DE3146077C2 - Einrichtung für Funkempfänger zur Unterdrückung von durch Mehrwegeausbreitung bedingten Empfangsstörungen - Google Patents

Abstract

Zur wirksamen Bekämpfung von durch Mehrwege-Effekte bedingten Empfangsstörungen bei mit digitaler FSK-Modulation arbeitenden Funkempfängern, insbesondere Kurzwellenempfänger, wird vorgeschlagen, daß der im Anschluß an die Demodulation für die Auswertung des empfangenen Signals (sig) vorgesehene Entscheider (E, EL) eine Steuerlogik mitumfaßt, die bei wenigstens annähernd gleichzeitigem Empfang der Signalwerte (sw1/sw2) von zwei Signalen die An sprech empfindlichkeit für jeweils diejenige Bitentscheidung des Entscheiders herabsetzt, die der Entscheider im unmittelbar vorausgehenden Entscheidungsintervall getroffen hat.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für einen mil digitaler FSK-Modulation arbeitenden Funkempfänger zur Unterdrückung von durch Mehrwege-Effektc bedingten Empfangsstörungen. Einrichtungen dieser Art sind beispielsweise durch die DE 24 56 664 B 2 bekannt.

Bei der Signalübertragung über Funk kommt dem Kurzwcllenbereieh eine besondere Bedeutung zu, weil hier sich mit relativ geringen Sendeleistungen große Entfernungen überbrücken lassen. Solche Flinkstrecken siiul jedoch einer Reihe von Siöieinfliissen ausgesetzt. Si-hwuiulNiöriingen und atmosphärische Störungen uerden dabei mittels verschiedener Diver.sity-Vcrfahren bekämpft. Die durch Mehrwege-Effekte bedingten Empfangsstörungen lassen sich jedoch hiermit nicht in allen Fällen wirksam ausschalten. Bei den infolge Mehrwegeausbreitung auftretenden Laufzeitunterschieden, mit denen das gleiche Signal auf verschiedenen Wegen am Empfänger ankommt, kann es jedoch auch bei voller Empfangsfeldstsrke, speziell bei Übertragung digitaler Information, zu einer Unlesbarkeit des Signals kommen.

wenn die Bitperiode in die Größenordnung der Laufzeitunterschiede kommt, die dabei abhängig von der zu überbrückenden Entfernung ist Um dies zu verhindern. können die zu übermittelnden digitalen Signale nur mit entsprechend niedriger Bitrate übertragen werden. Zu-

lässige Übertragungsbitraten pro Signalkanal sind deshalb auf maximal 200 bis 300 Bit/sec. begrenzt. Um höhere Bitraten zu übertragen, ist es erforderlich, den Bitslrom in Teilbitraten mit niedrigerer Bitfolgefrequenz aufzuteilen und diese wiederum über eine größere Zahl von parallel betriebenen Signalkanälen zu übertragen.

Wie beispielsweise die Literaturstelle L Wiesner: Fernschreib- und Datenübertragung über Kurzwelle. 3. Auflage, 1980, Siemens AG. S. 68—72 ausweist, ist es u. a. üblich, für die Datenübertragung im Kurzwellenbereich mit Trägerumtastung (FSK) zu arbeiten, wobei eine erste Trägerfrequenz eine binäre Null und eine zweite Trägerfrequenz eine binäre Eins des zu übertragenden digitalen Signals darstellt. Im Empfänger wird nach Umsetzung in eine Zwischenfrequenzebene dieses

ankommende Signal in frequenzselektiven Demodulatoren im Hinblick auf das Auftreten der die unterschiedlichen binären Werte des Signals anzeigenden Frequenzen demoduliert und im Anschluß an eine Formung der demodulatorausgangsseitigen Signalwerte diese einem

Entscheider zur Rückgewinnung des ursprünglichen digitalen Signals zugeführt. Werden dem Entscheidcr innerhalb eines durch eine Bitperiode gegebenen Em-Scheidungsintervalls Signalwerte zweier Signale zugeführt, von denen der Signalwert des einen Signals die infolge Mehrwegeausbreitung zeitverzögerte Version des Signalwertes des anderen Signals ist. dann ist praktisch die Entscheidungsfähigkeit des Entscheiders blokkiert. Wie bereits erwähnt, muß in der Praxis auf die Übertragung ausreichend niedrige* Sitraten ausgewi

chen werden, um die von solchen Funksirecken zu fordernden, ausreichend sicheren Betriebseigenschaften gewährleisten zu können. Im Zuge des ständig wachsenden Informationsbedürfnisses erweist sich der Zwang zu niedrigen Bitraten als außerordentlich nachteilig, da

die Übertragung schneller Bitraten nur über den Umweg einer außerordentlich aufwendigen Mehrträgertechnik gelöst werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie solche auf Mehrwege-Effekte

so beruhenden Empfangsstörungen bei einem von digitaler FSK-Modulation Gebrauch machenden Funkempfänfeer mittels geeigneter Schaltungsmaßnahmen wirksam bekämpft werden können, und zwar mit dem Ziel, bei gegebenen Anforderungen an die Übertragungsqualität

einer solchen Funkstrecke die zulässige maximale Bitrate zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß auf verschiedenen Wegen an den Empfängereingang gelangende Signale oft nur einen geringfügigen Unterschied ihrer Amplituden aufweisen, so daß eine übliche Amplituden-Vcrglcichsschaltung überforden wird. Wird da-

b5 her bei annähernd gleichzeitigem Empfang der Signalwerte von zwei Signalen die Ansprcchempfindlichkeit für diejenige Bitentscheidung des Entscheiders jeweils herabgesetzt, die der Entscheider im unmittelbar vor-

ausgehenden Entscheidungsintervall getroffen hat. dann wird der Entscheider im allgemeinen stets die richtige Entscheidung treffen.

Wie einschlägige, der Erfindung zugrundeliegende Untersuchungen ergeben haben, kann bei Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung die Bitrate bei Verbindungen bis ca. 3000 km e<wa auf 600 bis 800 bit/sec. erhöht werden, ohne daß hierdurch die Obertragungsqualität üblicher Funkstrecken ohne diese Einrichtung bei einer Bitrate von 200 bis 300 Hz unterschritten wird. Bei höheren Bitraten muß zwar auch hier zu einem Mehrträgerbetrieb übergegangen werden, doch kann dabei entsprechend der Erhöhung der Bitrate eines Kanals der Bedarf an Trägern entsprechend reduziert sein.

Eine besonders einfache Schaltung für eine Einrichtung nach der Erfindung in analoger Ausführung ist im Anspruch 2 angegeben. Eine vorteilhafte digitale Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung für Mehrträgerbetrieb ist im Anspruch 3 angegeben.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden, in der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 ein Teil eines Blockschaltbildes eines Funkempfängers mit einem die Einrichtung nach der Erfindung enthaltenden Signalauswerter,

Fig.2 einen empfangsseitigen Signalauswerter für Mehrträgerbetrieb nach der Erfindung.

Das in F i g. 1 gezeigte Teil des Blockschaltbildes eines mit FSK-Modulation arbeitenden Funkempiängers weist eingangsseitig den Zwischenfrequenzverstärker Vz auf. dem das empfangene Signal s/g-nach seiner Umsetzung in eine Zwischenfrequenzlage zugeführt wird. Der Zwischenfrequenzverstärker Vz ist ausgangsseitig mit den Eingängen zweier selektiver Frequenzdiskriminatoren D 1 und D 2 verbunden, denen von einem Synthesizer SYR die Vergleichsfrequenzen f\ und /2 an einem zweiten Eingang zugeführt werden. Die ausgangsseitigen Signalwerte sw 1 und sw 2 der Diskriminatoren D 1 und D 2 geben jeweils die Folge der durch die Frequenzen f\ und /2 repräsentierten unterschiedlichen Signalwerte der im Signal sig enthaltenen binären Nutzinformation an. Diese Signalwerte werden in den anschließenden Tiefpässen TPX und TP2 mittels eines Integralionsvorganges geformt und anschließend dem eigentlichen Signalaiiswerter SA zugeführt.

Der Signalauswerter SA weist einen vom Takt Tgesteuerten Entscheider E auf. dessen Eingang 1 die Signalwerte sw 1 und dessen Eingang 2 die Signalwerte jii 2 zugeführt werden. Bei ungestörtem Betrieb gibt der Entscheider E bei Auftreten eines Signalwertes sw I ein eine binäre Eins darstellendes erstes Signal und bei Auftreten eines Signalwertes sw 2 an seinem Eingang 2 ein eine binäre Null darstellendes zweites Signal an den Ausgang a ab. Der Entscheider E stellt mit anderen Worten das ursprünglich binäre Nutzsignal wieder her und hat gleichzeitig die Funktion eines Regenerators.

Zur Verwirklichung der Unterdrückung von durch Mehrwege-Effekte bedingten Empfangsstörungen weist der Entscheider feinen Steuereingang s für eine Schwelle enkorrektur auf, der über den Schalter S mit einem Arbeitskontakt und ein Verzögerungsglied rmit der Ver/ögerungszeit gleich einer Bitperiode mit dem ■\usgung ;) des Entscheiders verbunden ist. Der Schalter S wird über den Ausgang des Koinzidenzgatters G in den Zeitintervallen geschlossen, in denen gleichzeitig am Eingang 1 und am Eingang 2 des Entscheiders ein Sigmilwcri ansteht. Hierzu-sind die beiden Eingänge des koinzidenzgatter* C mit den genannten Eingängen des Entscheiders E verbunden. Bei Schließen des Schalters S wird jeweils der am Ausgang a des Entscheide« im vorhergehenden Entscheidungsintervall anstehende Binärwert dem Steuereingang s zugeführt und in Abhängigkeit dieses Binärwertes die Ansprechempfindlichkeit für diejenige Bitentscheidung des Entscheiders herabgesetzt die der Entscheider im unmittelbar vorausgehenden Entscheidungsintervall, getroffen hat. Diese Schwellwertkorrektur kann auch so aufgefaßt werden.

ίο daß bei einer der zu treffenden Entscheidung vorausgegangenen Entscheidung des Entscheiders E aufgrund eines Signalwertes am Eingang 1 nunmehr eint Entscheidung für einen Signalwert am Eingang 2 begünstigt wird. Wie bereits ausgeführt worden ist. lassen sich hierdurch bei gleichzeitig auftretenden Signalwenen an den Eingängen 1 und 2 die Entscheidung des Entscheiders in die richtige Richtung steuern.

Entsprechend F i g. 1 ist in F i g. 2 eine Variante einer Signalauswertung SA'für den Fall angegeben, daß das zu übertragende binäre Signal auf dre', Kanäle mit entsprechend niedrigerer Bilraie aufgeiciii iit.die im Parallelbetrieb arbeiten. Dabei ist vorausgesetzt, daß die in diesen Parallelsignalkanälen übertragenen binären Signalwerte in der Phase gegeneinander um jeweils 120' versetzt sind. Dies ermöglicht es, die an den Tiefpaßausgängen anstehenden Signalwerte sw Ml sw 2\. sw \2Isw 22 und sw 13/sw23 mittels eines eine entsprechende Anzahl von Eingängen aufweisenden Multiplexers MUX zu einem zeitmultiplexen Summensignalwertkanal sws\lsws2 zusammenzufassen und zur Rekonstruktion des ursprünglichen digitalen Gesamisignals über Analog/Digitalwandler IV1 und IV'2 einer Entscheiderlogik EL zuzuführen. Die Entscheiderlogik EL besteht aus einem schnellen Mikroprozessor, der.

solange keine Störung durch Mehrwege-Effekte auftritt, die Signalwerte des Summensignalwertkanals folgerichtig innerhalb von Entscheidungsintervallen, die der Größe eines durch die Anzahl der Teilsi^nalkp-nälc geteilten Bruchteils eines Bits eines Teilsignalkanals entsprechen, zum ursprünglichen digitalen Gesamtsignal <im Ausgang a rekonstruiert. Weiterhin ist die Entscheiderlogik EL so ausgelegt, daß sie bei Auftreten von durch Mehrwege-Effekte bedingtem gleichzeitigen Auftreten von zwei Signalwerten die Bitwenigkeiien des Gesamtsignals folgerichtig mit der höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit ermittelt.

Hierzu! Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für einen mit digitaler FSK-Modulation arbeitenden Funkempfänger zur Unterdrückung von durch Mehrwege-Effekte bedingten Empfangsstörungen, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anschluß an die Demodulation für die Auswertung des empfangenen Signals vorgesehene Entscheider (E EL) eine Steuerlogik mitumfaßt, die bei wenigstens annähernd gleichzeitigem Empfang der Signalwerte von zwei Signalen die Ansprechempfindlichkeit des Entscheiders abhängig von derjenigen Bitentscheidung herabsetzt, die der Entscheider im unmittelbar vorausgehenden Entscheidung.sintervall (bit) getroffen hat

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entscheider (E) einen Steuereingang (s) für eine Schwellwert-Korrektur hat, der über eine^ einen Arbeitskontakt aufweisenden Schalter (S) und ein Verzögerungsglied (r) mit einer Verzögerungszeit von einem bit mit dem Entscheiderausgang (α) in Verbindung steht und daß der Schalter über ein Koinzidenzgatter (C) angesteuert ist. dessen beide Eingänge mit den beiden Signalwerteingängen (1, 2) des EjKscheiders verbunden sind.

3. Einrichtung für einen Funkempfänger zum gleichzeitigen Empfang von zwei und mehr Teilsignalkanälcn für ein digitales Nutzsignal höherer Bitfolgefrequenz nach- Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Signalrrawertung der unterschiedliche Signalwertfhase aufweisenden Teilsignalkanäle ein Multiplexer (M*JX) vorgesehen ist, der die Teilsignalwerte (sw\Msw2\. sw\2lsw22. .w 13/sw 23) ausgangsseitig zu einem nach Bitwertigkeii getrennten zeitmultiplexen Summensignalwertkanal zusammenfaßt und dnß dieser Summensignalwcrtkanal (swslfsws2) über Analog-Digitalwandlcr (W \. W2) hinweg einer aus einem schnellen Mikroprozessor bestehenden Entscheiderlogik (EL) zugeführt ist, die innerhalb von Entscheidungsintervallen von der Größe eines durch die Anzahl der Teilsignalkanäle geteilten Bruchteils eines bits eines Teilsignalkanals die Bitwertigkeiten des Gesamtsignals folgerichtig mit der höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit ermittelt.