DE3621679C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Bei einem aus der US 40 30 040 bekannten automatischen Kanalauswahlsystem dieser Art mit mobilem Sender und stationärem Empfänger wählt das System von mehreren zur Verfügung stehenden Empfangskanälen jeweils denjenigen Kanal aus, dessen Signalqualität als die beste ermittelt wurde, wobei der mobile Sender sich beispielsweise bei einer Person oder innerhalb eines Wagens befindet, die oder der sich in einem Stadtbereich bewegt und nur eine vergleichsweise schwache Leistung als Sendeleistung zur Verfügung hat. Deshalb sind an vier unterschiedlichen Stellen der Stadt jeweils Teilempfänger vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie über eigene Antennen die von dem mobilen Sender erzeugten elektromagnetischen Wellen erfassen und dann beispielsweise über Telefonleitungen einem Empfängerauswahlsystem zuführen. Bei diesem kann es sich dann um eine stationäre Basisstation handeln, wobei das Empfängerauswahlsystem eine der Anzahl der verbundenen Kanäle entsprechende Anzahl von Vergleichsmodulen aufweist. Jeder Teilempfänger verfügt über einen Squelchtongenerator, der empfängerseitig eine Frequenz generiert. Diese Frequenz dient zur Tastung eines Squelch-Schalters, wodurch dann entweder jeweils die Frequenz des Squelchtongenerators über die Telefonleitung zu den Empfängervergleichsmodulen gelangt oder nach Umschaltung des Squelch-Schalters die Audiofrequenz. Daher dient als Qualitätskriterium für die Auswahl des die beste Signalqualität aufweisenden Kanals nicht der größten Empfangspegel, sondern der Signal-Rauschabstand S/N. Dieses bekannte automatische Kanalauswahlsystem schaltet daher in seinen eigenen, entfernt angeordneten Teilempfängern den Empfängerkanal ab, bei dem das Signal nicht mindestens einen Mindestschwellwert (sogenannter Squelch-Level) überschreitet.

Allgemein ist es bei solchen automatischen Kanalauswahlsystemen auch bekannt, die Entscheidung, welcher Kanal die beste Signalqualität liefert, nach dem empfangenen HF-Pegel, also der Amplitude des eingehenden Signals auszurichten, wobei dann jeweils der größte Pegel zur Übertragung oder auch zur Aufzeichnung weitergeschaltet, üblicherweise also einer Endstufe zugeführt wird. In diesem Fall kann allerdings der größte empfangene Pegel auch der größte Störpegel sein, wenn sich beispielsweise auf der Übertragungsstrecke zu einer Antenne des Empfängers eine stark einwirkende Störfrequenz o. dgl. ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem automatischen Kanalauswahlsystem, insbesondere drahtloser Mikrofonanlage, mit geringem Aufwand sicherzustellen, daß auch immer der Kanal automatisch ausgewählt und zu einer Ausgangsschaltung weitergeschaltet wird, der tatsächlich die beste Signalqualität bietet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 6 und hat den Vorteil, daß mit sehr geringen zusätzlichem Aufwand auf der Senderseite sowie auf der Empfängerseite eine wesentlich bessere Anpassung an die Empfangsgegebenheiten erzielt werden kann, wobei bei Störung des Pilottons durch einen Störstrahler auch dann der weniger gestörte Empfangskanal aufgeschaltet wird, wenn dieser den kleineren Pegel haben sollte. Auf der Empfängerseite wird daher nach mehreren Entscheidungskriterien beurteilt, welcher Empfangskanal aufzuschalten ist, also die beste Signalqualität bietet, wobei dann, wenn beide Kanäle ein hinreichendes Signal/Rauschverhältnis haben, mit Priorität und solange der Squelch nicht angesprochen und einen der Kanäle abgeschaltet hat, derjenige weitergeschaltet wird, der die größte Ähnlichkeit aufweist und zwar Ähnlichkeit mit Bezug auf die Korrelation der im Empfänger vorzugsweise quarzstabil erzeugten Frequenz zur Sendepilottonfrequenz. Gelangt auch der Pilotton ungestört über beide Übertragungswege zum Empfänger, dann kann schließlich der maximale Pegel als Aufschaltkriterium ausgewertet werden. Auf diese Weise ergibt sich immer die bestmögliche Würdigung und Realisierung der Empfangseigenschaften über die beiden Kanäle im Empfänger, eine schnelle und flexible Reaktion auf Änderung in den Empfangseigenschaften und die Sicherheit, daß nicht nach einem starren Schema ausgewählt wird, welches unter Umständen gerade dann völlig ungeeignete Empfangseigenschaften erbringt, wenn in der bekannten Weise etwa allein nach dem größten Pegel ausgewählt wird. Insgesamt erfolgt also eine umfassend flexible Reaktion auch auf schnell auftretenden Änderungen in der Empfangsqualität, wie dies gerade bei drahtlosen Mikrofonanlagen nicht ausgeschlossen werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. Dabei hat grundsätzlich bei der Bewertung des auszuwählenden Übertragungskanals die Entscheidung der Korrelationskontrolle über die Ähnlichkeit zwischen Pilotton des Senders mit dem Empfängerfrequenzton Priorität, die nur dann verlorengeht, wenn der Rauschdetektor aufgrund seiner eigenen Entscheidung, die also ständig parallel mitläuft, einen der Kanäle abschalten muß. In diesem Fall bleibt dann der noch verbleibende Kanal auch dann aufgeschaltet, wenn der Korrelationsvergleich keine hinreichend große Ähnlichkeit mehr ergibt und dann selbst auf den anderen Kanal umschalten würde.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisiertes Blockschaltbild des mobilen Senders und

Fig. 2 ein schematisiertes empfängerseitiges Blockschaltbild eines sogenannten Diversity- Receivers mit Korrelations-Detector.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, dem zu übertragenden NF-Signal auf der Senderseite einen Pilotton zu überlagern und auf der Empfängerseite sowohl den empfangenden HF-Pegel wie bisher auszuwerten als auch den Pilotton des Senders mit einem Referenzton im Empfänger so zu vergleichen, daß festgestellt werden kann, ob der Pilotton ungestört durch den Übertragungsweg zum Empfänger gelangt ist und dann denjenigen Empfangskanal auszuwerten, bei dem sich die geringste Störung des Pilottons ergeben hat. Liegt überhaupt keine Störung des Pilottons vor, kann der maximale Pegel als Aufschaltkriterium gewertet werden.

In der Darstellung der Fig. 1, die auf eine drahtlose Mikrofonanlage bezogen den mobilen Sender 10 darstellt, ist das Mikrofon mit 11, ein Niederfrequenz- oder Tonfrequenzverstärker mit 12 bezeichnet. Nach Passieren einer sogenannten Kompanderschaltung 13, die in linearem Maßstab die Amplitude des empfangenen Signals beispielsweise auf die Hälfte zusammendrücken kann, gelangt das Signal auf ein Summierglied 14, dem an seinem anderen Eingang eine Frequenz f₂′ zugeführt wird. Diese Frequenz f₂′ kann als sogenannter Pilotton bezeichnet werden und wird am Summierglied dem zu übertragenden NF-Signal überlagert. Vorteilhaft ist es, wenn die Frequenz f₂′ des Pilottons durch Untersetzung der vom Oszillator 15 stammenden hochfrequenten Oszillatorfrequenz an einer Frequenzteilerschaltung 16 gewonnen wird, wodurch der Aufwand senderseitig klein gehalten werden kann. Die Übertragung der Pilottonfrequenz f₂′ erfolgt also, ohne daß diese die Kompressorstufe 13 durchläuft; das sich am Ausgang des Summierglieds 14 ergebende NF- Signal mit Pilotton gelangt dann in für sich gesehen bekannter Weise auf den Modulator 17, dem vom Oszillator 15 die Trägerfrequenz zugeführt ist und nach Hochfrequenzverstärkung bei 18 zur Antenne 19.

Empfängerseitig sind bei dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild die beiden getrennten Empfangskanäle 20a und 20b gezeigt, die parallel jeweils mit einer eigenen Antenne 21a, 21b durchlaufend identisch aufgebaut sind. Es versteht sich, daß auch mehr als die hier gezeigten zwei Kanäle im Empfänger vorgesehen sein können, wenn dies gewünscht ist.

Die Ausbildung der Kanäle verläuft anfangs wie für sich gesehen bei solchen Empfängern bekannt; es ist jeweils ein HF-Vorverstärker 22a, 22b vorgesehen, dem der Mischer 23a, 23b nachgeschaltet ist, dem von einem gemeinsamen HF-Generator 24 die zur Bildung der Zwischenfrequenz erforderliche hohe Frequenz zugeführt wird. Es schließen sich die üblichen Filterschaltungen 25a, 25b mit nachgeschalteten Zwischenfrequenzverstärker 26a, 26b an, dem wieder Filterschaltungen 27a, 27b nachgeschaltet sind, die auf Zwischenfrequenzverstärker und -detectoren 28a, 28b arbeiten.

Die Auswahl zwischen den beiden Kanälen 20a, 20b zur Aufschaltung des jeweils empfangswürdigsten Kanals erfolgt über eine Steuerschaltung, die mit 29 bezeichnet ist und der zunächst noch eine Anzeigeeinrichtung 30 zugeordnet ist, auf welcher beispielsweise optisch der Kanal mit dem größeren HF-Pegel angezeigt ist oder beide Kanäle mit ihren jeweiligen Pegeln dargestellt sind, sowie ein manuell betätigbarer Schalter 31, der auch eine manuelle Auswahl und Umschaltung zwischen den beiden Kanälen 20a, 20b ermöglicht.

Die zentrale Steuerschaltung 29 (Diversity Control) erhält an einem ersten Entscheidungseingang 29a ein Signal über die Ähnlichkeitsauswertung oder den Korrelationsgrad zwischen dem Pilotton des Senders und dem Referenzton des Empfängers (hierauf wird noch eingegangen) zugeführt und an einem zweiten Entscheidungseingang 29b ein Signal von einem Rauschdetector 32 (hierauf wird ebenfalls noch eingegangen). Durch Ansteuerung eines Auswahlschalters 33 entscheidet dann die zentrale Steuereinheit 29 darüber, welcher der beiden Kanäle 20a, 20b der Ausgangsschaltung 34 zugeführt wird.

Daher ist den beiden Zwischenfrequenzverstärkern und -detektoren 28a, 28b beider Kanäle eine weitere Verstärkereinheit 35a, 35b jeweils nachgeschaltet, die so ausgebildet ist oder eine entsprechende Anzahl parallel angeschalteter Verstärker oder Verstärkerkanäle aufweist, daß zunächst über jeweilige Rauschverstärker 36a, 36b der Rauschpegel in jedem Empfangskanal verstärkt und über Ausgangsleitungen 37 einem von der zentralen Steuereinheit angesteuerten und entsprechend umgeschalteten Rauschschalter 38 zugeführt wird. Ein weiterer Verstärkerteil 39a verstärkt den Niederfrequenz-Singnalbereich und führt dann über entsprechende Ausgangsleitungen 40 dieses eigentlich zu übertragende Tonfrequenzspektrum dem Niederfrequenzschalter 33 zu. Dabei wird in diesem Verstärkerbereich mit Hilfe eines entsprechenden Filters, welches bei 41a, 41b dargestellt ist, die Pilottonfrequenz f₂′ herausgefiltert, gegebenenfalls über weitere Verstärkermittel verstärkt und gelangt über Leitungen 42 zu einer sogenannten Korrelationskontrollschaltung 43. Ferner zugeführt erhält die Korrelationskontrollschaltung 43 eine beispielsweise von einem Oszillator 44 empfängerseitig (quarzstabil) generierte Frequenz f₂ zugeführt, wobei f₂ = f₂′ ist. Das entsprechende Entscheidungskriterium der Korrelationskontrollschaltung 43 gelangt dann, wie weiter vorn schon erwähnt, auf den ersten Entscheidungseingang 29a der zentralen Steuerschaltung.

Ein weiterer Kreis ist gebildet vom Ausgang des Rauschschalters 38 über ein nachgeschaltetes Hochpassfilter 45, so daß jeweils einer der Rauschpegel von den Rauschverstärkern 36a, 36b zu einem weiteren Rauschverstärker 46 und von diesem zum Rauschdetektor oder -vergleicher 32 gelangt, der dieses Rauschsignal mit einem vom Block 47 stammenden Squelch-Pegel vergleicht und das Ergebnis dem zweiten Entscheidungseingang 29b der zentralen Steuereinheit 29 zuführt.

Es ergibt sich dann folgende Funktion. Für die Aufschaltung des jeweiligen Empfangskanals 20a oder 20b auf den Ausgangskanal 34, der im übrigen gebildet ist durch die Reihenschaltung eines Stummschaltungsblocks 48, einer nachgeschalteten Filterschaltung 49, die das Pilottonsignal ausfiltert und einem üblichen Niederfrequenzverstärker 50, hat das von der Korrelationskontrollschaltung 43 kommende Signal absolute Priorität, mit anderen Worten, sobald die Korrelationskontrollschaltung den Korrelationsgrad festgestellt hat, bei welchem Empfangskanal die quarzstabil generierte Frequenz f₂ die größte Ähnlichkeit mit der Sendepilottonfrequenz f₂′ hat, wird dieser Kanal durch eine entsprechende Ansteuerung des Niederfrequenzschalters 33, der auch als Kanalauswahlschalter bezeichnet werden kann, aufgeschaltet. Der Grund hierfür ergibt sich aus der Überlegung, daß dann, wenn die Übertragungsstrecke zu einer der Antennen des Empfängers gestört ist, sich nach der Umsetzung auf dem gestörten Kanal auch eine Summe aus den Frequenzen f₂′ + f_Stör. Diese Summe f₂′ + f_Stör ist sicherlich nicht gleich der empfängerseitig generierten Vergleichsfrequenz f₂ und somit nicht empfangswürdig. An sich kann die Korrelationskontrollschaltung in beliebiger Weise ausgebildet sein; sie muß nur in der Lage sein, das Ausmaß der Ähnlichkeit zwischen der Pilottonfrequenz des Senders mit der Referenztonfrequenz im Empfänger zu vergleichen und festzustellen und dann die Entscheidung zu treffen, bei welchem der Kanäle sich die größere Ähnlichkeit ergibt.

Anstatt eines Korrelationsgradmessers ist es daher auch möglich, eine Klirrfaktormeßbrücke einzusetzen und diese als ein weiteres Entscheidungskriterium zu verwenden. Tatsächlich ist der Klirrfaktor einer Signalsumme bei f₂′, also bestehend aus f₂′ + f_Stör mit Sicherheit größer als der Klirrfaktor eines ungestörten Signals auf der gleichen Übertragungsstrecke. Korrelationsgradmessung und Klirrfaktormessung können unabhängig voneinander, gleichzeitig oder jeweils die andere Messung ersetzend eingesetzt werden. Die Korrelationskontrollschaltung 43 ist jedenfalls in der Lage, festzustellen, welches der ihr an ihren beiden Eingängen 43a, 43d zugeführte Signal welchen Empfangskanal 20a oder 20b das empfangswürdigere ist und kann dann den NF-Schalter 33 entsprechend über die zentrale Steuereinheit 29 ansteuern.

Dabei ist die zentrale Steuereinheit 29 so ausgelegt, daß die Priorität der Korrelationsgrad- und/oder Klirrfaktormessung nur dann aufgegeben wird, wenn der Rauschdetektor 32 einen der Kanäle 20a, 20b abschaltet, weil der Squelch angesprochen hat. In diesem Fall kann die Korrelationskontrollschaltung natürlich nicht auf der Empfangswürdigkeit dieses Signals bestehen und daher wird dann der andere Kanal durchgeschaltet. Solange aber der Squelch nicht angesprochen hat, wird immer derjenige der beiden Empfangskanäle aufgeschaltet, bei dem die größte Ähnlichkeit seiner Pilottonfrequenz mit der empfängerseitig generierten Frequenz auftritt.

Schließlich kann dann, wenn die Korrelationskontrollschaltung keine Entscheidung trifft, weil beide Übertragungswege zum Empfänger einen ungestörten Pilotton aufweisen, wieder der maximale (HF)-Pegel als Aufschaltkriterium gewertet werden, wie dies für sich gesehen schon bisher bekannt gewesen ist. Entscheidend ist aber, daß bei Störung des Pilottons durch einen Störstrahler grundsätzlich auf den dann weniger gestörten Empfangskanal umgeschaltet wird, auch wenn dieser den kleineren (HF)-Pegel haben sollte.

Claims (11)

1. Verfahren zur Auswahl des die beste Signalqualität bietenden Kanals bei drahtlosen Mikrofonanlagen, mit mobilem Sender und mindestens zwei bei einem stationären Empfänger zur Verfügung stehenden Empfangskanälen, wobei im Empfänger eine Frequenz (f₂) generiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Sender (10) ein Pilotton mit einer vorgegebenen Frequenz (f₂′) erzeugt und im übertragbaren NF-Spektrum mitübertragen wird, woei die im Empfänger generierte, einen Referenzton bildende Frequenz mit der Pilottonfrequenz identisch ist und im Empfänger der Korrelationsgrad zwischen Referenzton (f₂) und Pilotton (f₂′) des Senders durch Vergleich erfaßt und hierdurch festgestellt wird, bei welchem der Empfangskanäle (20a, 20b) der Pilotton am wenigsten gestört ist, woraufhin dann dieser Empfangskanal zur Übertragung auf eine Ausgangsschaltung (34) weitergeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f₂′) des Pilottons im Sender durch Frequenzteilung der vom dortigen HF-Oszillator erzeugten Trägerfrequenz gewonnen und hinter einer Kompressorstufe (13) an einem Summierglied (14) dem zu übertragenden NF-Spektrum überlagert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Entscheidungskriteriums, auf welchem Übertragungsweg (Empfangskanal 20a, 20b) der Pilotton am ungestörtesten zum Empfänger gelangt ist, ergänzend zu oder anstelle einer den Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Frequenzen von Pilotton und Referenzton bestimmenden Korrelationsgradmessung eine Klirrfaktormessung zur Bestimmung des Klirrfaktors aus der Signalsumme Pilottonfrequenz und Störstrahler (f₂′ + f_Stör) durchgeführt wird, mit nachfolgendem Vergleich des Klirrfaktors eines ungestörten Signals auf der gleichen Übertragungsstrecke.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Korrelationsgradmessung und/oder Klirrfaktormessung bestimmte Priorität der Empfangskanalauswahl dann verlorengeht, wenn der Pegel eines Empfangskanals unter das Squelch-Minimum absinkt derart, daß in diesem Fall stets der andere Kanal, unabhängig zur Korrelationsgrad- oder Klirrfaktorgradauswertung, aufgeschaltet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungestörter Übertragung des Pilottons auf den beiden Übertragungswegen zum Empfänger der maximale Pegel des jeweiligen Kanals als Aufschaltkriterium für diesen ausgewertet wird.

6. Einrichtung zur Auswahl des die beste Signalqualität bietenden Kanals bei drahtlosen Mikrofonanlagen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Sender ein Mischglied vorgesehen ist, welches eine im übertragbaren NF-Spektrum liegende Pilottonfrequenz (f₂′) dem zu übertragenden NF-Signal überlagert und daß im Empfänger eine Entscheidungsschaltung als Korrelationskontrollschaltung und/oder Klirrfaktormeßbrücke vorgesehen ist, die die mögliche Störung der Pilottonfrequenz auf dem Übertragungsweg als Aufschaltkriterium erfaßt und den jeweils weniger gestörten Empfangskanal auch dann aufschaltet, wenn dieser den kleineren HF-Pegel hat.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Entscheidungsschaltung eine Korrelationskontrollschaltung (43) ist, der die Frequenz (f₂) des empfangsseitig quarzstabil generierten Referenztons zugeführt ist und die den jeweiligen Korrelationsgrad zwischen den Frequenzen (f₂′, F₂) des auf beiden Empfangskanälen liegenden Sender- Pilottons und des Empfängerreferenztons im Sinne einer größeren Ähnlichkeit erfaßt und dem Kanal mit der ungestörteren Pilottonfrequenz bestimmt.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Störung der Pilottonfrequenz (f₂′) durch einen Störstrahler mit der Störfrequenz (f_Stör) auf dem Empfangsweg durch Erfassung einer entsprechenden, sich bildenden Signalsumme aus den Frequenzen f₂′ und f_Stör von einer Klirrfaktormeßbrücke ermittelt wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Filterschaltungen (Kerbfilter 41a, 41b) vorgesehen sind, die empfängerseitig die Pilottonfrequenz (f₂′) herausfiltern und einer Korrelationskontrollschaltung (43) und/oder einer Klirrfaktormeßbrücke zuführen.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationskontrollschaltung (43) ein eine immer stärkere gegenseitige Auslöschung der beiden Frequenzen des Sendepilottons und des empfängerseitigen Referenztons bewirkendes Summierglied ist derart, daß die Störung des Pilottons durch einen Störstrahler umso größer ist, je stärker die Abweichung vom Nullwert im Summierglied ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauschsignalanteil in beiden Kanälen (20a, 20b) von einem jeweils zwischen beiden Kanälen umschaltendem Rauschschalter (38) Rauschdetektor (32) zugeführt ist, der ein Squelch-Pegelsignal zugeführt erhält und bei Ansprechen der Squelch-Bedingung für einen der Kanäle den anderen Kanal aufgeschaltet erhält, unabhängig vom Ergebnis der Korrelationsgrad- und/oder Klirrfaktorgradmessung.