DE2314630A1

DE2314630A1 - Verfahren zur verarbeitung von diversity-signalen

Info

Publication number: DE2314630A1
Application number: DE19732314630
Authority: DE
Inventors: Erich Burger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-23
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1974-10-10
Also published as: NL7403686A; GB1460768A; BE812711A; DE2314630C3; ZA741248B; DE2314630B2; FR2222807B1; FR2222807A1; CH563691A5

Description

SIEMENS AKTIENGSSSLLSCiHPT München ,23. MRZ 19/3

Berlin und München Vfittelcbachericlatz 2

73/2023

Verfahren zur Verarbeitung von Diversity-Signalen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen, die durch je einen Nutzsigaalpegel, je einen Rauschsignalpegel und je einen Quotienten aus Nutzsignalpegel und Rauschsignalpe gel charakterisiert sind. Dabei werden diese Diversity-Signale über je einen Kanal und über je einen Demodulator einer Kombinationsstufe zugeführt, von der ein verbessertes Signal abgegeben wird.

Bei der Übertragung von Signalen über Kurzweilenfunkstrekken v/erden die Pegel der Signale durch a thin ο sphärische Ausbreitungsbedingungen zeitweise derart vermindert, daß die empfangene Nachricht nur mit Schwierigkeiten ausgewertet werden kann. Um diese Schwierigkeiten zu meistern, werden bekanntlich Mehrfachübertragungsverfahren (Piversity-Verfahren) angewendet. Nach dem Raum-Diversity-Verfahren empfängt man den gleichen Sender mit räumlich getrennt angeordneten Antennen und einer Diversity-Empfangseinrichtung. Nach dem Frequenz-Diversity-Verfahren wird die Nachricht unter Verwendung mehrerer gleichzeitig ausgesendeter Frequenzen übertragen.

Gemäß einem ersten bekannten Diversity-Verfahren wird automatisch dasjenige der Diversity-Signale automatisch ausgewählt, das den besten Störabstand der übertragenen Diversity-Signale hat. Diese Auswahl unter den Diversity-Signalen geschieht durch Sin- b?.w. Ausschalten der Diversity-Signale. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt darin, da3 für den Fall, dafl beide Diversity-Signa-

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le gleichen Störabstand besitzen, trotzdem nur ein einziges Diversity-Signal berücksichtigt wird, wogegen das zweite Diversity-Signal nicht zur Verbesserung des Störabstandes verwendet wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, daß durch das plötzliche Umschalten Laufzeitsprünge und Störsignale entstehen.

Gemäß einem zweiten bekannten Diversity-Verfahren wird nach der Demodulation eine lineare phasenrichtige Addition der Diversity-Signale vorgenommen. Dieses zweite bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß für den Fall, daß eines der Diversity-Signale einen wesentlich geringeren Störabstand aufweist als das andere, ein kombiniertes Signal abgegeben wird, dessen Störabstand durch den geringen Störabstand des einen Diversity-Signals beeinträchtigt wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten zweixen Verfahrens ist darin zu sehen, daß der Ausgangspegel des kombinierten Signals nicht konstant ist.

Außerdem ist von Brennan ein Theorem angegeben worden, wonach grundsätzlich die Gewinnung eines Ausgangssignals mit optimalem Störabstand möglich ist. Dieses !Theorem von Brennen läßt sich jedoch technisch nur mit einem sehr großen Schaltungsaufwand verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das ebenfalls die Gewinnung eines Ausgangssignals mit optimalem Störabstand ermöglicht und sich außerdem mit einem relativ geringen technischen Aufwand realisieren läßt.

Erfindungsgemäß v/erden bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die zwei Diversity-Signale amplitudenmäßig begrenzt und umso mehr verstärkt bzw. bedämpft, ie größer

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bzw. je kleiner das Verhältnis der Quotienten der-zwei Diversity-Signale ist, wobei die Summe der verstärkten bzw. bedämpften Pegel der von den Demodulatoren abgegebenen Signale konstant ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es mit geringem technischen Aufwand realisierbar ist und daß die Amplitude des demodulierten Summensignals konstant bleibt. Dies ist besonders für nachfolgende Abtastschaltungen sowie für Frequenzfehlerkompensationsschaltungen und Mehrfachfrequenz- Demodulationsschaltungen von Bedeutung.

Es ist zweckmäßig, als Regelsignal eine Gleichspannung zu gewinnen, die proportional dem Verhältnis V der Quotienten ist und deren Polarität positiv bzw. negativ ist, je nachdem der Quotient eines Diversity-Signals grö-Ser bzw. kleiner als der Quotient des anderen Diversity-Signals ist. Dabei kann der Verstärkungsfaktor der beiden Linearverstärker gleich dem Betrag 1/1+V bzw. V/1+V sein, wodurch die Summe der Ausgangspegel der beiden Linearverstärker unabhängig von den Quotienten der Diversity-Signale konstant bleibt.

I hi folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben, wobei in beiden Figuren dargestellte gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigen: Figur 1 eine Diversity-Schaltung und

Figur 2 eine Diversity-Schaltung, mittels der als Regelsignal eine Gleichspannung zur Steuerung zweier Linearverstärker erzeugt wird.

Gemäß Figur 1 werden die beiden Diversity-Signale über die Schaltungspunkte 11a bzw. 11b zugeführt. Es kann sich bei-

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spielsweise um frequenzmodulierte oder phasenmodulierte Diversity-Signale handeln, die unter Verwendung mindestens einer nicht dargestellten Antenne empfangen und nach dem Raum-Diversity-Verfahren oder nach dem Frequenz-Diversity-Verfahren weiter verarbeitet werden. Den beiden Diversity-Signalen ist je ein Kanal mit dem Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 12b, dem Linearverstärker 13a bzw. 13b, dem Demodulator 14a bzw. 14b und der Summierschaltung 15 zugeordnet. Die dargestellte Schaltungsanordnung bezweckt, über den Ausgang 16 ein Signal abzugeben, dessen Störabstand im Vergleich zu den Störabständen der über die Schaltungspunkte 11a und 11b zugeführten Diversity-Signale verbessert ist.

Hinsichtlich der Diversity-Signale■wird angenommen, daß sie durch je einen Nutzsingalpegel S, ferner durch je einen Rauschsignalpegel Ii charakterisierbar sind. Außerdem lassen sich die Diversity-Signale durch den Quotienten Q=S/N aus dem Nutζsignalpegel S und dem Rauschsignalpegel N charakterisieren, der bekanntlich als Störabstand bezeichnet wird. Im folgenden v/erden die Störabstände der beiden Diversity-Signale mit S1/N1= Q1 bzw. S2/N2=Q2 bezeichnet, und es wird vorausgesetzt, daß die Rauschsignalpegel H1 und Ή2 gleich und nicht miteinander korreliert sind. Die an den Schaltungspunkten 11a bzw. 11b anliegenden Diversity-Signale werden einerseits dem Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 12b und andererseits der Regelstufe 17 zugeführt.. In der Regelstufe 17 wird ein Regelsignal erzeugt, das zweierlei Informationen beinhaltet. Einerseits beinhaltet das Regelsignal die Information, ob der Störabstand Q.1 größer als der Störabstand Q2 ist oder nicht. Andererseits ist das Regelsignal dem Verhältnis V=Q1/Q2 der beiden Störabstände proportional. Ss könnten auch zwei Regelsignale erzeugt werden, von denen ein Regelsignal die Information bezüglich der Störabstände Q1 bzw. Q2 beinhaltet und von denen das

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-ElRegelsignal proportional dem Verhältnis Y der beiden Störabstände ist.

Das Regelsignal der Regelsignalstufe 17 wird den beiden Linearverstärkern 13a und 13b zugeführt, und damit werden die von den Amplitudenbegrenzern 12a bzw. 12b abgegebenen amplitudenbegrenzten Diversity-Signale umso mehr verstärkt bzw. bedämpft, je größer bzw. je kleiner das Verhältnis V=Q1/Q2 der beiden Störabstände Q1 und Q2 der Diversity-Signale ist. Die Verstärkung der Diversity-Signale wird aber derart vorgenommen, daß die Summe der verstärkten bzw. bedämpften Pegel nach der Demodulation konstant ist. Falls beispielsweise der Störabstand Q1 des über den Schaltungspunkt 11a zugeführten Diversity-Signals größer ist als der Störabstand des über den Schaltungspunkt 11b zugeführten Diversity-Signals, dann wird das über den Ausgang des Amplitudenbegrenzers 12a abgegebene amplitud-enbegrenzte Diversity-Signal unter Verwendung des Linearverstärkers 13a verstärkt, wogegen das über den Ausgang des Amplitudenbegrenzers 12b abgegebene Diversity-Signal unter Verwendung des Linearverstärkers 13b bedämpft v/ird.

Als Regelsignal kann beispielsweise unter Verwendung der Regelstufe 17 eine Gleichspannung erzeugt werden, deren Polarität die Information beinhaltet, ob der Störabstand Q1 größer als der Störabstand Q2 ist oder ob umgekehrt der Störabstand Q2 größer als der Störabstand Q1 ist. Der Betrag dieser Gleichspannung ist dagegen proportional dem Verhältnis der beiden Störabstände. Mit einem derartigen Regelsignal werden die Linearverstärker 13a und 13b gegenläufig gesteuert. Palis die über die Ausgänge der Linearverstärler 13a und 13b abgegebenen Signale gleichphasg waren, wäre die Summe der über diese Ausgänge abgegebenen Signale konstant und somit von den Quotienten Q1 und Q2 der Diversity-Signale unabhängig.

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Im folgenden wird dieser Sachverhalt auch noch an 'einem Beispiel erläutert, wobei vorausgesetzt wird, daß der Quotient Q1=S1/2T gleich 6VoIt eff. und der Quotient Q2=S2/2T= 3VoIt eff. Ist. Über die Schaltungspunkte 11a und 11b werden somit Diversity-Signale mit wesentlich unterschiedlichen Pegeln zugeführt. Es wird nun angenommen, daß unter Verwendung der Amplitudenbegrenzer 12a und 12b die zugeführten Diversity-Signale verstärkt und amplitudenmäßig derart begrenzt werden, daß über ihre Ausgänge Signale mit gleichen Pegeln von 10V abgegeben werden. Unter Verwendung der Regelstufe 17 wird ein Regelsignal abgeleitet, das dem Verhältnis V=Q1/Q2=6/3 der beiden.Störabstände proportional ist. Über die Ausgänge 18a bzw. 18b werden dann Spannungen von 6,66VoIt eff. bzw. 3,33VoIt eff, abgegeben.

Die Verstärkungsfaktoren E1 bzw. E2 der Linearverstärker 13a bzw. 13b sind aus den folgenden Gleichungen 9 bzw. 10 errechenbar:

21= i—- 9

1 + S2

31
S2

E2 = SZ ; 10

T ₊ S2 ■ .

S1

Aus den Gleichungen 9 und 10 ist ersichtlich, daß auch die folgende Gleichung gilt:

E1 + E2 = 1

Die Summe der beiden Verstärkungsfaktoren ist "somit konstant und unabhängig von den Störabständen.

Die Figur 2 zeigt ausführlicher die in Figur 1 dargestellte Regelsignalstufe 17 und die Linearverstärker 13a und 13b.

Die Regelstufe 17 besteht aus den logarithmischen Verstär-VPA 9/240/2036 - 7 -

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kern 18a, 18b, den Gleichrichtern 19a, 19b, der Summiersehaltung 20, den Dioden 21, 22, den V/iderständen 23, 24, 25 und dem Kondensator 26.

Die über die Sehaltungspunkte 11a bzw. 11b zugeführten Diversity-Signal e werden somit in den logarithniischen Verstärkern 18a bzw. 18b verstärkt und anschließend gleichgerichtet. Die beiden gegenpoligen Gleichspannungen am Ausgang der Gleichrichterschaltungen 19a und 19b werden in der Summierstuf e 20 summiert. Am Ausgang dieser Summierstufe 20 ergibt sich eine Steuerspannung, die proportional dem Verhältnis der beiden Signalspannungen in den Kanälen mit dem Schaltungspunkt 11a bzw. 11b ist. Die Dioden 21 und 22 bilden eine Begrenzerschaltung, mittels der die Steuerspannung auf einen Maximalwert begrenzt wird, wodurch eine Übersteuerung der Linearverstärker 13a und 13b vermieden wird. Der Kondensator 26 bestimmt die Regelzeitkonstante.

Die Linearverstärker 13a bzw. 13b bestehen aus den Transistoren 28a, 29a, 30a bzw. 28b, 29b, 30b und den Widerstand 31a bzw. 31b. Diese Linearverstärker 13a und 13b sind somit als Differenzverstärker mit Urstromquelle ausgelegt, und deren Verstärkung wird gegenphasig geregelt. Die zu regelnden Signale werden über die Ausgänge der Amplitudenbegrenzer 12a bzw. 12b an die Basen der Transistoren 28a bzw. 28b zugeführt, die als Urstromquellen wirken.

7 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Verarbeitung von zwei Diversity-Signalen, die durch je einen llutzsignalpegel, je einen Rauschsignalpegel und je einen Quotienten aus Nutzsignalpegel und Rauschsignalpegel charakterisiert sind und über je einen Kanal und über je einen Domodulator einer Kombinationsstufe zugeführt werden, von der ein verbessertes Signal abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Diversity-Signale amplitudeninäßig begrenzt und umso mehr verstärkt bzw. bedämpft v/erden, je größer bzw. je kleiner das Verhältnis (V) der Quotienten (Q1/Q2) der zwei Diversity-Signale ist, wobei die Summe der verstärkten bzw. bedämpften Pegel der von den Demodulatoren (Ha bzw. 14b) abgegebenen Signale konstant ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei c h η e t, daß ein Regelsignal erzeugt wird, das einerseits die Information beinhaltet, welcher Quotient der beiden Diversity-Signale größer bzw. kleiner ist und das andererseits vom Verhältnis (V) der Quotienten (Q1, Q2) der zwei Diversity-Signale abhängig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelsignal eine Gleichspannung gewonnen wird, deren Polarität die Information beinhaltet, welcher Quotient der beiden Diversity-Signale größer bzw. kleiner ist und deren Betrag proportional dem Verhältnis (V) der Quotienten (Q1, Q2) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelsignal proportional dem Verhältnis (V) der IJutzsignalpegel der beiden Diversity-Signale ist und daß die "Verstärkungsfaktoren der beiden Linearverstärker gleich 1/1+V bzw. V/1+V sind.

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Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelsignalstufe (17) vorgesehen ist, mittels der das Regelsignal erzeugt wird und der die zwei Diversity-Signale zugeführt werden, und da3 in jedem Kanal je ein Linearverstärker (13a, 13h) angeordnet ist, deren Verstärkungsfaktoren in Abhängigkeit vom Regelsignal gesteuert werden.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (18a bzw. 18b) der Linearverstärker (13a bzw. 13b) über je einen Diskriminator (14a bzw. 14b) an die Kombinationsstufe (15) angeschlossen sind und daß als Kombinationsstufe ein Summierer (15) vorgesehen ist.

Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Kanälen je ein Amplituaenbegrenzer (12a bzw. 12b) vorgesehen ist, denen je ein Diversity-Signal zugeführt wird und die die Signale mit gleichem Pegel an die Linearverstärker (13a bzw. 13b) abgeben.

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Jo

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