DE4013562C2 - Diversity-Empfangsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für den Empfang von Mehrwegeausbreitungen unterliegenden Funksignalen mittels mehrerer nach dem Raumdiversity-Prinzip räumlich voneinander getrennt angeordneter Antennen.

Diversity-Empfangseinrichtungen werden beispielsweise in Richtfunksystemen dort eingesetzt, wo die Funksignale eine Mehrwegeausbreitung erfahren. Um einer Mehrwegeausbreitung unterliegende Funksignale möglichst wenig verfälscht empfangen zu können, werden verschiedene Diversityverfahren verwendet. Zu ihnen gehören z. B. das Raumdiversity oder das Winkeldiversity. Eine nach dem Raumdiversity-Prinzip arbeitende Empfangseinrichtung geht z. B. aus der DE-PS 26 43 967 oder der DE 37 13 086 A1 hervor.

In einem Bericht von S.H. Lin "Measured Relative Performance of Antenna Pattern Diversity, Antenna Angle Diversity and Vertical Space Diversity in Mississippi", IEEE GLOBECOM '88, p. 44.1.1-44.1.7, sind das Raumdiversityverfahren und das Winkeldiversity einander vergleichend gegenübergestellt.

Aus der EP 0 061 576 A1 ist eine Empfangseinrichtung bekannt, die nach dem Winkeldiversity-Prinzip arbeitet. In der Empfangseinrichtung werden verschiedene Wellenmoden angeregt, aus denen Strahlungsdiagramme hervorgehen, die gegeneinander um einen Winkel geneigt sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen möglichst geringen Schaltungsaufwand erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Durch die gemäß der Erfindung angewandte Kombination des Raum- und des Winkeldiversityprinzips kann, insbesondere wenn die Anordnung für den Empfang mehrerer Frequenzkanäle ausgelegt sein soll, auf Schaltungen zur Verzweigung von eng benachbarten Frequenzkanälen verzichtet werden.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt das Prinzipschaltbild einer Diversity-Empfangsanordnung.

Bei der dargestellten Anordnung sind das Raum- und das Winkeldiversity-Prinzip miteinander kombiniert. Wie bei dem bekannten Raumdiversity sind zwei Antennen A1 und A2 räumlich getrennt voneinander angeordnet. Beide Antennen A1 und A2 empfangen, wie in der Zeichnung durch die verschieden gerichteten Pfeile angedeutet, Funksignale, die sich auf der Übertragungsstrecke auf mehreren unterschiedlichen Wegen ausbreiten. Für den Raumdiversitybetrieb können auch mehr als nur zwei Antennen an unterschiedlichen Orten aufgestellt werden. Der Einfachheit halber wird aber nachfolgend immer nur von zwei Antennen A1 und A2 die Rede sein. Jede der beiden Antennen erzeugt für sich im Winkeldiversitybetrieb einen Haupt- und einen Diversitysignalpfad. Der Winkeldiversitybetrieb läßt sich nach einem in der DE-PS 26 26 925 beschriebenen Verfahren dadurch realisieren, daß ein Speisesystem verwendet wird, in dem Grund- und höhere Moden anregbar sind, aus denen verschiedene Strahlungsdiagramme hervorgehen, die gegeneinander um einen Winkel geneigt sind. Wie der zuvor zitierten Veröffentlichung von S.H. Lin zu entnehmen ist, können gegeneinander geneigte Strahlungsdiagramme auch durch mehrere getrennte Speisesysteme erzeugt werden, die entweder in einer gemeinsamen Antenne oder in zwei nebeneinander angeordneten Antennen installiert sind.

An jeder der Antennen A1, A2 bzw. deren Speisesysteme ist eine Polarisationsweiche PW1, PW2 angeschlossen, welche natürlich nur dann erforderlich ist, wenn der Empfang von Funksignalen auf zwei orthogonal zueinander orientierten Polarisationen möglich sein soll. Die zur Antenne A1 gehörende Polarisationsweiche PW1 trennt den Hauptsignalpfad H1h und den Diversitysignalpfad D1h für die horizontale Polarisation von dem Hauptsignalpfad H1v und dem Diversitysignalpfad D1v für die vertikale Polarisation. Ebenso werden für die zweite Antenne A2 von der Polarisationsweiche PW2 der Hauptsignalpfad H2h und der Diversitysignalpfad D2h für die horizontale Polarisation von dem Hauptsignalpfad H2v und dem Diversitysignalpfad D2v für die vertikale Polarisation getrennt. Die weiteren Ausführungen beschränken sich auf die Behandlung der der horizontalen Polarisation zugeordneten Hauptsignalpfade H1h, H2h und Diversitysignalpfade D1h, D2h der beiden Antennen A1 und A2. Denn diese lassen sich genauso auf die der vertikalen Polarisation zugeordneten Hauptsignalpfade H1v, H2v und Diversitysignalpfade D1v, D2v übertragen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß Funksignale mehrerer (hier z. B. sechs) Frequenzkanäle übertragen werden. Da moderne Richtfunksysteme hohe Anforderungen bezüglich der Bandbreiteneffizienz stellen, sind die Frequenzkanäle sehr eng zusammengerückt. Durch folgende Maßnahmen werden die eng benachbarten Frequenzkanäle voneinander getrennt. In den Hauptsignalpfad H1h der ersten Antenne A1 sind Filter F2, F4 und F6 eingefügt, welche die geradzahligen Frequenzkanäle sperren und die ungeradzahligen Frequenzkanäle durchlassen. In gleicher Weise ist der Diversitysignalpfad D2h der zweiten Antenne A2 durch Einfügen der gleichen Filter F2, F4 und F6 für die ungeradzahligen Frequenzkanäle auf Durchlaß geschaltet. Der Hauptsignalpfad H1h der ersten Antenne A1 und der Diversitysignalpfad D2h der zweiten Antenne A2 werden in einem ersten Kombinator K1 zusammengefaßt. Demgegenüber sind in den Hauptsignalpfad H2h der zweiten Antenne A2 und in den Diversitysignalpfad D1h der ersten Antenne A1 Filter F1, F3, F5 eingefügt, welche die ungeradzahligen Frequenzkanäle sperren und die geradzahligen Frequenzkanäle durchlassen. Der Hauptsignalpfad H2h der zweiten Antenne A2 und der Diversitysignalpfad D1h der ersten Antenne A1 werden in einem zweiten Kombinator K2 zusammengefaßt. Am Ausgang des ersten Kombinators K1 stehen dann also Signale der ungeradzahligen Frequenzkanäle und am Ausgang des zweiten Kombinators K2 Signale der geradzahligen Frequenzkanäle zur Verfügung.

Die vorangehende Beschreibung macht deutlich, daß durch die Kombination von Raum- und Winkeldiversity eine Trennung der Frequenzkanäle erfolgt, ohne daß die üblicherweise verwendeten Verzweigungsschaltungen (z. B. 3 db-Koppler) eingesetzt werden müssen. Dadurch, daß sowohl für die ungeradzahligen Frequenzkanäle als auch für die geradzahligen Frequenzkanäle eine Kombination der Haupt- und Diversitysignalpfade beider Antennen A1 und A2 erfolgt, ist keine Frequenzkanalgruppe gegenüber der anderen bezüglich der Empfangsqualität bevorzugt. Außerdem werden durch die Kombination zweier verschiedener Diversityverfahren die beiden zu eigenen Vorteile ausgenutzt. Der besondere Vorteil des Raumdiversityverfahrens ist der, daß es sehr wirksam durch thermisches Rauschen verursachte Signaleinbrüche kompensiert, während die Effizienz von Winkeldiversity bei frequenzselektivem Signalschwund sehr gut ist.

Claims (4)

1. Anordnung für den Empfang von Mehrwegeausbreitungen unterliegenden Funksignalen mittels mehrerer nach dem Raumdiversity-Prinzip räumlich voneinander getrennt angeordneter Antennen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Antennen (A1, A2) im Winkeldiversitybetrieb einen Haupt- (H1h, H1v, H2h, H2v) und einen Diversitysignalpfad (D1h, D1v, D2h, D2v) erzeugt und daß ein Kombinator (K1, K2) jeweils den Hauptsignalpfad (H1h, H2h) einer der Antennen (A1, A2) und den Diversitysignalpfad (D2h, D1h) einer anderen Antenne (A2) zusammenfaßt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Empfang mehrerer verschiedener Frequenzkanäle der Hauptsignalpfad (H1h, H2h) einer jeden Antenne (A1, A2) durch den Einsatz von Filtern (F2, F4, F6, F1, F3, F5) für andere Freqenzkanäle auf Durchlaß geschaltet ist als der ebenfalls mit Filtern (F1, F3, F5, F2, F4, F6) versehene Diversitysignalpfad (D1h, D2h) und daß die jeweils in einem Kombinator (K1, K2) zusammengefaßten, zu verschiedenen Antennen (A1, A2) gehörenden Haupt- (H1h, H2h) und Diversitysignalpfade (D2h, D1h) für dieselben Frequenzkanäle auf Durchlaß geschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hauptsignalpfad (H1h, H2h) und jeder Diversitysignalpfad (D1h, D2h) für solche Frequenzkanäle auf Durchlaß geschaltet ist, die nicht unmittelbar benachbart sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne (A1, A2) für den Empfang von Funksignalen zweier zueinander orthogonaler Polarisationen ausgelegt ist und daß eine an die Antenne (A1, A2) angeschlossene Polarisationsweiche (PW1, PW2) für die Trennung des Haupt­ (H1h, H2h) und des Diversitysignalpfades (D1h, D2h) der einen Polarisation vom Haupt- (H1v, H2v) und Diversitysignalpfad (D1v, D2v) der anderen Polarisation sorgt.