DE4112860A1

DE4112860A1 - Verfahren und anordnung zur digitalen frequenzregelung fuer ein mehrkanal-uebertragungssystem

Info

Publication number: DE4112860A1
Application number: DE19914112860
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Mueller
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Telefunken Sendertechnik GmbH
Priority date: 1991-04-19
Filing date: 1991-04-19
Publication date: 1992-10-22
Anticipated expiration: 2011-04-20
Also published as: DE4112860C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.

Die Erfindung findet insbesondere Verwendung bei der digi talen Frequenzregelung im Rundfunkempfänger, für das COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)-Modula tionsverfahren. Bei derartigen Verfahren werden hohe An forderungen an die Frequenzkonstanz lokaler Oszillatoren gestellt. Dies erfordert hochgenaue Oszillatoren, die ko stenaufwendig sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Verfahren und eine Anordnung anzugeben, die frequenzstabil arbeitet und kostengünstig ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 6 genannten Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Un teransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den Einsatz einer Frequenzregelung kostengünstige Oszillatoren für das Mehr kanal-Übertragungssystem verwendbar sind. Desweiteren ist vorteilhaft, daß die Frequenzregelung digital erfolgt und die dafür notwendigen Bauelemente kostengünstig sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels beschrieben unter Verwendung von schematischen Zeichnungen.

In Fig. 1 ist anhand eines Blockschaltbildes das COFDM-Über tragungssystem angegeben;

Fig. 2 zeigt die Struktur eines Subkanals;

Fig. 3 zeigt den Regelkreis für die digitale Frequenzre gelung;

Fig. 4 zeigt die Struktur des Reglers.

In einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung für ein COFDM-Übertragungssystem beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines COFDM-Übertragungssystems. Das COFDM-Übertragungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu übertragende Datensignal auf eine große Anzahl (mehrere hundert) Unterträger schmaler Bandbreite verteilt wird, die im Frequenzbereich nebeneinander liegen.

Schaltungstechnisch wird die hierzu notwendige Filterbank durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) reali siert.

Regelungstechnisch wird die Anordnung als Vorrichtung zur Nutzung des Schutzintervalls, FFT und differentiellem De modulator durch eine Anordnung gemäß Fig. 2 beschrieben. Sie besitzt für jeden Unterträger einen Subkanal i, der aus einem Modulator 1, einer Vorrichtung zur Nutzung des Schutzintervalls 2, einem Integrate & Dump Filter 3 und einem differentiellen Demodulator 4 besteht. D kennzeichnet die Verzögerung um ein Datensymbol.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung (Fig. 3) wird über ein Stellglied, z. B. einem Modulator, dem Regelkreis eine Kor rekturfrequenz f zugeführt, mit der über eine Meßeinrich tung die aktuelle Abweichung von den Soll-Frequenz be stimmt wird. Dazu wird das Ausgangssignal z_k mindestens eines Subkanals der Meßeinrichtung zugeführt (Fig. 3). Die Meßeinrichtung besteht z. B. aus einem Hart-Entscheider, einem Modulator und einem Addierer. Durch Multiplikation des Subkanal-Ausgangssignals z_k mit dem konjugiert komple xen Signal des Hart-Entscheiders wird eine komplexe Größe erzeugt, deren Phase g ein Maß für den Frequenzversatz des Mischer-Ausgangssignals ist. Um Rauscheinflüsse auf den Meßvorgang zu kompensieren, wird über die in der Meßein richtung verarbeiteten Signale aller Subkanäle summiert und durch Mittelwertbildung die Phase g der komplexen Größe bestimmt. Dadurch werden die Subkanäle, die Signale mit großer Ausgangsamplitude besitzen, stärker bei der Phasenbestimmung berücksichtigt als Signale mit kleiner Amplitude. Dies wirkt sich vorteilhaft auf das Rauschver halten des Empfängers aus.

Die Frequenzabweichung g wird im Symboltakt periodisch wiederkehrend bestimmt. Die Folge der Meßwerte ist g_k. Die Korrekturfrequenz f bleibt für die Dauer eines Symboltak tes konstant. Die Folge der Korrektur-Frequenzen ist f_k.

Das dynamische Verhalten der Anordnung aus Stellglied, Mehrkanalsystem und Meßeinrichtung wird durch die Antwort g_k auf eine bekannte Erregung f_k definiert.

Die Übertragungsfunktion der Regelstrecke aus Stellglied, Mehrkanalsystem und Meßeinrichtung läßt sich durch seine z-Transformierte U(z) beschreiben, was den Einsatz eines digitalen Reglers erlaubt. Dieser läßt sich z. B. als Pro gramm auf einem Rechner realisieren.

Beispielsweise erhält man mit einer Übertragungsfunktion der Regelstrecke für die Symboldauer T_s

U(z) = π T_s ((1+τ) z + (1-τ)/z²

eine Übertragungsfunktion für den Regler

mit

wobei τ die auf die Symboldauer T_s normierte Schutzzeit angibt. Die Übertragungsfunktion R(z) des Reglers ist durch eine Reglerstruktur gemäß Fig. 4 darstellbar. D kennzeichnet die Verzögerung um ein Datensymbol.

Der Regelalgorithmis beginnt erst zu arbeiten, wenn das Ausgangssignal der Meßeinrichtung von Null verschieden ist.

Claims

1. Empfängeranordnung eines Mehrkanalübertragungssystems, bestehend zumindest aus einem Mischer, mehreren Subkanälen und einem Multiplexer, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger zwischen Mischer und Multiplexer einen Regel kreis enthält, der aus einer Regelstrecke mit einem Stell glied, mehreren Subkanälen, einer Meßeinrichtung und aus einem Regler aufgebaut ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator das Stellglied bildet, der den Frequenzver satz des Ausgangssignals des Mischers mit der im Regel kreis erstellten Korrekturfrequenz kompensiert.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Subkanal aus einem Modulator, einer Vorrichtung zur Nutzung des Schutzintervalls, einem Filter und einem dif ferentiellem Demodulator besteht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Hartentscheider, einen Modulator und einen Addierer enthält.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Regler, mit diskretem Regelalgorithmus die Korrekturfrequenz erzeugt.

6. Verfahren zur digitalen Frequenzregelung für ein Mehr kanal-Übertragungssystem mit einer Anordnung gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet,

- daß zur Bestimmung des Frequenzversatzes des Mi scher-Ausgangssignals das Ausgangssignal z_k minde stens eines Subkanals des Empfängers mit dem kon jungiert komplexen Signal eines Hart-Entscheiders in der Meßeinrichtung multipliziert wird und durch Mittelwertbildung über alle Subkanäle die Phase g der Ausgangsgröße der Meßeinrichtung bestimmt wird,
- daß bei einer von Null verschiedenen Ausgangsgröße der Meßeinrichtung mit einem digitalen Regelalgo rithmus die Korrekturfrequenz f aus der Phase g bestimmt wird, und
- daß durch Modulation des Mischer-Ausgangssignals mit der Korrekturfrequenz f das Basisbandsignal des Empfängers nachgeregelt wird.