DE3131187C2 - Empfänger für pseudozufällig phasenmodulierte Signale - Google Patents

Abstract

Bei einem Empfänger im Rahmen eines mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeitenden Nachrichtenübertragungssystems befindet sich entgegen bisheriger Praxis die AGC-Pegelregelung zur Konstanthaltung des Nutzsignalpegels erst hinter dem die Bandspreizung rückgängig machenden Phasenrücktaster (4). Es lassen sich dann schmalbandige Regelverstärker verwenden. Ein nach der Erfindung ausgebildeter Empfänger findet Verwendung in störsicheren Spread-Spectrum-Nachrichtenübertragungssystemen, die mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeiten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen für ein Informationsübertragungssystem, bei dem sendeseitig mittels einer Phasenumtastungen eines Nutzsignals erzeugenden Pseudozufallsfolge eine Bandspreizung des Nutzsignals hervorgerufen wird, vorgesehenen Empfänger, der zur Rückgängigmachung dieser Band= m spreizung einen eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden und damit einen Phasenrücktaster steuernden Codegenerator und zur Konstanthaltung des Nutzsignalpegels eine von einem Regelkriterium für den Empfangssignalpegel gesteuerte Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC) aufweist, wobei zur Synchronisation des Codegenerators auf die im empfangenen Signal enthaltene Pseudozufallsfolge zunächst eine Codeakquisitionsphase zur Anfangssynchronisaiion oder nach Synchronisationsverlust durchgeführt und danach der Synchronismus mittels einer Regelschleife aufrecht erhalten wird.

Bei herkömmlichen Syslemkonfigurationen befindet sich die Einrichtung zur automatischen Pegelregelung AGC (=Automatic Gain Control) des Empfangssignals, welches zur Erzielung eines konstanten Nuu^ignalpegels erforderlich ist, im Empfangsweg vor der Phasenrücktastung, d.h. vor der Frequenzbandkompression. Um den Rücktastverlust dabei in Grenzen zu halten, muß eine Breitbandverstärkung extrem linear hinsichtlich Phasen- und Amplitudengang sein. Diese Forderung führt insbesondere beim gesteuerten AGC-Dämpfungsglied im Regelverstärkungszug wegen der kontinuierlichen Dämpfungseigenschaften zu größerem Aufwand bei der Entwicklung und in der Fertigung beim Abgleich (DE-PS 26 31 460, US-PS 38 38 350).

Aufgabe der Erfindung ist es, die Regelstrecke der AGC-Pegelregelung in einem Empfänger eines mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeitenden Übertragungssystems schmalbandiger auszuführen.

Gemäß der Erfindung, die sich auf einen Empfänger der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur automatischen Pegelregelung im JEmpfangsweg schaitungsmäßig nach dem Phasenrücktaster angeordnet ist. Durch die Erfindung ergeben sich wesentliche Vorteile, die aus der Schmalbandigkeit des Signals ab dem Ausgang des Phasenrücktastets resultieren. Der Aufwand der Entwicklung und in der Fertigung beim Abgleich ist erheblich geringer. Die mittels des Phasenrücktasters vorgenommene Frequenzbandkompression in der Zwischenfrequenzlage unmittelbar nach der Hochfrequenzstufe vermeidet Verzerrungen am bandgespreizten Signal, und die Signaldegradation bleibt daher gering. Es entstehen somit nur kleine Rücktastverluste. Die bislang verwendeten breitbandigen Versiärkerkaskaden sind empfindlich gegen Rückkopplungen, da dann wegen des großen Frequenzangebotes Schwingbedingungen eher als im schmalbandigen System wie nach der Erfindung erfüllt sind. Deshalb lassen sich bei gleicher Verstärkung Schmalbandverstärker komprimierter aufbauen. Durch die Erfindung ergibt sich somit eine Volumeneinsparung. Außerdem bestehen nur geringere Anforderungen an die Dynamik der Verstärker in der AGC-Regelstrekke. Dies ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, denn die Eingangsstörlei jtung wird durch ein am Ausgang des Phasenrücktasters normalerweise befindliches Bandfilter reduziert. Die gesamte Störleistung führt dann bei den herkömmlichen Schaltungen leicht zur Übersteuerung der Regelverstärker in der AGC-Pegelregelung und damit zu schädlichen Begrenzungseffekten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild eines mit einer Pegelregelung nach der Erfindung ausgestatteten Empfängers,

Fig.2 das detaillierte Blockschaltbild des in Fig. 1 dargestellten AGC-Sehaltungsbloeks.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines gesamten Empfängers, der für ein mit pseudozufälliger Phasenumtastung arbeitendes Nachrichtenübertragungssystem vorgesehen ist, dargestellt. Die Verarbeitung des von einer Antenne 1 aufgenommenen Empfangssignals beginnt in einer Hochfrequenz-Eingangsstufe 2. Die Umsetzung des Übertragungsfrequenzbandes auf eine Zwischenfrequenzebene geschieht ebenfalls in der

Hochfrequenz-Eingangsstufe 2 mit einem Abwärtsmischer mit integriertem Zwischenfrequenzverstärker. Die Umsetzfrequenz wird von einem Taktoszillator 3 abgeleitet. Die Signalverarbeitung setzt sich im Rücktasten der im Sender erzeugten 0*7180°-Phasenspränge in einem Phasenrücktaster 4 fort. Das ist die Bandkompression für das Nutzsignal und die Bandspreizung für einen Störer, dessen spektrale Beschaffenheit rauschähnlichen Charakter annimmt und dessen Leistung über ein breites Frequenzband gestreut wird Man blendet nun einen Großteil der Störleistung mit einem Bandfilter, das im Phasenrücktaster 4 enthalten ist, aus und läßt das schmalbaudige Mutzsignal ungehindert passieren. Auf diese Weise schafft man günstige Dynamikverhältnisse für alie nachfolgenden Stufen. Das Phasenrücktasten, das ein Korrelationsprozeß zwischen der nutzmodulierten Pseüdozufallsfolge des Empfangssignals und einer im Empfänger nachgebildeten Pseüdozufallsfolge gleichen Codes ist, verläuft dann optimal, wenn beide Folgen synchron zueinander verlaufen und der Synchronismus mit einer Regeleinrichtung aufrecht erhalten bleibt

Die Konstanz des Nutzsignalpegels gewährleistet eine Schaltung 5 zur automatischen Verstärkungsregelung AGC, die dem Phasenrücktaster 4 gemäß der Erfindung nachgeschaltet ist Der Dynamikbereich der AGC-Einrichtung 5 ist der Reichweite angepaßt und berücksichtigt die Ausbreitungsverluste in der Atmosphäre mit einer angemessenen Reserve. Entscheidend für die Genauigkeit der Pegelregelung sind die Schätzwerte oder Regelkriterien für die Empfangssignalpegel. Diese werden störbefreit aus den Basisbandsignaien abgeleitet

Die Umsetzung des schmalbandigen Zwischenfrequenz-Signals ins Basisband vollzieht sich in einem j5 Basisbandmischer 6 durch Zusetzen eines im Taktoszillator 3 erzeugten Grundtakts. Die Ausgangssignale des Basisbandmischers 6 werden in einem Matched Filter 7 einem Filter ngsprozeß unterworfen. Diese Funktionseinheit beinhaltet getaktete Integrationselemente mit umschaltbaren Integrationsintervallen, die abhängig sind vom aktuellen Synchronisationszustand des Empfängers. Danach teilt sich der Signalweg auf. Die bereits detektierten Daten fließen zu einem Demodulator 8 und von dort zu einem Nutzsigna; luswerter 9. Die Integrationsergebnisse aus dem Matched-Filter 7 werden einem Diskriminator 10 eingegeben, der zu einer Synchronisierungsregelschleife gehört. Diese besteht außer aus dem D-skriminator 10 noch aus einem Regler 11, dem hinsichtlich seiner Frequenz spannungs- >o gesteuerten Taktoszillator 3 und einem Pseudozufallsfolgen-Codegenerator 12, der die Phasenrücktastungen im Phasenrücktaster 4 bewirkt.

Um die Kontinuität der Empfangssignalmodulation zu wahren, bedarf es nämiich der Aurrechterhaltung eines stationären synchronen Zustands der Empfangseinrichtung, welcher erst nach einer sogenannten Akquisitionsphase erreichbar ist. Während dieser Phase wird die im Codegenerator 12 erzeugte Pseüdozufallsfolge angenähert mit der im Empfangssignal enthaltenen Pseüdozufallsfolge in Übereinstimmung gebracht Um die beiden Pseudozufallsfolgen nun völlig zu synchronisieren, erzeugt der Diskriminator 10 eine Diskriminatorausgangsspannung, die im Regler 11 in eine Regelspannung für die Frequenzeinstellung des Taktoszillaiors abgewandelt wird Dieser Korrelatiooaprozeß kann mittels einer sogenannten Delay-Locked-Loop oder als Modifikation davon mittels einer Dithering-Loop durchgeführt werden. Das Regalkriterium für die AGC-Pegelregelschaltung 5 wird vom Diskriminator 10 für die verschiedenen Phasen während des Synchronisiervorganges ausgegeben.

Fig.2 zeigt in Blockschaltbildform detailliert die AGC-Schaltung 5 in Fig. 1. Die Verstärkungsregelstrecke der AGC-Schaltung 5 besteht aus hintereinander geschalteten Verstärkern 13, 14 und einem hinsichtlicn seiner Dämpfung mittels einer Stellspannung Us einstellbaren Dämpfungsglied 15. Der Eingang dieser aus den drei Elementen 13 bis 15 bestehenden Regelstrecke ist mit dem Ausgang des Phasenrücktasters 4 verbunden, während der Ausgang dieser Regelstrecke am Eingang des Basisbandmischers 6 liegt. Dem Eielleingang des Dämpfungsgliedes 15 ist noch ein Entzerrer 16 vorgeschaltet Das dem Diskriminator entnommene Regelkriterium wird über ein Tiefpaßfilter 17 an einen Eingang eines Vergleichers 18 geführt. Der andere Eingang des Vergleichers 18 ist mit einem Sollwertgeber 19 verbunden. Der Ist-Sollwert-Vergleicher 18 führt eine Subtraktion der beiden ihm zugeführten Signale durch. Das Ausgangssignal des Vergleichers 18 gelangt über einen Proportional-Integral-Regler 20 an einen Umschalter 21 und von dort zum Entzerrer 16. Das Ausgangssignal des Proportionai-Integral-Reglers 20 bildet die Stellspannung Us für das einstellbare Dämpfungsglied 15. Eine Spannung Ud dient zur externen Pegeldämpfungseinstellung und kann mittels des Umschalters 21 an den Entzerrer 16 und damit an den Stelleingang des Dämpfungsgliedes 15 angelegt werden. Zu Kontroll- und Überwachungszwecken wird die Stellspannung Us des Dämpfungsgliedes 15 vor dem Entzerrer 16 an einem Ausgang 22 abgezweigt. Sie gibt Aufschluß über die eingestellte Dämpfung und über die Pegeiverhältnisse am Eingang.

Ist eine der Stationen im Übertragungssystem ein wiederverwendbarer ferngesteuerter Aufklärungsflugkörper, dann spielt die Reichweitenprognose eine beachtenswerte Rolle. Für eine solche Prognose muß die aktuelle Streckendämpfung bekannt sein. Die Voraussetzung dazu ist durch Ableiten störbefreitsr Regelkriterien aus deni Empfangssignal gegeben. Bei bikaunter Sendeleistung der Kommandostation läßt sich die Streckendämpfung dann an der Höhe der AGC-Stellspannung Us im Empfänger des ferngesteuerten Flugkörpers direkt ablesen, d. h. am Ausgang 22 in Fig. 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Für ein Informationsübertragungssystem, bei dem sendeseitig mittels einer Phasenumtastungen eines Nutzsignals erzeugenden Pseudozufallsfolge eine Bandspreizung des Nutzsignals hervorgerufen wird, vorgesehener Empfänger, der zur Rückgängigmachung dieser Bandspreizung einen eine identische Pseudozufallsfolge erzeugenden und damit einen Phasenrücktaster steuernden Codegenerator und zur Konstanthaltung des Nutzsignalpegels eine von einem Regelkriterium für den Empfangssignalpegel gesteuerte Einrichtung zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC) aufweist, wobei zur Synchronisation des Codegenerators auf die im empfangenen Signal enthaltene Pseudozufallsfolge zunächst eine Codeakquisitionsphase zur Anfangssynchronisation oder nach Synchronisationsverlust durchgeführt und danach der Synchronismus mittels einer RegelscKejfe aufrecht erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (5)'zur automatischen Pegelregelung im Empfangsweg schaltungsmäßig nach dem Phasenrücktaster (4) angeordnet ist

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur automatischen Pegelregelung ein in Reihe zu einem oder mehreren Verstärkern (13, 14) angeordnetes Dämpfungsglied (15) aufweist, das hinsichtlich seiner jeweiligen Dämpfungseinstellung von einer Stellspannung (Us) jo gesteuert wLd, die von dem über einen Tiefpaß (17) geführten Regelkriterium ng-rh Vergleich mit einem Soll-Wert in einer subtrahierenden Soll-Istwert-Vergleichsschaltung (18) und narf: Durchlaufen eines Proportional-Integral-Regelers (20) abgeleitet wird.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Proportional-Integral-Regler (20) und dem Stellspannungseingang am Dämpfungsglied (15) ein Umschalter (21) vorgesehen ist, der einen Anschluß zur Zuführung einer Spannung (Uo) zur externen Pegel- und Dämpfungseinstellung aufweist.

4. Empfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stellspannungseingang am Dämpfungsglied (15) ein Entzerrer (16) vorgeschaltet ist.

5. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abzweigung (22) vom Stellspannungseingang, gegebenenfalls vor dem Entzerrer (16) vorgesehen ist.