DE4012199C2 - Verfahren und Anordnung zum Empfang mehrerer Signale nach dem Diversityprinzip - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang mehrerer Signale gleicher Frequenz nach dem Diversityprinzip, gemäß dem die einzelnen Signale mit solchen gegenseitig versetzten Phasenlagen einander überlagert werden, daß sich dabei in den Signalen auftretende Interferenzkomponenten kompensieren.

Aus der EP 00 99 112 A2 geht ein derartiges Diversityempfangsverfahren hervor, bei dem die empfangenen Signale mit definierten unterschiedlichen Phasenlagen miteinander kombiniert werden. Dabei wird die Phasenablage zwischen den beiden empfangenen Signalen so eingestellt, daß sich die Interferenzkomponenten der empfangenen Signale, die z. B. durch Echos oder bei Mehrwegeausbreitung mit unterschiedlichen Signallaufzeiten entstehen, kompensieren. Bei diesem Verfahren besteht die Gefahr, daß unter ungünstigen Verhältnissen bei Auslöschung der Interferenzkomponenten auch die Nutzsignalanteile nahezu ausgelöscht werden, so daß das Signal-Rauschverhältnis unter eine zulässige Grenze absinkt.

Aus der DE 32 05 014 A1 und der DE-PS 20 33 017 sind Diversityempfänger bekannt, welche in den Signalzweigen Phasenschieber aufweisen, mit denen die unterschiedlichen Phasenlagen der einzelnen empfangenen Signale in der Weise korrigiert werden, daß alle empfangenen Signale die gleiche Phasenlage haben. Nach dieser Phasenkorrektur werden die empfangenen Signale miteinander kombiniert. Bei diesen bekannten Diversityempfangsverfahren wird nicht berücksichtigt, daß hin und wieder auftretende Interferenzkomponenten der empfangenen Signale zu erheblichen Störungen des aus der Kombination hervorgehenden Signals führen.

Dem DE 38 17 643 C1 ist eine Anordnung zum Unterdrücken von Störsignalen bei einem Diversitysystem zu entnehmen. Dabei ist einem Empfangssignalpfad eine Phasen- und/oder Amplituden-Einstelleinrichtung zugeordnet, die dafür sorgt, daß das jeweils mit der größten Amplitude empfangene Signal, also das mit einem Störsignal behaftete Empfangssignal, dem (den) anderen Empfangssignal(en) gegenphasig überlagert wird. Die Phasen- und/oder Amplituden-Einstelleinrichtung wird von einer Gewichtungsgröße gesteuert, welche vom gestörten Empfangssignal und dem Summensignal abgeleitet wird. Diese Gewichtungsgröße behält ihren Wert bei, wenn auf einem Störsignal eine störungsfreie Signallücke folgt und wird nur bei auftretenden Störsignalen adaptiv geändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, womit aus mehreren empfangenen Signalen durch Kombination ein einziges möglichst wenig gestörtes Signal gewonnen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Den Unteransprüchen sind vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren an, welches zwar dafür sorgt, daß Interferenzkomponenten der empfangenen Signale kompensiert werden, das Signal-Rauschverhältnis der Hauptsignalanteile aber nicht unter einen zulässigen Grenzwert fällt.

Anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Diversityempfänger und

Fig. 2 zeigt eine Addierschaltung aus diesem Empfänger.

Der in der Fig. 1 dargestellte Diversityempfänger ist für zwei Empfangssignale E1 und E2 ausgelegt. Eine Erweiterung dieses Empfängers für mehr als zwei Empfangssignale ist möglich. Der Signalpfad des Empfangssignals E1 enthält einen Phasendiskriminator und einen Phasenschieber. Der Phasendiskriminator besteht aus einer 90°-Verzweigung 1, welche das Empfangssignal E1 in einen Signalanteil ohne Phasenverschiebung und in einen Signalanteil mit einer 90°-Pha­ senverschiebung aufteilt, und aus zwei Multiplizierern 2 und 3, von denen der eine Multiplizierer 2 den nicht phasenverschobenen Signalanteil und der andere Multiplizierer 3 den um 90° phasenverschobenen Signalanteil mit einem Bezugssignal multipliziert. Als Bezugssignal für die Multiplizierer 2 und 3 des Phasendiskriminators kann entweder das andere Empfangssignal E2 (Verbindungslinie b-a) oder das kombinierte Ausgangssignal des Empfängers (Verbindungslinie c-a) verwendet werden. Der Phasenschieber besteht aus der bereits erwähnten 90°-Verzweigung 1 und zwei weiteren Multiplizierern 6 und 7, denen einerseits die Signalanteile aus der 90°-Verzweigung 1 und andererseits die Ausgangssignale der Multiplizierer 2 und 3 über Tiefpässe 4 und 5 zugeführt werden. Die Ausgangssignale der beiden letzten Multiplizierer 6 und 7 werden von einem Summierer 8 einander überlagert. Das am Ausgang des Summierers 8 anliegende, aus dem ersten Empfangssignal E1 abgeleitete Summensignal wird schließlich mit dem zweiten Empfangssignal E2 in einem weiteren Summierer 9 kombiniert.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, ist zwischen den beiden Tiefpaßfiltern 4 und 5 und den Multiplizierern 6 und 7 des Phasenschiebers eine Addierschaltung 10 eingefügt. Mit dieser Addierschaltung 10 können zu den vom Phasendiskriminator 1, 2, 3 erzeugten Steuersignalen für den Phasenschieber 1, 6, 7 Ablagesignale überlagert werden, die eine Verstellung des Phasenschiebers 1, 6, 7 um eine Phase Δ ϕ gegenüber dem vom Phasendiskriminator 1, 2, 3 ermittelten Phasenwert α ermöglichen. Die der vom Phasendiskriminator 1, 2, 3 ermittelten Phase α überlagerte Phase Δ ϕ wird von Auswerteschaltungen, z. B. in dem Diversityempfänger nachgeschalteten Modulator, so bestimmt, daß Interferenzkomponenten der Empfangssignale E1 und E2 sich gegenseitig kompensieren. Der Winkel Δ ϕ wird nur dann auf einen von Null Grad verschiedenen Wert gesetzt, wenn tatsächlich Interferenzkomponenten der Empfangssignale E1 und E2 registriert werden. Für den Fall, daß keine Interferenzkomponenten vorliegen, werden die beiden Empfangssignale E1 und E2 gleichphasig miteinander kombiniert, das heißt, die Phase Δ ϕ wird auf Null Grad gesetzt. Letzteres geschieht auch dann, wenn bei der nicht gleichphasigen Überlagerung zur Kompensation von Interferenzkomponenten das Signal-Rauschverhältnis unter eine zulässige Grenze fällt oder wenn die zur Erkennung von Interferenzstörungen erforderlichen Schaltungsmittel gestört sind. Mit der Möglichkeit, die Empfangssignale E1 und E2 sowohl gleich als auch nicht gleichphasig miteinander kombinieren zu können, läßt sich das Signal-Rauschverhältnis des Kombinationssignals optimieren.

Eine mögliche Ausführung der Addierschaltung 10 ist in der Fig. 2 dargestellt. Sie enthält einen ersten Multiplizierer 11, der das Produkt aus einem ersten vom Multiplizierer 2 des Phasendiskriminators gelieferten Steuersignal sin α (α ist Phase des Empfangssignals E1) und einem ersten Ablagesignal der Form cos Δ ϕ bildet, wobei Δ ϕ die geforderte Phasenverschiebung für das Empfangssignal E1 angibt. Ein zweiter Multiplizierer 12 bildet das Produkt aus einem zweiten, vom Multiplizierer 3 des Phasendiskriminators gelieferten Steuersignal cos α und einem zweiten Ablagesignal der Form sin Δ ϕ. Ein dritter Multiplizierer 13 bildet das Produkt aus dem zweiten Steuersignal cos α und dem ersten Ablagesignal cos Δ ϕ und ein vierter Multiplizierer 14 das Produkt aus dem ersten Steuersignal sin α und dem ersten Ablagesignal sin Δ ϕ. Die Produktsignale aller der beiden Multiplizierer 11 und 12 bilden in Summe das Ausgangssignal sin (α + Δ ϕ). Aus der Summe des Produktsignals des Multiplizierers 13 und das durch einen Inverter 15 invertierten Produktsignals des Multiplizierers 14 entsteht das Ausgangssignal cos (α + Δ ϕ). Die Funktion der Addierschaltung 10 entspricht dem folgenden Additionstheorem für Winkelfunktionen:

sin α × cos Δ ϕ + cos α × sin Δ ϕ = sin (α + Δ ϕ)

cos α × cos Δ ϕ - sin α × sin Δ ϕ = cos (α + Δ ϕ).

Die Ablagesignale cos Δ ϕ und sin Δ ϕ können aus den Steuerkennwerten von adaptiven Entzerrern im Frequenz- oder Zeitbereich hergeleitet werden. Diese Steuerkennwerte sind für die Ableitung von Δ ϕ besonders gut geeignet, weil sie bereits dann eine nutzbare Information liefern, wenn die Fehlerrate im demodulierten Signal noch vernachlässigbar klein ist. Auch die Bitfehlerhäufigkeit des demodulierten Signals oder eine damit in Zusammenhang stehende Größe, z. B. Pseudofehlerrate oder Syndromrate, können zur Erzeugung der Ablagesignale sin Δ ϕ und cos Δ ϕ herangezogen werden. Die Ablagesignale können aus den genannten Kriterien z. B. nach einem Gradientenalgorithmus hergeleitet werden mit dem Ziel, die Verzerrungen bzw. die Fehlerraten zu minimieren. Hierfür wird man in der Regel einen Mikroprozessor verwenden.

Falls der Diversityempfänger und der sich daran anschließende Demodulator in räumlich getrennten Baugruppen untergebracht sind, müssen die Ablagesignale cos Δ ϕ und sin Δ ϕ für die Addierschaltung 10 unter Umständen über größere Entfernungen übertragen werden. Um dafür zusätzliche Steuerleitungen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die sowieso vorhandene Leitung für die Übertragung des Kombinationssignals vom Diversityempfänger zum Demodulator für die Übertragung der Ablagesignale mitzubenutzen. Dazu müssen die Ablagesignale mit einem der zahlreichen bekannten Verfahren der Fernwirk- oder Fernübertragungstechnik zunächst in für die Übertragung geeignete Größen (z. B. Impulstelegramme oder mit Spannungs- Frequenzwandlern erzeugte Sinusschwingungen) umgewandelt und dem Kombinationssignal unter- oder überlagert werden. Nach der Übertragung wird die Umwandlung wieder rückgängig gemacht und die auf diese Weise wiedergewonnenen Ablagesignale werden der Addierschaltung 10 im Diversityempfänger zugeführt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Empfang mehrerer Signale gleicher Frequenz nach dem Diversityprinzip, gemäß dem die einzelnen Signale auf die gleiche Phasenlage gebracht und dann einander überlagert werden, wobei nur dann, wenn die Signale Interferenzkomponenten aufweisen, die Signale mit solchen gegenseitig versetzten Phasenlagen einander überlagert werden, daß sich dabei in den Signalen auftretende Interferenzkomponenten kompensieren, dadurch gekennzeichnet, daß man wieder auf gleichphasige Überlagerung der Signale (E1, E 2) umgeschaltet wird, wenn bei der nicht gleichphasigen Überlagerung zur Kompensation von Interferenzkomponenten das Signal-Rauschverhältnis des Überlagerungssignals unter eine zulässige Grenze sinkt, oder wenn die zur Erkennung von Interferenzkomponenten erforderlichen Schaltungsmittel gestört sind.

2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasendiskriminator (1, 2, 3) mindestens ein die Phase eines der empfangenen Signale (E1, E2) wiedergebendes Steuersignal erzeugt, das einen die Phasenlage dieses empfangenen Signals einstellenden Phasenschieber (1, 6, 7) steuert und daß eine Addierschaltung (10) dem Steuersignal ein Ablagesignal mit einer solchen Phase überlagert, daß das Ausgangssignal der Addierschaltung (10) den Phasenschieber (1, 6, 7) auf die gewünschte Phasenablage einstellt.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendiskriminator ein die Phase α des empfangenen Signals wiedergebendes erstes Steuersignal der Form sin α und ein zweites gegenüber dem ersten um 98° phasenverschobenes Steuersignal der Form cos α erzeugt, daß ein erster Multiplizierer (11) das Produkt aus dem ersten Steuersignal sin α und einem ersten Ablagesignal der Form cos Δ ϕ bildet, wobei Δ ϕ die geforderte Phasenverschiebung für das empfangene Signal angibt, daß ein zweiter Multiplizierer (12) das Produkt aus dem zweiten Steuersignal cos α und einem zweiten Ablagesignal der Form sin Δ ϕ bildet, daß ein dritter Multiplizierer (13) das Produkt aus dem zweiten Steuersignal cos α und dem ersten Ablagesignal cos Δ ϕ bildet, daß ein vierter Multiplizierer (14) das Produkt aus dem ersten Steuersignal sin α und dem ersten Ablagesignal sin Δ ϕ erzeugt und daß das aus der Summe der Produktsignale des ersten und des zweiten Multiplizierers (11, 12) hervorgehende Ausgangssignal und das aus der Differenz zwischen dem Produktsignal des dritten Multiplizierers (1) und dem Produktsignal des vierten Multiplizierers hervorgehende Ausgangssignal zur Steuerung des Phasenschiebers dienen.