DE2221524C3

DE2221524C3 - Circuit arrangement for extending the signal-to-noise ratio at the receiving end in communication systems

Info

Publication number: DE2221524C3
Application number: DE19722221524
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7901 Goegglingen Krick
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1979-09-06
Also published as: AU470948B2; AU5515373A; DE2221524B2; DE2221524A1

Description

Beispielsweise erfolgt in den bekannten Codemultiplex-Übertragungsanlagen der gleichzeitige Nachrichtenaustausch zwischen mehreren Sende- und Empfangsstationen gemeinsam in dem begrenzten Frequenzband einer Relaisstation, beispielsweise d«s Transponders eines Satelliten, der das empfangene Summensignal aller Sendestationen verstärkt und in einem anderen Frequenzband wieder abstrahlt. Bei diesem Übertragungsverfahren ist das von jeder Sendestation erzeugte hochfrequente Trägersignal mittels Phasenumtastung durch einen der gerufenen Empfangsstation zugeordneten binären Adresscode moduliert, der seinerseits mit der zu übertragenden binären Nachricht moduliert ist. Die Empfangsstationen gewinnen die für sie: bestimmten Nachrichten durch Korrelation des empfangenen Summensignals mit einem empfangsseitig erzeugten und mit dem im Empfangssignal enthaltenen für die Empfangsstation bestimmten Träger synchronisierten gleichen Adresscode.For example, in the known code division multiplex transmission systems the simultaneous exchange of messages between several sending and receiving stations together in the limited frequency band of a relay station, for example the transponder one satellite that amplifies the received sum signal of all broadcasting stations and in another Frequency band radiates again. In this transmission method, this is generated by each transmitting station high-frequency carrier signal by means of phase shift keying by one of the receiving station assigned modulated binary address code, which in turn is modulated with the binary message to be transmitted. The receiving stations obtain the messages intended for them by correlating the received messages Sum signal with a generated on the receiving side and with that contained in the received signal for the Receiving station specific carrier synchronized the same address code.

Es liefern an sich beim Empfänger neben dem gewünschten Träger auch die Träger aller derjenigen Sendestationen Anteile, die in dem gleichen Frequenzband arbeiten. Diese unerwünschten Träger wirken sich als Störsignale aus. Wird jedoch im Empfänger dieselbe Adresse wie im Sender phasenrichtig zugesetzt, so wird durch diese multiplikative Mischung die in der Sendestation bewirkte Bandspreizung auf die Sendebandbreite B wieder rückgängig gemacht, und zwar nur bei dem Signal, dessen Adresse phasenrichtig zugesetzt wird. Die übrigen Signale bleiben breitbandig, so daß die durch sie verursachte Störung mittels eines Tiefpasses, der die Nachrichtenbandbreite b hat, bis auf einen kleinen Rest unterdrückbar ist. Es entsteht dabei ein Korrelationsgewinn, der gleich dem Quotienten aus der Sendebandbreite flund der Nachrichtenbandbrei'e b ist. Die empfangene Störleistung nimmt mit der Zahl der übrigen Träger zu, so daß der Korrelationsgewinn durch die unerwünschten Träger verschlechtert wird.In addition to the desired carrier, the carriers of all of those transmitting stations which operate in the same frequency band also deliver shares to the receiver. These unwanted carriers act as interfering signals. However, if the same address is added in the receiver as in the transmitter with the correct phase, this multiplicative mixing reverses the spread of the bandwidth to transmit bandwidth B caused in the transmitter station, and only for the signal whose address is added in the correct phase. The other signals remain broadband, so that the interference caused by them can be suppressed except for a small remainder by means of a low-pass filter, which has the message bandwidth b. This results in a correlation gain which is equal to the quotient of the transmission bandwidth and the message bandwidth b . The interference power received increases with the number of other carriers, so that the correlation gain is worsened by the undesired carriers.

Es ist dabei möglich, daß die im Empfänger auftretende Störleistung hauptsächlich durch einen Sinzelstörer bestimmt ist, dessen Leistung so groß ist gc-genüber den Leistungen der übrigen gleichzeitig empfangenen Signale, daß die Rückgewinnung der Nachricht durch einen Korrelationsempfänger nicht möglich ist.It is possible that the interference power occurring in the receiver is mainly caused by a Single sturgeon is determined, whose performance is so great compared to the performance of the others at the same time received signals that the recovery of the message by a correlation receiver does not is possible.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, im Falle eines Einzelstörers sein im Vergleich zum Nutzsignal leistungsstarkes Störsignai nachzubilden und diese Nachbildung von dem Gesamtempfangsgemisch abzuziehen. Es wird dabei zunächst die Nachricht des Störsignals durch einen Korrelationsempfänger gewonnen und dann mit dem auf das Störsignal synchronisierten Referenzcode und einem Referenztiäger multipliziert. Diese Art der Nachbildung setzt jedoch die Kenntnis des Codes des Störers voraus. Allgemein ist dieser Code jedoch nicht bekannt, so daß die Anwendbarkeit dieses Verfahrens auf Sonderfälle beschränkt bleibt.It has already been suggested to be in the case of a single interferer compared to the useful signal to simulate powerful interference signal and subtract this simulation from the overall reception mix. The message of the interfering signal is first obtained by a correlation receiver and then multiplied by the reference code synchronized with the interference signal and a reference carrier. However, this type of simulation requires knowledge of the interferer's code. General is However, this code is not known, so that the applicability of this procedure to special cases remains limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch einen Einzelstörer hervorgerufene Störleistung in einer dem Korreiationsempfänger des Nutzsignais vorgeschalteten Stufe, in der ein ohne Kenntnis des Störcodes nachgebildetes Signal dem Gesamtempfangssignal überlagert wird, derart zu verringern, daß eine Demodulation des Nutzsignals durch einen Korreiationsempfänger möglich ist.The invention is based on the object of the interference power caused by a single interferer in a the level upstream of the correlation receiver of the useful signal, in which a without knowledge of the fault code replicated signal is superimposed on the total received signal to reduce such that a Demodulation of the useful signal by a correlation receiver is possible.

Die Aufgabe wird durch die den PA 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.The problem is solved by the features characterizing PA 1.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltungsanordnung besteht der das niederfrequente Signal aus dem Empfangsgemisch ableitende Phasendiskriminator aus der Zusammenschaltung einer Mischstufe und eines Tiefpasses, an dessen Ausgang nach einem Begrenzer die binäre Phasenmodulation des Störsignals entnehmbar ist.In an advantageous embodiment of the circuit arrangement consists of the phase discriminator that derives the low-frequency signal from the received mixture from the interconnection of a mixer and a low-pass filter, at its output after a limiter the binary phase modulation of the interference signal can be taken.

Hierdurch werden die Vorteile erreicht, daß unmittelbar mit einem als Phasengenerator bezeichneten Phasenregelkreis der Träger und das Produkt aus Code und Nachricht des Störsignals gewonnen wird, ohne besondere Kenntnis des Codes oder der Nachricht des Störers selbst. Es eignet sich daher dieses Verfahren auch zur Unterdrückung eines nicht systembedingten binär phasenumgetasteten Störsignals. Es ist dabei die erzielbare Störleistungsunterdrückung desto größer, je größer das Verhältnis von Trägerfrequenz zur Phasenumtastfrequenz des Störsignals ist.This achieves the advantages that immediately with a phase-locked loop called a phase generator, the carrier and the product of code and message of the interfering signal is obtained without special knowledge of the code or the message of the Disturber itself. This method is therefore also suitable for suppressing a system that is not inherent in the system binary phase-shift keyed interference signal. It is the achievable interference power suppression, the greater the the ratio of the carrier frequency to the phase shift keying frequency of the interference signal is greater.

Die Erfindung wird an dem Blockschaltbild erläutert,The invention is explained using the block diagram,

Es ist dort der mit den Einrichtungen für eine Störkompensation versehene Demodulatorteil einer Codemultiplex-Empfangsstation dargestellt. In dem am Punkt E anliegenden Empfangsgemisch s(t) überwiegt die Leistung eines phasenumgetasteten Störsignals s 2(1), so daß die Demodulation des Nutzsignals s \(t) in dem Korrelationsempfänger K ohne grundlegende Verringerung der Störleistung nicht möglich ist.The demodulator part of a code division multiplex receiving station provided with the devices for interference compensation is shown there. In the reception mixture s (t) at point E , the power of a phase-shift keyed interference signal s 2 (1 ) predominates, so that the demodulation of the useful signal s \ (t) in the correlation receiver K is not possible without a fundamental reduction in the interference power.

Es wird durch eine an sich bekannte Phasenregel-It is controlled by a known phase control

schleife PLL und ein Regenerationsnetzwerk RN das binär phasenumgetastete Störsignal s 2(0 nach Betrag und Phase nachgebildet und in der Mischstufe MS dem Empfangssignal sf(^überlagertloop PLL and a regeneration network RN simulate the binary phase-shift keyed interference signal s 2 (0 in terms of magnitude and phase and superimposed on the received signal sf (^ in the mixer MS

Die Phasenregelschleife PLL enthält den steuerbaren Oszillator VCO, dessen durch den Phasenschieber Pum — 90° phasenverschobenes Ausgangssignal den Referenzträger f(t) für das Regenerationsnetzwerk RN bildet Es sei zunächst angenommen, daß sich der Störträger und der Referenzträger im Synchronismus befindet daß also der Fangvorgang der Phasenregelschleife schon beendet istThe phase-locked loop PLL contains the controllable oscillator VCO, whose output signal, phase-shifted by the phase shifter Pum - 90 °, forms the reference carrier f (t) for the regeneration network RN Phase locked loop has already ended

Es liegen dann an der multiplikativen Mischstufe M X das Empfangsgemisch φ), in dem der StörträgerThe reception mixture φ) in which the interfering carrier is then located at the multiplicative mixer stage MX

s2(0= iß■ A2 ■ m2(t)- sinfcor + φ)
dominiert, und der Referenzträger s2 (0 = iß ■ A2 ■ m2 (t) - sinfcor + φ)
dominates, and the reference carrier

f(t)f (t)

· s\n(ü)t · S \ n (ü) t

an. Es bezeichnet darin A 2 den Effektivwert des Störträgers, m 2(t) = ± 1 das binäre Modulationssignal und φ und ψ die diesbezüglichen Phasen.
Durch die Multiplikation entsteht das Signalat. In it, A 2 denotes the effective value of the interference carrier, m 2 (t) = ± 1 the binary modulation signal and φ and ψ the relevant phases.
The multiplication creates the signal

x(t) = S(I) ■ f(t)
» A 2 ■ m 2(7Jcos(ip -q>)-A2m 2(7Jcos(2ü) t + φ + ψ) x (t) = S (I) ■ f (t)
» A 2 ■ m 2 (7Jcos (ip -q>) - A2m 2 (7Jcos (2ü) t + φ + ψ)

Der Tiefpaß 7"Pt, der zusammen mit der Mischstufe MX einen Phasendiskriminator bildet, unterdrückt die Komponente mit der doppelten Trägerfrequenz, so daß der Ausgang nur die niederfrequente KomponenteThe low-pass filter 7 "Pt, which together with the mixer MX forms a phase discriminator, suppresses the component with twice the carrier frequency, so that the output only has the low-frequency component

y(t) = A 2 ■ m 2(t)cos(^ - φ) y (t) = A 2 ■ m 2 (t) cos (^ - φ)

führt, die in der Mischstufe M 3 mit dem Empfangsgemisch s(t) multipliziert wird. Das Ausgangssignal der Mischstufe M3:leads, which is multiplied in the mixer stage M 3 with the receiving mixture s (t). The output signal of the mixer stage M 3:

r(t) = y(0 ■ s(t) r (t) = y (0 ■ s (t)

= ]/2- A2² - m 2YrJcos (ψ - φ) ■ $\η(ω1 + φ) =] / 2- A2 ² - m 2YrJcos (ψ - φ) ■ $ \ η (ω1 + φ)

enthält die Phasenumtastung des Störsignals nicht mehr, weil nämlichcontains the phase shift keying of the interference signal no longer because namely

das Signal f(t) ist die F.ingangsgröße für die Phasenregelschleife PLL Der Bandpass BP dient zur Unterdrückung des Eingangsrauschens. Der Begrenzer B I beseitigt die Abhängigkeit der Phasenregelschleife von der Leistung des Empfangssignals. Der Phasendiskriminator der Phasenregelschleife besteht aus der Mischstufe M2 und dem Tiefpass ΓΡ2, der nur die niederfrequente Regelkomponente durchläßt.the signal f (t) is the F. input variable for the phase-locked loop PLL. The bandpass filter BP is used to suppress the input noise. The limiter B I eliminates the dependency of the phase locked loop on the power of the received signal. The phase discriminator of the phase-locked loop consists of the mixer M2 and the low-pass filter ΓΡ2, which only lets through the low-frequency control components.

Unter der Voraussetzung, daß die Leistung des Störsignals s2(0 groß ist gegenüber der Leistung des Nutzsignals s X(t) synchronisiert sich die Phasenregelschleife auf die Frequenz und die Phase des Störsignalträgers. Provided that the power of the interfering signal s2 (0 is large compared to the power of the useful signal s X (t) , the phase-locked loop is synchronized to the frequency and the phase of the interfering signal carrier.

Die Kennlinie der Phasenregelschleife ist periodisch mit der Periode 180°. Die Regelschleife befindet sich daher im stabilen Gleichgewicht, wenn der Phasenfehler ein ganzzahliges Vielfaches von 180° ist Wegen dieser Mehrdeutigkeit der Phase des mit dem Träger des Strösignals s2(0 synchronisierten Referenzträgers f(0 The characteristic of the phase locked loop is periodic with a period of 180 °. Therefore, the control loop is in the stable equilibrium when the phase error is an integer multiple of 180 ° Because of this ambiguity of the phase of the carrier of the Strösignals s2 (0 synchronized reference carrier f (0

ι» stimmt auch das durch den Begrenzer zurückgewonnene Binärsigna! y(0 ^nur bis auf das Vorzeichen mit der Modulation m2(0 des Störsignals überein. Durch Multiplikation von y(0 mit dem Referenzträger f(t) in der Mischstufe M4 wird diese Mehrdeutigkeit beseitigt.ι »the binary signal recovered by the limiter is also correct! y (r 0 ^nu up to sign with the modulation m2 (0 of the interference signal the same. in the mixer stage M4 this ambiguity is eliminated by multiplying y (0 with the reference carrier f (t).

\^r> Das regenerierte Signal s3(0 am Ausgang der Mischstufe M4 ist daher eindeutig und stimmt in der Phase bis auf einen vernachlässigbaren Regelfehler mit dem Störsigiial s2ft) überein. \ ^r > The regenerated signal s3 (0 at the output of the mixer stage M4 is therefore unambiguous and, apart from a negligible control error, corresponds in phase to the interfering signal s2ft).

Die Wirkung des der Mischstufe ',.4 im Wege desThe effect of the mixer stage ', .4 by way of the

-'» Signals y(0 vorgeschalteten Begrenzers Π2 besteht in der Beseitigung der im Signal y(0 enthaltenen, bisher unbeachteten Komponente des Nutzsignals s X(O - ' »signal y (0 Π2 upstream limiter consists in the elimination of y in the signal (0 component contained hitherto unnoticed s of the useful signal X (O

Das regenerierte Signal s3(0 würde nämlich ohne wirksam- Begrenzung neben der gewünschten Nachbil-The regenerated signal s3 (0 would namely be without effective limitation in addition to the desired replica

r. dung des Störsignals s2(0 auch eine vom Nutzsignal s X(O abhängige Komponente enthalten. Wird ein derartiges Gemisch über den Amplitudenregler Ra der Mischstufe /V/5 zugeführt, so wird zwar, da die Nachbildung s3(0 phasen- und amplitudengleich mitr. The generation of the interference signal s2 (0 also contains a component dependent on the useful signal s X (O. If such a mixture is fed to the mixer / V / 5 via the amplitude controller Ra , the simulation s3 (0 is in phase and amplitude coincident with

so dem Störsignal s2(t) ist, das Störsignal kompensiert werden. Da jedoch ohne besondere Maßnahmen auch eine Komponente des Nutzsignals in der Nachbildung enthalten ist, die mit der Differenzfrequenz der Träger des Störsignals s2(0 und des Nutzsignals s X(O so the interfering signal is s2 (t) , the interfering signal can be compensated. However, since the simulation also contains a component of the useful signal without any special measures, which with the difference frequency of the carriers of the interfering signal s2 (0 and the useful signal s X (O

ii moduliert ist, so würde auch das dem Korrelationsempfänger K zugeführte Signal mit der Differenzfrequenz moduliert sein und es kann der Korrelationsempftnger die übertragene Nachricht nicht zurückgewinnen.ii is modulated, the signal fed to the correlation receiver K would also be modulated with the difference frequency and the correlation receiver cannot recover the transmitted message.

Abhilfe wird hier durch richtige Einstellung derCorrect setting of the

in Ken.,iinie des Begrenzers B 2 geschaffen. Ist nämlich die Begrenzerkonstante niedriger als die Differenz der Amplituden des Störsignals und des Nutzsignals, dann wird die Komponente des Nutzsignals unterdrückt. Am Eingang der Mischstufe M4 liegt nur ein Signal an, dasin Ken., iinie of the limiter B 2 created. If the limiter constant is lower than the difference between the amplitudes of the interference signal and the useful signal, then the component of the useful signal is suppressed. At the input of mixer M4 there is only one signal that

ι"' das Produkt aus der Nachricht und dem Code des Störsignals 5 2^enthält.ι "'the product of the message and the code of the Contains interference signal 5 2 ^.

Nach der Regelung der Amplitude des regenerierten Signals s 3(t) im Amplitudenregler Ra kann die so gebildete Nachbildung vom Empfangsgemisch subtra-After regulating the amplitude of the regenerated signal s 3 (t) in the amplitude controller Ra , the simulation formed in this way can be subtracted from the reception mixture.

'»i hiert werden. Im Diiferenzsignal am Ausgang der Mischstutc M5 liegt das Nutzsignal in einer für den Korre'aionsempfang geeigneten Form vor.'»I will be here. The useful signal is present in the differential signal at the output of the mixer M 5 in a form suitable for correction reception.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1.Circuit arrangement for extending the signal-to-noise ratio at the receiving end of a binary phase-shift keyed interference signal, which is strong compared to the useful signal, in communications transmission systems, in which a reference signal reproduced in phase and amplitude identical to the received interference signal is derived from the received mixture and subtracted from the received mixture and in which the The resulting residual signal is fed to a correlation receiver for its demodulation, characterized in that a reference carrier (f) corresponding to the interference carrier (s2) is generated by an oscillator (VCO) located in a phase locked loop (PLL) a low-frequency signal ^ is derived from the reception mixture (s) by means of a phase discriminator (M ^{1, TPl), which after its:} '° multiplication with the reception mixture in a mixer (M3) serves as an input signal for the phase-locked loop, and that the simulation fs3) of the interference signal from the low requenten signal (y) by a limiter (B 2), is suppressed contained in niederfre- ^r>-frequency signal caused by the useful signal component and is derived by the mixture (M4) to the reference carrier (f).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the phase discriminator which derives the pear signal (y) from the received mixture (s) consists of the interconnection of its mixed mare (M 1) and a low-pass filter (TP 1), at its output after the limiter ( B 2) the binary ^r 'component of the interference signal can be taken.