DE68918805T2

DE68918805T2 - Demodulator mit Mehrfachinterferenzunterdrückung durch Korrelation zwischen unerwünschten Signalen und Fehlersignalen.

Info

Publication number: DE68918805T2
Application number: DE68918805T
Authority: DE
Inventors: Masao Saito
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1989-11-27
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-11-28
Also published as: EP0371433A2; EP0371433B1; EP0371433A3; DE68918805D1; US4989262A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Demodulatoren für digitale Funkkommunikationssysteme und insbesondere eine Interferenzunterdrückung zum Unterdrücken von interferierenden Signalen aus mehreren unerwünschten Quellen.
Die EP-A-0 228 786 offenbart ein Interferenzunterdrückungssystem, welches eine Hauptantenne für den Empfang eines erwünschten Signals und eines unerwünschten Interferenzsignals und eine Hilfsantenne für den Empfang des unerwünschten Interferenzsignals aufweist. Eine Steuerschaltung stellt ein Kompensationssignal bereit, welches im wesentlichen dieselbe Amplitude wie die Interferenzkomponente im Hauptsignal aufweist und in Gegenphase dazu vorliegt. Eine Kombinationsschaltung kombiniert das Hauptsignal und ein Ausgangssignal der Steuerschaltung, um die Interferenzkomponente des Hauptsignals zu unterdrücken.
Die US-A- 4 313 116 offenbart ein System für die Einstellung der Nebenkeulenempfindlichkeit einer Hauptantenne, welche mehrere Hilfsantennen aufweist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Demodulator bereitzustellen, welcher mehrere Interferenzunterdrückungseinrichtungen aufweist, welche auf die Korrelationen zwischen unerwünschten Signalen von Hilfsantennen und aus dem Ausgangssignal einer Hauptantenne abgeleiteten Fehlersignalen reagieren.
Diese Aufgabe wird durch einen Demodulator gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist der Demodulator eine Hauptantenne mit einer Hauptkeule zum Detektieren eines erwünschten Signals und Seitenkeulen auf, durch die unerwünschte Signale ebenso als interferierende Komponenten detektiert werden können. Das Ausgangssignal der Hauptantenne wird in eine Zwischenfrequenz umgewandelt und an eine Summierschaltung geliefert, wo es mit mehreren Interferenzunterdrückungssignalen summiert wird. Das Ausgangssignal der Summierschaltung wird an einen Hauptquadraturdemodulator angelegt, um es in eine erste Basisbandkomponente und in zweite Basisbandkomponente zu zerlegen. Eine erste Entscheidungsschaltung mit mehreren Schwellen trifft eine Entscheidung, ob die erste Basisbandkomponente jede der mehreren Schwellen überschreitet und erzeugt einen Multibitkode als ein erstes Kanalausgangssignal und in Übereinstimmung mit der Entscheidung ein erstes Fehlersignal. Eine zweite Entscheidungsschaltung mit mehreren Schwellen trifft eine Entscheidung, ob die zweite Basisbandkomponente jede der zuletzt erwähnten Schwellen überschreitet und erzeugt einen Multibitkode als ein zweites Kanalausgangssignal und in Übereinstimmung mit der zuletzt erwähnten Entscheidung ein zweites Fehlersignal. Mehrere Hilfsantennen detektieren jeweils die unerwünschten Signale und speisen jeweils Hilfsfrequenzumsetzer, um die Frequenz der Ausgangssignale der Hilfsantennen in die Zwischenfrequenz umzusetzen. Mehrere Hilfsquadraturdemodulatoren sind zum jeweiligen Zerlegen des Ausgangssignals jedes Hilfsfrequenzumsetzers in eine erste und eine zweite Basisbandkomponente vorgesehen. Es sind mehrere Paare einer ersten und zweiten Korrelationseinrichtung vorgesehen, so daß die erste Korrelationseinrichtung jeweils die Korrelation zwischen den ersten Basisbandkomponenten und dem ersten Fehlersignal detektiert und die zweite Korrelationseinrichtung jeweils die Korrelation zwischen den zweiten Basisbandkomponenten und dem zweiten Fehlersignal detektiert.
Mehrere Amplituden- und Phasensteuerungen sind jeweils der ersten und zweiten Korrelationseinrichtung jeweils eines Paares zugeordnet, um die Ausgangssignale der Hilfsfrequenzumsetzer als Reaktion auf die Ausgangssignale der zugeordneten ersten und zweiten Korrelationseinrichtung zu steuern, um die Interferenzunterdrückungssignale zu erzeugen. Den Hilfsantennen sind jeweils Verzögerungsleitungen mit variabler Länge zugeordnet, um jeweils entsprechende Verzögerungen einzufügen, so daß die Interferenzunterdrückungssignale und entsprechende in dem Ausgangssignal des Hauptfrequenzumsetzers enthaltene interferierende Komponenten bei der Summierungsschaltung eine Zeitkoinzidenz aufweisen.
Da die Amplituden- und Phasensteuersignale von den Korrelationen zwischen Signalen, die von den Hilfsantennen detektiert werden, und von Fehlersignalen aus den Entscheidungsschaltungen abgeleitet werden, sind die Signal/ Rausch-Verhältnisse derartiger Steuersignale ausreichend, um mehrfach interferierende Signale zu unterdrücken, wobei auch dann keine schädliche Auswirkung auf das erwünschte Signal auftritt, wenn es von den Hilfsantennen detektiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Demodulators;
Fig. 2 ein Blockschaltbild jedes A/D-Wandlers von Fig. 1;
Fig. 3 eine symbolische Darstellung der Ausführungsform von Fig. 1 zum Einstellen der Verzögerungsleitungen:
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine symbolische Darstellung der Ausführungsform von Fig. 1 zum Einstellen von Verzögerungsleitungen, welche der Ausführungsform von Fig. 4 zugeordnet sind; und
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform, welche ein modifiziertes Antennensystem verwendet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

In Fig. 1 ist ein digitaler Demodulator dargestellt. Der Demodulator weist eine Hauptantenne 1 und mehrere Hilfsantennen 3-1 bis 3-n auf. Die Hauptkeule der Antenne 1 ist so ausgerichtet, daß sie die ankommenden PSK- oder QAM-Signale von einer gewünschten Sendestation empfängt und daß ihre Seitenkeulen Signale von einer Anzahl unerwünschter Interferenzquellen empfängt. Das Ausgangssignal der Antenne 1, welches sowohl das erwünschte als auch die unerwünschten Signale enthält, wird an einen Haupt-ZF-Umsetzer 2 zum Umsetzen in eine Zwischenfrequenz angelegt und an einen Summierverstärker 11 weiterverbunden, wo es mit Interferenzunterdrückungssignalen summiert wird. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 11 wird an einen Quadraturdemodulator 12 angelegt, wo die ankommenden Signale jeweils in gleichphasige Komponenten und in Quadraturkomponenten zerlegt werden und als I-Kanal- und Q-Kanal-Basisbandsignale an A/D-Wandler 13 und 14 geliefert werden.
Gemäß Darstellung in Fig. 2 enthält jeder A/D-Wandler 13 und 14 mehrere Komparatoren 20, wovon jeder die Amplitude des jeweiligen Kanalsignals mit einer jeweils sukzessiv größer werdenden Entscheidungsschwelle vergleicht, um eine Entscheidung zugunsten von logisch 1 zu treffen, wenn die jeweilige Schwelle überschritten wird, und zugunsten von logisch 0, wenn die Schwelle nicht überschritten wird. Die Ausgänge der Komparatoren 20 sind mit einer Logikschaltung 23 verbunden, um einen Multibit-Digitalkode als ein I- oder Q- Kanalausgangssignal zu erzeugen. Die Komparatoren 21 und 22 sind vorgesehen, um Signale zu detektieren, welche die oberen und unteren Grenzwerte der spezifizierten Entscheidungsschwellen überschreiten und erzeugen Fehlerbits zum Anlegen an einen Addierer 15 oder 16.
Gemäß Fig. 1 werden die Fehlerausgangssignale des A/D- Wandler 13 von dem Addierer 15 summiert und in ein Tiefpaßfilter 17 gespeist, um ein Phasenfehlersignal in analoger Form zu erzeugen, während die Fehlerausgangssignale des A/D- Wandlers 14 von dem Addierer 16 summiert werden und in ein Tiefpaßfilter 18 gespeist werden, um ein analoges Amplitudenfehlersignal zu erzeugen.
Andererseits haben die Hilfsantennen 3-1 bis 3-n ihre Hauptkeulen jeweils so orientiert, daß sie Signale von den Interferenzquellen detektieren. Das Signal der erwünschten Sendestation kann ebenfalls von den Hilfsantennen detektiert werden. Die Ausgangssignale der Hilfsantennen 3-1 und 3-n sind mit Interferenzunterdrückungseinrichtungen 10-1 bis 10-n mit identischer Schaltung verbunden. Zur Vereinfachung ist nur eine Interferenzunterdrückungseinrichtung 10-1 im Detail dargestellt.
Die Interferenzunterdrückungseinrichtung 10-1 weist eine Verzögerungsleitung 4-1 mit variabler Länge auf, über welche das Ausgangssignal der Antenne 3-1 an einen Hilfs-ZF-Umsetzer 5-1 zum Umsetzen in eine Zwischenfrequenz gekoppelt wird. Das Ausgangssignal des ZF-Umsetzers 5-1 wird sowohl an eine Amplituden- und Phasensteuerung 6-1 als auch an einen Quadraturdemodulator 7-1 angelegt. Die ZF-Version des von der Antenne 3-1 detektierten unerwünschten Signals wird in ein I- Kanal-Basisbandsignal und ein Q-Kanal-Basisbandsignal zerlegt. Die I-Kanal-Komponente des unerwünschten Signals wird an eine Korrelationseinrichtung 8-1 angelegt, um die Korrelation mit einem in dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilter 17 enthaltenen Phasenfehler zu detektieren, während die Q-Kanal-Komponente des unerwünschten Signals an eine Korrelationseinrichtung 9-1 angelegt wird, um die Korrelation mit einem in dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 18 enthaltenen Amplitudenfehler zu detektieren. Die Ausgangssignale der Korrelationseinrichtungen 8-1 und 9-1 werden an die Amplituden- und Phasensteuerung 6-1 angelegt, um jeweils die Phase und Amplitude des unerwünschten ZF- Signals zu steuern. Das Ausgangssignal der Amplituden- und Phasensteuerung 6-1 ist ein Interferenzunterdrückungssignal und wird an den Summierverstärker 11 angelegt, an welchen auch die Ausgangssignale der Unterdrückungseinrichtungen 3-2 bis 3-n angelegt werden. Das unerwünschte Signal auf dem Hauptpfad und das Unterdrückungssignal weisen im wesentlichen die gleiche Größe, aber eine entgegengesetzte Phase am Summierverstärker 11 auf, um die Interferenz zu unterdrücken.
Die variable Verzögerungsleitung 4-1 wird manuell eingestellt, um eine Verzögerungszeit in der Weise einzuführen, daß das Interferenzunterdrückungssignal der Unterdrückungseinrichtung 10-1 und das entsprechende von der Hauptantenne 1 detektierte unerwünschte Signal zum selben Zeitpunkt an den entsprechenden Eingängen des Summierverstärkers 11 ankommen. Gemäß Darstellung in Fig. 3 wird die variable Verzögerungsleitung 4-1 so eingestellt, daß sie eine Pfadlänge C&sub1; einfügt, so daß die Summe der elektrischen Länge L'&sub1; von einer Interferenzquelle 30-1 zur Antenne 3-1 plus der elektrischen Länge S&sub1; von der Antenne 3-1 mit der hinzugefügten Länge C&sub1; zum Summierverstärker 11 gleich der Summe der elektrischen Länge L&sub1; von der Interferenzquelle 30-1 zur Antenne 1 plus der elektrischen Länge M von der Hauptantenne 1 zum Summierverstärker 11 ist. Die Phasendifferenz aufgrund der Pfadlängendifferenz zwischen dem Hauptpfad und der Unterdrückungseinrichtung 10-1 kann mit dieser Verzögerungseinstellung auf ein Minimum reduziert werden, und die Phasendifferenz aufgrund eines zeitvariablen Faktors kann durch das Ausgangssignal der Korrelationseinrichtung 8-1 kompensiert werden.
Sogar dann, wenn die Quelle des erwünschten Signals in einer Position angeordnet ist, daß das erwünschte Signal auch von der Antenne 3-1 detektiert wird und es zeitkoinzident mit dem gewünschten Signal auf der elektrischen Hauptleitung am Summierverstärker 11 ist, tritt kein schädlicher Effekt auf, da beide Signale von den Tiefpaßfiltern 17 und 18 Fehler anzeigen.
In gleicher Weise wird auch die Verzögerungsleitung mit variabler Länge der Interferenzunterdrückungseinrichtung 10-2 unabhängig eingestellt, um eine zusätzliche elektrische Länge C&sub2; einzufügen, so daß die Summe der elektrischen Länge L'&sub2; von einer Interferenzquelle 30-2 zur Antenne 3-2 plus der elektrischen Länge S&sub2; von der Antenne 3-2 mit der hinzuaddierten elektrischen Länge C&sub2; zum Summierverstärker 11 gleich der Summe der elektrischen Länge L2 von der Interferenzquelle 30-2 zur Antenne 1 plus der elektrischen Länge M von der Antenne 1 zum Summierverstärker 11 ist. Auf diese Weise können auch die Interferenzsignale von Quellen 30-2 bis 30-n mittels der Ausgangssignale der individuellen Unterdrückungseinrichtungen 10-2 bis 10-n präzise am Summierverstärker 11 unterdrückt werden.
Fig. 4 ist eine Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche sich von dem vorstehenden Demodulator dadurch unterscheidet, daß sie den Summierverstärker 11 durch eine Reihe kaskadierter Summierverstärker 11-1 bis 11-n ersetzt, die jeweils für die Unterdrückungseinrichtungen 10-1 bis 10-n vorgesehen sind. Die mehreren unerwünschten Signale von den Quellen 30-1 bis 30-2 werden jeweils an den Summierverstärkern 11-1 bis 11-n unterdrückt, indem die jeweiligen Verzögerungsleitungen der Unterdrückungseinrichtungen 10-1 bis 10-n justiert werden, um eine elektrische Länge C'i einzufügen, so daß Li + Mi gleich L'i + S'i + C'i (i =1,2, . . . N) gemäß Darstellung in Fig. 5 ist.
Anstelle der Verwendung getrennter Hilfsantennen 3 kann bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eine in Fig. 6 dargestellte Anordnung eingesetzt werden. In dieser Ausführungsform weist das Antennensystem einen Parabolreflektor 40, an welchem alle ankommenden Funksignale reflektiert werden, eine Haupteinspeisung 41 (Feeder) und mehrere Hilfseinspeisungen 42-1 bis 42-n auf. Die Haupteinspeisung ist so ausgerichtet, daß sie eines der reflektierten Signale, welche das erwünschte ist, detektiert und die Hilfseinspeisungen sind jeweils so ausgerichtet, daß sie die unerwünschten Signale empfangen. Der Ausgang der Haupteinspeisung 41 ist mit dem Haupt-ZF-Verstärker 2 verbunden, und die Ausgänge der Hilfseinspeisungen 42-1 bis 42-n sind jeweils mit den Eingängen der Interferenzunterdrückungseinrichtungen 10-2 bis 10-n verbunden.
Die vorstehende Beschreibung zeigt nur einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Dem Fachmann auf diesem Gebiet sind verschiedene Modifikationen offensichtlich, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welcher ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche beschränkt wird. Daher dienen die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen nur der Darstellung und nicht der Einschränkung.

Claims

1. Demodulator mit:

einer Hauptantenne (1), die eine Hauptkeule zum Detektieren eines erwünschten Signals und Seitenkeulen aufweist, durch die unerwünschte Signale ebenso als interferierende Komponenten detektiert werden können;

einem Hauptfrequenzumsetzer (2) zum Umsetzen der Frequenz des Ausgangssignals der Hauptantenne in eine Zwischenfrequenz;

einer Summiereinrichtung (11) zum Summieren des Ausgangssignals des Hauptfrequenzumsetzers mit Interferenzunterdrückungssignalen;

einem Hauptquadraturdemodulator (12), zum Zerlegen des Ausgangssignals der Summiereinrichtung in eine erste Haupbasisbandkomponente und in eine zweite Hauptbasisbandkomponente;

einer ersten Entscheidungseinrichtung (13) mit mehreren Schwellen zum Treffen einer Entscheidung, ob die erste Hauptbasisbandkomponente jede der mehreren Schwellen überschreitet und zum Erzeugen eines Multibitkodes als ein erstes Kanalausgangssignal und eines ersten Fehlersignals in Übereinstimmung mit dieser Entscheidung;

einer zweiten Entscheidungseinrichtung (14) mit mehreren Schwellen zum Treffen einer Entscheidung, ob die zweite Hauptbasisbandkomponente jede der zuletzt erwähnten mehreren Schwellen überschreitet und zum Erzeugen eines Multibitkodes als ein zweites Kanalausgangssignal und eines zweiten Fehlersignals in Übereinstimmung mit der zuletzt erwähnten Entscheidung;

mehreren Hilfsantennen (3-1, 3-n) zum Detektieren der jeweiligen unerwünschten Signale;

mehreren Hilfsfrequenzumsetzern (5-1) zum Umsetzen der Frequenz der jeweiligen Ausgangssignale der Hilfsantennen in die Zwischenfrequenz;

mehreren Hilfsquadraturdemodulatoren (7-1) zum Zerlegen des jeweiligen Ausgangssignals jedes Hilfsfrequenzumsetzers in eine erste und eine zweite Hilfsbasisbandkomponente;

mehreren Paaren einer ersten und zweiten Korrelationseinrichtung (8-1, 9-1), wobei die erste Korrelationseinrichtung jeweils die Korrelation zwischen den ersten Hilfsbasisbandkomponenten und dem ersten Fehlersignal detektiert, und die zweite Korrelationseinrichtung jeweils die Korrelation zwischen den zweiten Hilfsbasisbandkomponenten und dem zweiten Fehlersignal detektiert;

mehreren Amplituden- und Phasensteuerungen (6-1), die jeweils der ersten und zweiten Korrelationseinrichtung jeweils eines Paares zugeordnet sind, zum Steuern der Ausgangssignale der Hilfsfrequenzumsetzer als Reaktion auf die Ausgangssignale der zugeordneten ersten und zweiten Korrelationseinrichtung, um die Interferenzunterdrückungssignale zu erzeugen; und

mehreren Verzögerungsleitungen (4-1) mit variabler Länge, die jeweils den Hilfsantennen zum Einfügen entsprechender Verzögerungen zugeordnet sind;

wobei die Summiereinrichtung (11) eine Reihe von Summierverstärkern (11-1, 11-n) aufweist, die zwischen dem Hauptfrequenzumsetzer (2) und dem Hauptquadraturdemodulator (12) in Serie geschaltet sind, wobei die Summierverstärker jeweils die Interferenzunterdrückungssignale empfangen, die Verzögerungsleitungen (4-1) mit variabler Länge die jeweiligen Verzögerungen einfügen, so daß die Interferenzunterdrückungssignale und die entsprechenden in dem Ausgangssignal des Hauptfrequenzumsetzers (2) enthaltenen interferierenden Komponenten an den jeweiligen Summierverstärkern (11-1, 11-n) zeitkoinzident sind.

2. Demodulator nach Anspruch 1, wobei die Hauptantenne und die Hilfsantennen einen Parabolreflektor (40) zum Reflektieren des erwünschten Signals und der unerwünschten Signale, eine Haupteinspeisung (41), die zum Detektieren des von dem Parabolreflektor reflektierten erwünschten Signals ausgerichtet ist, und mehrere Hilfseinspeisungen (42-1, 42-n), die jeweils zum Detektieren der von dem Parabolreflektor reflektierten unerwünschten Signale ausgerichtet sind, aufweisen.