumlich sehr weit ausgedehnte Messobjekte wie beispielsweise TF-Strecken oder Funkfelder eines Richt- oder Mobilfunkkanals charakte risieren lassen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner eine neuartige Charakterisierung von Baugruppen, insbesondere von Verstär kern unter realen Betriebsbedingungen möglich, wobei eine Messung des nicht-linearen Verzerrungsspektrums erfolgt.

Bezugszeichen

1

Signalgenerator

2

Transmissionsstrecke (Messobjekt)

3

Messempfänger

4

Vielträgersignal (Eingang)

5

durch Elimination der Einzelträger be stimmter Spektralverlauf der In-Band- Intermodulationsprodukte

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke, wobei ein zumindest teilweise rauscharti ges Testsignal in die Transmissionsstrecke (2) eingeleitet und das resultierende Ausgangssignal gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal sich aus zueinander orthogonalen Trägerfrequenzen zusammensetzt und eine Daten sequenz mit Informationen umfasst, aus denen sich das eingelei tete rauschartige Trägersignal rekonstruieren lässt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal OFDM (orthogonal frequency division multiplex) moduliert ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Testsignal mit Hilfe eines pseudo-zufälligen Bitstromes PRBS erzeugt wird und dass die Datensequenz Informationen über das Generatorpolynom des Bitstroms PRBS enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pseudo-zufällige Bitstrom PRBS einer Differenz-Vierphasen-Umsetzung DQPSK und an schließend einer Inversen Schnellen Fourier-Transformation IFFT unterzogen wird.

5. Vorrichtung zur Bestimmung des Übertragungsverhaltens einer Transmissionsstrecke (2) in einem Verfahren nach einem der An sprüche 1 bis 4, enthaltend

a) einen Signalgenerator (1) zur Erzeugung eines Testsi gnals, das sich aus zueinander orthogonalen Trägerfre quenzen zusammensetzt und eine Datensequenz mit In formationen umfasst, aus denen sich das eingeleitete rau schartige Testsignal rekonstruieren lässt, und
b) einen Empfänger (3) mit Einrichtungen zur Separation der Trägerfrequenzen, zur Erkennung der in der Datense quenz übertragenen Informationen sowie zur Bestimmung und zum Vergleich der ursprünglichen Form des Testsi gnals mit der Form des Testsignals nach der Übertragung.