DE4125845C2

DE4125845C2 - Anordnung zur Empfängerauswahl in einem Funksystem

Info

Publication number: DE4125845C2
Application number: DE19914125845
Authority: DE
Inventors: Karl Weinberger
Original assignee: AEG Mobile Communication GmbH
Current assignee: AEG Mobile Communication GmbH
Priority date: 1991-08-03
Filing date: 1991-08-03
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2011-08-04
Also published as: DE4125845A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Empfängerauswahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Anordnungen sind beispielsweise aus der DE 34 18 082 C1 oder DE 38 06 604 A1 bekannt. Der prinzipielle Aufbau der bekannten Anordnungen ist in Fig. 1 skizziert. Eine Mehrzahl von ortsfesten Empfangsstationen S/E₁ bis S/E_n, die im skizzierten Fall als Sende/Empfangs-Stationen ausgeführt sind, sind zumindest im Empfangsfall auf derselben HF-Frequenz betrieben. Die Empfangsstationen sind dabei über eine Zweidrahtleitung in Form einer Kettenschaltung mit der Sprechstelle einer Zentrale verbunden (Fig. 1).

Bei der Betriebsart Gegensprechen ist für die Senderichtung eine weitere Zweidrahtleitung nötig, bei Wechselsprechen oder bedingtem Gegensprechen ist ein Adernpaar ausreichend. Im Beispiel sind den ortsfesten Sende/Empfangs-Stationen außerdem Fernwirkstationen FWS₁ bis FWS_n zur Fernüberwachung und - steuerung zugeordnet, die mit einer Fernwirkzentrale verbunden sind. Diese ist bei der Sprechstelle in der Zentrale angeordnet.

In den ortsfesten Empfangsstationen wird jeweils nach vorgegebenen Kriterien eine Signalbewertung und aufgrund derer eine Empfängerauswahl (Empf.-Ausw. ) vorgenommen. Nur bei der von der Sprechstelle entferntesten Station ist dies nicht notwendig. Es wird jeweils die eigene, d. h. örtlich durch Demodulation erzeugte Empfänger-NF-Spannung der Station mit der auf der Zweidrahtleitung von einer weiter entfernt liegenden Station kommenden NF-Spannung verglichen und die bessere NF- Spannung in Richtung zur Sprechstelle weitergeschaltet. Die Verzögerungszeit für Signalbewertung und NF-Durchschaltung beträgt nur einige Millisekunden. Bis zu jeder einzelnen Station setzt sich immer das bis dahin beste Signal durch, so daß ständig der "beste" Empfänger zur Sprechstelle durchgeschaltet wird.

Eine Meldung an die Sprechstelle, welche Empfangsstation durchgeschaltet ist, erfolgt im skizzierten Beispiel über ein vorhandenes Fernwirksystem. Eine gewisse Verzögerung (t ≦ 0, 5 s) durch Laufzeiten im Fernwirksystem kann dabei ohne weiteres in Kauf genommen werden.

Da die Sende/Empfangs-Stationen S/E₁ bis S/E_n in der Regel im Gleichkanalfunk und nicht im Gleichwellenfunk arbeiten werden, darf immer nur ein Sender getastet werden. Die Senderauswahl erfolgt in der Sprechstelle manuell oder automatisch aufgrund der gemeldeten Kriterien über das Fernwirksystem. Über das Fernwirksystem FWS werden auch Funktionen, wie die Zwangsdurchschaltung oder das Sperren von ausgewählten Stationen oder der Leitung (insbesondere bei Störungen), durch die Sprechstelle gesteuert. Einzelheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt und hier nicht weiter erläutert.

Die vorliegende Erfindung hat eine weitere Verbesserung der bekannten Anordnungen zum Ziel, durch die auch bei solchen Empfangsfeldstärken eine Empfängerauswahl getroffen werden kann, bei denen die reine Rauschbewertung nach dem Stand der Technik keine sinnvolle Entscheidungsgrundlage mehr bietet.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung gewinnt und überträgt ein die Empfangsfeldstärke an den jeweiligen ortsfesten Empfangsstationen repräsentierendes Feldstärkesignal als Kriterium für die Entscheidung über das geeignete NF-Signal. Durch die Umsetzung der Feldstärkeinformation in einen NF-Signalanteil sind für die Übertragung keine besonderen Vorkehrungen erforderlich. Durch die Erfindung steht zur Entscheidung über das bessere Signal jeweils eine nicht durch Übertragungskennlinien und dergleichen beeinflußte Information zur Verfügung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei ist der in Fig. 1 im Prinzip skizzierten Aufbau der bekannten Anordnungen auch auf die vorliegende Erfindung übertragbar.

Bei der in Fig. 2 skizzierten ortsfesten Sende/Empfangs-Station S/E₂ sind nur die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Baugruppen für Funkempfang und NF-Signal-Bewertung und Übertragung als funktionale Bestandteile der Sende/Empfangs- Station eingetragen. Die technische Ausführung im Detail ist dem Fachmann geläufig.

Über eine Antenne A werden HF-Funksignale von i. a. mobilen Geräten des Funksystems in der ortsfesten Station empfangen und in einem Empfänger E in gebräuchlicher Weise nach Verstärkung, Filterung, Umsetzung etc. demoduliert, so daß am Empfängerausgang ein NF-Signal N zur Verfügung steht. Dieses enthält im Nutzsignalbereich, der beispielsweise bis 2 kHz geht, das eigentliche Nutzsignal, beispielsweise ein Sprachsignal. Daneben enthält das NF-Signal auch noch Stör- und Rauschanteile. Der Empfänger E umfaßt vorteilhafterweise noch eine übliche Rauschsperre RSP.

Im Empfänger der Sende/Empfangs-Station ist weiterhin ein an sich bekannter Feldstärkedetektor DFS vorgesehen, der als Maß für die Empfangsfeldstärke des Funksignals aus dem HF-Signal oder einem daraus abgeleiteten Signal ein Feldstärkesignal UFS erzeugt. Das Feldstärkesignal UFS ist im skizzierten Beispielsfall als Gleichspannung angenommen, kann aber auch nach A/D-Wandlung als Digitalwert vorliegen.

Ein Rauschsimulationsgenerator RG erzeugt ein niederfrequentes Rauschsimulationssignal R außerhalb des Nutzsignalbereichs, vorzugsweise als Tonsignal fester Frequenz f_R, z. B. f_R = 3,3 kHz. Die Amplitude AR des Rauschsimulationssignals R wird in einem Pegelstellglied P nach Maßgabe des Feldstärkesignals UFS eingestellt. Vorzugsweise ist der Zusammenhang zwischen Feldstärke und Amplitude AR des Rauschsimulationssignals R so vorgegeben, daß bei geringer Empfangsfeldstärke die Amplitude AR hoch ist und mit zunehmender Feldstärke abnimmt. Besondere Maßnahmen können vorgesehen sein für besonders geringe oder besonders hohe Empfangsfeldstärken. Das Rauschsimulationssignal R wird dem am Empfängerausgang abgegebenen NF-Signal als zusätzlicher NF-Rauschanteil hinzugefügt (M). Für den Fall des Generators RG als Festfrequenzoszillator wird das NF-Signal N vor dem Hinzufügen des Rauschsimulationssignals R über ein auf die feste Frequenz f_R abgestimmtes Kerbfilter F geführt. Das aus ggf. gefiltertem Empfängerausgangssignal N und Rauschsimulationssignal R zusammengesetzte Signal ist mit N' bezeichnet. Dieses Signal N' ist das erfindungsgemäß um eine Feldstärkeinformation ergänzte NF-Signal der Sende/Empfangs- Station S/E₂ und liegt an einem ersten Eingang eines Umschalters SCH, an dessen zweitem Eingang ein entsprechendes, über die Leitung L von der nächsten von der Zentrale weiter entfernt liegenden Sende/Empfangs-Station S/E₃ oder von einer noch ferneren Station über S/E₃ empfangenes NF-Signal K3 anliegt. Je nach Schalterstellung von SCH wird entweder K3 oder N' auf den Ausgang des Umschalters SCH durchgeschaltet und als niederfrequentes Signal K2 auf der Leitung L in Richtung der Zentrale zur nächsten ortsfesten Sende/Empfangs-Station S/E₁ weitergeleitet. Zur Betätigung des Umschalters SCH vergleicht ein Komparator V das Rauschsimulationssignal R mit dem entsprechenden Rauschanteil im NF-Signal K3, leitet daraus eine Entscheidung über das bessere der beiden Signale K3 oder N' ab und erzeugt ein entsprechendes Betätigungssignal B. Vorzugsweise wird die Signalbewertung im Komparator V frequenzselektiv bei der festen Frequenz f_R der Rauschgeneratoren RG vorgenommen, wofür das Signal K3 über ein nicht eingezeichnetes Bandpaßfilter im Komparator geführt wird.

Bei Fehlen eines HF-Signals am Empfängereingang oder bei sehr geringer Empfangsfeldstärke unterbricht die Rauschsperre den NF-Signalweg und am Empfängerausgang tritt kein NF-Signal N auf. Ähnlich wie beim Stand der Technik gemäß der DE 34 18 082 C1 kann vorgesehen sein, daß dann die Amplitude AR des simulierten Rauschsignals R auf einen Wert gesetzt wird, der um einen definierten Sprung über demjenigen Wert liegt, der bei der Ansprechschwelle des Empfängers für AR eingestellt wird. Ausgehend von der Ansprechschwelle des Empfängers wird mit zunehmender Empfangsfeldstärke die Amplitude AR des Rauschsimulationssignals R verringert. Da bei großen Empfangsfeldstärken, beispielsweise ab einem Pegel des HF- Empfängereingangssignals < 100 µV der NF-Störabstand eine hohe Güte aufweist und eine Bewertung des im NF-Signal noch enthaltenen Rauschens nicht mehr sinnvoll ist, sieht eine weitere Ausführungsform vor, eine Schwelle für die Empfangsfeldstärke vorzugeben, beispielsweise als einen Schwellenwert T für das Feldstärkesignal UFS in einem Schwellenwertvergleicher W, um bei dieser Feldstärkenschwelle übersteigenden Empfangssignalen, unabhängig vom NF-Signal K3 einer weiter entfernten Station, mittels eines aus dem Schwellenwertvergleich abgeleiteten Betätigungssignals H das NF-Signal N' der eigenen Station auf die weiterführende Leitung durchzuschalten.

Für die entlang einer Kettenschaltung am weitesten von der Zentrale entfernte Station entfallen die ankommende NF-Leitung und damit auch der Komparator V, der Umschalter SCH und der Schwellenwertvergleicher W.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend detailliert beschriebenen Ausführungen beschränkt. Insbesondere können einzelne der in der Skizze getrennt gezeichneten Funktionen baulich vereint realisiert sein. Anstelle der NF-Drahtleitungen können z. B. Trägerfrequenz-, PCM- oder ähnliche Übertragungssysteme zwischengeschaltet sein. Das Feldstärkekriterium kann mit anderen bekannten Kriterien verknüpft werden, um eine Entscheidung über das bessere Signal abzuleiten. Die Übertragung der Feldstärkesignale ist auch bei sternförmig aufgebauten Funksystemen vorteilhaft.

Claims

1. Anordnung zur Empfängerauswahl in einem Funksystem mit mehreren ortsfesten Empfangsstationen, die über eine Leitung in Kettenschaltung mit einer Zentrale verbunden sind, wobei die Empfangsstationen außer der von der Zentrale entferntesten Empfangsstation

1. einen Komparator (V), der nach vorgegebenen Kriterien einen Rauschsignalanteil des NF-Signals (N') der jeweiligen Empfangsstation mit einem entsprechenden Rauschsignalanteil eines über die Leitung von der nächsten weiter von der Zentrale entfernten Empfangsstation übertragenen und an der betreffenden Empfangsstation ankommenden NF-Signal (K3) vergleicht
2. von dem Komparator betätigte Schaltmittel (SCH), die eines der beiden Empfangssignale (K3, N') auf die in Richtung der Zentrale führende Leitung als abgehendes Signal (K2) durchschalten, enthalten,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

1. jede Empfangsstation erzeugt ein Feldstärkesignal (UFS) als Maß für die Empfangsfeldstärke ihres Funkempfangssignals
2. ein aus dem Feldstärkesignal (UFS) abgeleitetes Rauschsimulationssignal (R) wird dem NF-Signal der eigenen Empfangsstation als zusätzlicher, außerhalb des Nutzfrequenzbandes liegender NF-Rauschanteil hinzugefügt
3. der Komparator (V) vergleicht den aus dem Feldstärkesignal (UFS) entwickelten NF-Rauschanteil der eigenen Empfangsstation (S/E₂) mit dem im über die Leitung empfangenen NF-Signal (K3) enthaltenen Rauschanteil.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel (AR) des hinzugefügten NF-Rauschanteils zumindest über einen vorgegebenen Bereich mit zunehmender Empfangsfeldstärke abnimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des NF-Rauschanteils ein auf eine feste, für alle Empfangsstationen gleiche Frequenz (f_R) eingestellter Rauschgenerator (RG) vorhanden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich im Komparator (V) frequenzselektiv bei der festen Frequenz (f_R) erfolgt.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das NF-Empfangssignal (N) vor Hinzufügen des aus dem Feldstärkesignal (UFS) entwickelten NF-Rauschanteils ein auf die feste Frequenz (f_R) eingestelltes Kerbfilter (F) durchläuft.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwelle für die Empfangsfeldstärke vorgegeben ist und bei Vorliegen von dieser Schwelle übersteigenden Empfangssignalen unabhängig vom Komparatorausgangssignal das NF-Signal (N') der eigenen Empfangsstation (S/E₂) auf die Leitung in Richtung der Zentrale durchgeschaltet wird.