DE69530476T2

DE69530476T2 - Digitales funkkommunikationssystem, funkgerät und digitaler lautsprecher

Info

Publication number: DE69530476T2
Application number: DE69530476T
Authority: DE
Inventors: Qun Xiao
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-10-17
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: EP0734621B1; WO1996012355A2; KR100590428B1; CN1086872C; US5799042A; DE69530476D1; EP0734621A1; JPH09507371A; KR960706724A; WO1996012355A3; CN1140516A

Description

Digitales Funkkommunikationssystem, Funkgerät und digitaler Lautsprecher Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Funkkommunikationssystem mit einem Funkgerät mit wenigstens zwei Antennen und einem einzigen Empfänger, der über eine Antennenselektionsschalteinrichtung mit den Antennen gekoppelt ist, und mit einer Diversitysteueranordnung zur Diversitysteuerung der Antennenschalteinrichtung auf Basis wenigstens eines gemessenen Empfangsparameters.
Ein derartiges digitales Funkkommunikationssystem kann jedes beliebige System sein, in dem Antennendiversityumschaltung angewandt wird um u. a. Schwundeffekte zu meistern, wie Innenübertragung von HF-Signalen, wobei Funksignal an Gegenständen reflektiert werden, oder jede beliebige Innen- oder Außen-Mehrwegeausbreitungsumgebung. Die in dem Funkkommunikationssystem übertragenen Signale können Datensignale, digitale Audiosignale oder digitale Videosignale sein.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Funkgerät zur Verwendung in einem derartigen System und auf einen digitalen Lautsprecher und eine den digitalen Lautsprecher steuernde Anordnung.
Ein digitales Funkkommunikationssystem der eingangs beschriebenen Art ist aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 318 665 bekannt. Darin wird ein digitales TDM (Time Division Multiplex) Kommunikationssystem beschrieben, wobei Antennenselektionsdiversity angewandt zum Überwinden von Schwund in der Funkkommunikation. Bei dem bekannten TDM-System werden Signale von einer Anzahl Antennen miteinander verglichen zum Identifizieren, welche der Antennen das stärkere Signal empfängt, was dafür sorgt, dass der Empfänger diese identifizierte Antenne benutzt. Bei dem bekannten TDM-System geschieht der genannte Vergleich während eines unwichtigen Zeitschlitzes, so dass die Antennenselektion vor dem Empfang eines wichtigen Zeitschlitzes stattfindet. Möglicherweise fährt die Schaltungsanordnung fort mit der Überwachung der empfangenen Signalstärke für die selektierte Antenne während des wichtigen Zeitschlitzes, so dass wenn die empfangene Signalstärke unakzeptierbar sinkt, der Empfänger dazu gebracht werden kann, dass er während des wichtigen Zeitschlitzes eine alternative Antenne benutzt.
Das bekannte System ist nachteilig, u. a. wegen der Tatsache, dass beim Überwachen während des wichtigen Zeitschlitzes und während der Selektion einer alternativen Antenne während dieses wichtigen Zeitschlitzes die Gefahr, dass Daten verloren gehen, nicht vermieden wird. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, dass Suchen auf Kosten etwas anderes geht. Es könnte eine schlechte Antenne gewählt worden sein, während dennoch Daten verloren gehen während Umschaltung auf andere Antenne und beim Zurückschalten auf die aktuelle Antenne. Im Falle des Empfangs digitaler Audiosignale hoher Qualität, wie CD-Signale oder dergleichen würde Verlust von Daten zu hörbaren Klicks und Unterbrechungen in den empfangenen und decodierten Signalen führen, wie diese dem Zuhörer angeboten werden.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein digitales Funkkommunikationssystem der oben genannten Art zu schaffen, wobei Antennendiversity- Messungen und Umschaltung durchgeführt werden kann während des Empfangs von Nutzdaten, wobei im Wesentlichen kein Datenverlust auftritt.
Dazu weist das digitale Funkkommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung das Kennzeichen auf, dass das Funkgerät einen Fehlerkorrekturdecoder umfasst, der mit dem Empfänger gekoppelt ist und dass die Diversitysteueranordnung vorgesehen ist zum Durchführen einer Suche nach einer besseren Antenne oder einer besseren Antennenkombination, wobei innerhalb einer Zeitperiode, die einer Fehlerkorrekturmöglichkeit des Fehlerkorrekturdecoders entspricht, der Empfang an einer aktuellen Antenne unterbrochen wird um nach anderen Antennen zu suchen um zu versuchen eine bessere Empfangsantenne zu finden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Fehlerkorrekturdecoder die Fähigkeit hat, dass er Daten über eine vorbestimmte Zeitperiode, in der keine Daten empfangen werden, korrigieren kann. Nach der vorliegenden Erfindung wird diese Zeitperiode benutzt zum Suchen nach Signalen an Antennen, anders als die aktuelle empfangende Antenne. Vorzugsweise werden die digitalen Signale als kontinuierlicher Strom von Daten empfangen. Ein derartiger Zustand tritt auf, wenn das System ein spezielles System zum Arbeiten mit Audio- oder Videodaten einer hohen Qualität und einer hohen Datenrate, oder dergleichen, in einem LAN (Local Area Network) oder in einem digitalen drahtlosen Lautsprechersystem. Bei derartigen Systemen sind die Vorteile der vorliegenden Erfindung sehr eindrucksvoll, d. h. im Wesentlichen ohne Datenverlust, wobei optimale Empfangsbedingungen bei Empfang von Nutzsignalen gewährleistet sind. Im Falle von digitalen Videosignalen können diese Signale komprimiert werden, und zwar unter Anwendung eines Kompressionsalgorithmus, wie MPEG-1 (Moving Picture Expert Group).
In einer Ausführungsform eines digitalen Funkkommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung wird eine Suchfrequenz der Suche an eine Gesamtempfangsbedingung von Signalen, die von den Antennen empfangen werden, angepasst. Dadurch kann das System weniger empfindlich gemacht werden für Suchstörungen, verursacht durch Antennenumschaltung.
Bei einer weiteren Ausführungsform eines Funkkommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung wird die Suchfrequenz verringert, wenn ständig keine bessere Antenne oder Antennenkombination gefunden wird. Dadurch wird eine gesamte Systemverbesserung erzielt. Diesem Umstand liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es keinen Sinn hat zu versuchen, nach einer besseren Antenne zu suchen, wenn an der aktuellen Antenne ein schwaches Signal empfangen wird, während gleichzeitig ein derartiges schwaches Signal ein insgesamt bestes Signal ist. Dadurch, dass dann die Suchfrequenz verringert wird, wird das System in geringerem Maße durch Suchstörungen gestört. Die Suchfrequenz kann exponentiell verringert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform eines digitalen Funkkommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung wird die Suchfrequenz auf eine vorbestimmte Maximalfrequenz gesetzt, wenn die Gesamtempfangsbedingung für ein komplett verloren gegangenes Signal repräsentativ ist. Dadurch wird eine bessere Antenne oder Antennenkombination schneller gefunden, wenn unter schwachen Empfangsbedingungen, während gleichzeitig die Suchfrequenz verringert worden war. Diesem Umstand liegt die Erkenntnis zugrunde dass es nichts ausmacht, dass Suchstörungen die Systemleistung beeinträchtigen Würden, wenn das Signal einmal völlig verloren geht.
Weitere Ausführungsformen werden den abhängigen Patentansprüchen beansprucht. Es ist vorteilhaft, ein kombiniertes Detektionskriterium anzuwenden, und zwar abhängig von den Empfangsbedingungen an der betreffenden Antenne. Wenn ein starkes Signal empfangen wird, werden Feldstärkenmessungen bevorzugt, weil solche Messungen eine schnelle Entscheidung über die Antennenleistung ermöglichen. Unter schlechteren Empfangsbedingungen wird eine bestimmte Bitfehlerrate, die aus einem Ausgangssignal des Decoders ermittelt, als Antennensignalqualitätsmaßnahme angewandt, obschon Bitfehlerratenermittlung ein inhärent langsamer Mechanismus ist. Schwellen zum Umschalten auf Feldstärkenmessung oder auf Bitfehlerratenermittlung werden auf geeignete Art und Weise gewählt. Dadurch kann eine optimale Qualitätsbestimmungsstrategie gewählt werden.
Eine bevorzugte Anwendung des Funkkommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung ist, dass das System ein digitales Lautsprechersystem ist, in dem ein zentrale digitale Lautsprechersteueranordnung digitale Audiosignale mit einer hohen Datenrate und mit einer hohen Qualität zu wenigstens einem digitalen Lautsprecher überträgt, der eine Funkanordnung nach der vorliegenden Erfindung und einen mit der Funkanordnung gekoppelten Verstärker aufweist. Dadurch wird ein völlig drahtloses Audiosystem erhalten, wobei die digitalen Lautsprecher in verschiedenen Räumen innerhalb eines Gebäudes aufgestellt werden können, ohne dass das Gebäude mühsam und kostspielig verkabelt zu werden braucht. Die digitale Funkanordnung und die Antennen können in dem digitalen Lautsprecher eingebaut werden, oder sie können eine einzelne Einheit sein, die mit einem Kabel mit dem digitalen Lautsprecher verbunden sind. Der Funksender kann in der Steueranordnung des digitalen Lautsprechers eingebaut sein, Eine Applikation mit ähnlichen Vorteilen ist ein drahtloses LAN, in dem Daten mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden. In einer derartigen Applikation mit einer hohen Datenrate kann ein Übertragungsschema wie TDMA (Time Division Multiple Access) nicht angewandt werden, d. h. Daten werden als kontinuierlicher Datenstrom übertragen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Funkkommunikationssystems nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Anordnung mit einem Funksender nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine digitale Funkanordnung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 einen digitalen Lautsprecher nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 eine Antennenumschaltanordnung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine Treiberschaltung für eine Antennenumschaltanordnung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 ein Zeitdiagramm, das die Wirkung der Antennenumschaltanordnung nach der vorliegenden Erfindung erläutert,
Figur r8 eine Feldstärkenspannungsanpassschaltung nach der vorliegenden Erfindung und
Fig. 9 ein Flussdiagramm zur Erläuterung von Antennendiversity- Umschaltung nach der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren sind für entsprechende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
Fig. 1 zeigt schematisch ein digitales Funkkommunikationssystem 1 nach der vorliegenden Erfindung mit einer Übertragungsanordnung 2 zum Übertragen eines digitalen Funksignals ds zu den Rundfunkanordnungen 3 und 4. Das digitale Rundfunksignal kann Schwundumständen ausgesetzt sein. Solche Schwundumstände treten auf, wenn die Rundfunkanordnungen 3 und 4 das digitale Rundfunksignal ds und ein reflektiertes digitales Rundfunksignal ds', wie dies beispielsweise an einem sich bewegenden Gegenstand 5 reflektiert wird, empfangen. Eine derartige Situation tritt drinnen häufig auf, wobei dieser Gegenstand S eine langsam gehende Person sein kann. Jedesmal, dass die Signale ds und ds' um die halbe übertragene Wellenlänge voneinander abweichen, wenn sie an der Rundfunkanordnung 3 eintreffen, klingt das überlagerte empfangene Signal wegen Signalunterdrückung aus. Für eine Wellenlänge von 900 MHz gibt es je Quadratmeter viele Löschstellen. Ohne jegliche Form von Antennendiversity würde eine vielfache Signallöschung sehr unerwünschte Klicks und Unterbrechungen in einem Ausgangssignal verursachen, wenn das System ein digitales Lautsprechersystem hoher Qualität ist. Beim Übertragen von Daten kann einunerwünschter Verlust von Daten auftreten. Nach der vorliegenden Erfindung wird eine preisgünstige und zuverlässige Antennendiversity geschaffen. Dazu umfassen die Rundfunkanordnungen 3 und 4 eine Anzahl Empfangsantennen a1, a2 und a3, und a4, a5 bzw. a6, die das digitale Rundfunksignal ds, wie dies von einer Sendeantenne a7 ausgesendet wird, empfangen. Ein derartiges System kann ein digitales Lautsprechersystem, ein drahtloses LAN (Local Area Network), ein drahtloses Innen-Computernetzwerk, ein drahtloses digitales Kopfhörersystem, oder dergleichen sein, oder aber jedes beliebiges anderes digitales Kommunikationssystem. Nach der vorliegenden Erfindung wird das digitale Funksignal ds mit redundanten Daten geliefert, damit die Funkanordnungen 3 und 4 die Möglichkeit haben, Fehlerkorrektur nach der Demodulation des digitalen Funksignals anzuwenden. Die angewandte Modulationstechnik kann jede geeignete Technik sein, wie FSK (Frequency Shift Keying), MSK (Minimum Shift Keying) oder dergleichen. Vorzugsweise transportiert das übertragene digitale Funksignal digitale Audiosignale hoher Qualität mit CD-Qualität, komprimierte Videosignal, insbesondere Signale für Multi- Media-Applikationen. CD-Qualität-Signale haben typischerweise einen Störabstand von 90 dB. Vorzugsweise wird ein frei verfügbares Frequenzband, wie das 900 MHz-Band in den USA oder das 5,6 GHz-Band in Europa angewandt. Eine kleine Bandbreite mit einer niedrigen Datenrate auf einem Niederfrequenzträger kann angewandt werden zum Transportieren von Rückwärts-Steuerinformation bc. Es kann auch ein Vorwärts-Steuerkanal mit niedriger Datenrate angewandt werden. Danach werden die Funkanordnungen 3 und 4 mit einem preisgünstigen Sender (nachstehend noch näher beschrieben) versehen, der mit der Sendeanordnung 2 verbunden ist, die dazu einen Empfänger aufweist zum Empfangen von rückwärtiger Steuerinformation bc. Die Sendeanordnung 2 ist dann eine digitale Lautsprechersteueranordnung.
Fig. 2 zeigt ein Gerät 10 mit einem Funksender 11. Das Gerät 10 ist eine digitale Lautsprechersteueranordnung mit einem Quellenselektor 12 mit drei Eingängen für digitale Information von CD (Compact Disk), DCC (Digital Compact Cassette) bzw. DSR (Digital Satellite Radio), der mit einer ADIC-Schaltung 13 (Analog Digital Input Circuit) gekoppelt ist, die digitale Audiosignale entsprechend den bekannten IEC/EBU-Normen in einen gleichwertigen binären Wert von Daten- und Steuerbits umwandelt. Eine derartige ADIC 13 ist eine IC (Integrated Circuit) vom Typ SAA7274, die auf dem Markt durchaus erhältlich ist. Ein Ausgangssignal der ADIC 13 ist ein serielles digitales Audiosignal, das dem sog. I²S-Format, einem durchaus bekannten seriellen Bus entspricht. Für Steuerzwecke auf der Empfangsseite kann Steuerinformation in E2L (Enhanced Easy Link) Format über eine Multiplizierschaltung 14 hinzugefügt werden, die auf der Ausgangsseite mit einem durchaus bekannten CIRC/EFM-Codierer (Cross Interleave Reed Solomon Code / Eight to Fourteen) gekoppelt ist, wie dies in dem Handbuch: "Principles of Optical Disc Systems", G. Bouwhuis u. a., Adam Hilger Ltd, 1985, Seiten 228-255 beschrieben worden ist. Wie auf Seite 238 des genannten Handbuchs beschrieben, werden Fehlerkorrekturbits entsprechend CIRC hinzugefügt. Mit EFM wird die digitale Information in das Kanalcodeformat gebracht, wie dies bei einer Compact Disk verwendet wird. Eine derartige EMF modulierte digitale Information ist für CD-Applikationen standardisiert. Nach der vorliegenden Erfindung wird eine derartige CD-artige Information mit Hilfe einer Funkverbindung der Funkanordnung zugeführt. Die Fehlerkorrekturfähigkeit derartiger digitaler CIRC/EFM Signale wird angewandt zum Erzielen einer Antennendiversity in einer Funkanordnung mit einem einzigen Empfänger, wie nachstehend noch näher erläutert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Empfang an einer aktuellen Antenne einige Zeit unterbrochen werden kann, und zwar in der Größenordnung von einigen ms um nach anderen Antennen zu schauen um zu versuchen, eine Antenne mit einem besseren Empfang zu finden, dies alles innerhalb der Fehlerkorrekturfähigkeit eines CIRC/EMF-Decoders. Die Prinzipien der Fehlerkorrektur sind detailliert beschrieben worden in auf den Seiten 247 - 245 des oben genannten Handbuchs und in Fig. 7.19 auf Seite 253 des genannten Handbuchs ist die Leistung des CIRC-Codes für mehrere Decodierungsstrategien beschrieben worden. Das Gerät 10 umfasst weiterhin einen CIRC/EFM Codierer 15, der auf der Eingangsseite mit der Multiplizierschaltung 14 und auf der Ausgangsseite über ein Tiefpassfilter 16 mit dem Funksender 11 gekoppelt ist. Zum Empfangen rückwärtiger Steuerinformation, wie Steuerinformation von einer (nicht dargestellten) Fernsteuereinheit, die digitale Lautsprecher steuert, umfasst das Gerät 10 einen Empfänger 17 und einen Demodulator 18. Derartige Steuerinformation wird über eine Antenne aß in einem 40 MHz Frequenzband empfangen. Die Anordnung 10 umfasst weiterhin einen Microcontroller 19 zur Steuerung des Codierers 15, des Senders 11 und des Demodulators 18.
Fig. 3 zeigt die digitale Funkanordnung 3 nach der vorliegenden Erfindung mit einer Antennenumschaltanordnung 30, die mit einem einzigen Empfänger 31 gekoppelt ist. Nach der vorliegenden Erfindung umfasst die Funkanordnung 3 einen CIRC/EFM Fehlerkorrekturdecoder 32, der über ein Tiefpassfilter 33 mit dem Empfänger 31 gekoppelt ist. Ein derartiger Fehlerkorrekturdecoder 32 kann ein IC-Typ SAA7345 sein, der in dem "Philips Data Handbook" "Semiconductors for Radio und Audio Systems" Buch IC1a, Seiten 405-435, Mai 1992 beschrieben worden ist. Die Funkanordnung 3 umfasst weiterhin einen programmierten Microcontroller 34 mit RAM- und ROM- und 110-Schnittstellen, wie üblich (an dieser Stelle nicht detailliert beschrieben) zur Steuerung des Empfängers 31 und des Fehlerkorrekturdecoders 32. Der Empfänger liefert über eine Spannungsadapterschaltung 35 dem Microcontroller 34 ein Feldstärkensignal FS. Die Adapterschaltung 35 wird benutzt zum "Zoomen" der Feldstärkenmessspannung auf einen interessanten Spannungsbereich zur Steigerung des dynamischen Bereichs der Messung, weil weder ein zu hoher noch ein zu niedriger Spannungswert interessant ist. Der Microcontroller 34 umfasst einen (nicht dargestellten) Analog-Digitalwandler zum Digitalisieren der gemessenen Feldstärkenspannung. Der Microcontroller 34 steuert weiterhin eine Treiberschaltung 36, welche die Antennenumschaltanordnung 30 betreibt. Zum Liefern rückwärtiger Steuerinformation zu dem Gerät 10 umfasst die Anordnung 3 eine digitale Lautsprechersystem-I/O-Schnittstelle 37, die mit dem Microcontroller 34 sowie mit dem Fernsteuersender 38 gekoppelt ist, der über eine Sendeantenne a9 solche rückwärtige Steuerinformation zu dem Gerät 10 überträgt.
Fig. 4 zeigt einen digitalen Lautsprecher 40, der die Funkanordnung 3 nach der vorliegenden Erfindung aufweist. Der Lautsprecher 40 umfasst weiterhin eine Subtrahierschaltung 41, die Steuerinformation CI von dem decodierten und fehlerkorrigierten empfangenen Datenstrom subtrahiert. Die Steuerinformation wird einem Microcontroller 42 zugeführt, der in dem digitalen Lautsprecher 40 vorgesehen ist. Von dem Subtrahierer 41 wird einem digitalen Ton-Prozessor 43 Audioinformation Al zugeführt, wobei diesem Prozessor die Audio-Information Al zugeführt wird. Der digitale Ton-Prozessor 43 liefert einem Lautsprecher 44 über eine Reihenschaltung aus einem Digital-Analogwandler 45, einer Lautstärke-Regelanordnung 46 und einem Leistungsverstärker 47 ein Audiosignal. Zum Liefern rückwärtiger Information zu dem Gerät 10 umfasst der digitale Lautsprecher 40 eine IR-Empfangsanordnung oder ein sog. IR-Auge 48, wobei diese Anordnung IR- Signale von einer IR-Sendeanordnung in einer Fernsteuereinheit 49 empfängt.
Fig. 5 zeigt die Antennenumschaltanordnung 30 nach der vorliegenden Erfindung, der Umschaltsteuersignale ct1, ct2 und ct 3 geliefert werden können. Die Antennenumschaltanordnung liefert ein HF-Signal RF zu dem einzigen Empfänger 31, wobei das HF-Signal RF ein Signal ist, empfangen von einer der Antennen a1, a2 und a3 oder ein kombiniertes Signal von den Antennen a1. a2 und a3. Jede Antenne kann von einem Diodenschalter geschaltet werden. Die Diodenschalter umfasst Dioden D1, D2 und D3, Dioden D4, D5, D6 und Dioden D7, D8 und D9, und weiterhin Induktoren L1 und L2, L3 und L4 und L5 und L6 und Widerstände R1 und R2, R3 und R4 und R5 und R6. Eine gemeinsame Ausgangsklemme SO ist über eine LR-Reihenschaltung aus einem Induktor L7 und einem Widerstand R7 nach Erde verbunden.
Fig. 6 zeigt die Treiberschaltung 36 für die Antennenumschaltanordnung 30 nach der vorliegenden Erfindung, der ein Umschaltimpuls SP zugeführt wird. Der Umschaltimpuls SP wird einem Takteingang CLK einer voreinstellbaren Zählerschaltung 60 zugeführt. Eine derartige Zählerschaltung kann ein IC-Typ 74HC163 sein, der durchaus verfügbar ist. Ein Welligkeitsträgerausgangssignal der Zählerschaltung 60 wird über ein Inverter-Gate 61 einem Zählfreigabe-P-Eingang der Zählerschaltung 60 zugeführt um den Zähler mit einem Wert "001" neu zu laden um zu vermeiden, dass der Zähler einen Wert "000" ausliefert, der angeben würde, dass alle drei die Antennen sich in einem losgekoppelten Zustand befinden würden. Die Zählerschaltung 60 ist ein 4-Bit binärer Zähler mit dessen synchronem Reset drei Ausgangssignale positiven Eingangsklemmen von betreffenden differentiellen Verstärkern 62, 63 und 64 zugeführt werden um Steuersignale ct1, ct2 und ct3 zu erhalten. Negative Eingangsklemmen der differentiellen Verstärker 62, 63 und 64 sind mit einem Abgriff eines durch die Widerstände R8 und R9 gebildeten gemeinsamen Spannungsteilers gekoppelt, die nach Erde bzw. nach einer +V Spannungsspeisung gekoppelt sind.
Fig. 7 zeigt ein Zeitdiagramm, das die Wirkungsweise der Antennenumschaltanordnung 30 nach der vorliegenden Erfindung illustriert. Mit der auf einem Zähler basierten Treiberschaltung 36 ist der Schalter der Antennen a1, a2 und a3 derart, dass sieben virtuelle Antennenpositionen auf zyklische Weise selektiert werden, wenn der Impuls SP vorhanden ist, d. h. wenn der Microcontroller 34 damit anfängt, sich nach einer besseren Antenne umzusehen. Einige selektierte Antennenkombinationen sind über den Schaltimpulsen SP angegeben. Weitere Kombinationen folgen aus der Wirkung des binären Zählers 60.
Fig. 8 zeigt die Feldstärkenspannungsadapterschaltung 35 nach der vorliegenden Erfindung. Die Adapterschaltung 35 umfasst eine zweistufige differentielle Verstärkerschaltung, die durch die differentiellen Verstärker 80 und 81 gebildet wird. Die gemessene Feldstärke FS wird über ein durch einen Induktor L8, einen Kondensator C1 und Widerstände R10 und R11 gebildetes Kopplungsnetzwerk einer positiven Eingangsklemme des differentiellen Verstärkers 80 zugeführt. Weiterhin sind Einstellwiderstände R12, R13, R14, R15, R16 und R17 dargestellt. Der differentielle Verstärker 81 ist auf der Ausgangsseite mit dem programmierten Microcontroller 34 gekoppelt. Ein Fehlermerker EF von dem Fehlerkorrekturdecoder 32 wird dem Microcontroller 34 zugeführt. Die Kippfrequenz des Fehlermerkers EF ist ein Maß für die Bitfehlerrate BER in dem decodierten Signal. Der Microcontroller 34 bestimmt die Kippfrequenz des Fehlermerkers als ein Maß für die Bitfehlerrate BER. Auf Seite 417 des genannten Datenhandbuchs, in dem der Decoder vom IC-Typ SAA7345 detailliert beschrieben ist, wird die Fehlerkorrekfurfähigkeit beschrieben.
Ein sog. CFLG-Stift der IC SAA7345 schafft schnell sehr detaillierte Fehlermeldungen. Der Microcontroller 34 wird die Fehlermeldungen lesen, wenn der Fehlermerker detektiert wird. Das Umsehen nach anderen Antennen, was die Signaldecodierung unterbricht, soll im Wesentlichen innerhalb der Fehlerkorrekturfähigkeit des Decoders gehalten werden, weil sonst Daten verloren gehen würden. Der Algorithmus für das Antennenschalten, wobei der Fehlermerker EF oder die Bitfehlerrate BER angewandt wird, wird nachstehend noch näher beschrieben.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Antennendiversity- Umschaltung nach der vorliegenden Erfindung. In dem Flussdiagramm bezeichnet Y "Ja" und N bezeichnet "Nein" als Ergebnis eines Testes in einem Testblock. Der Einfachheit halber wird vorausgesetzt, dass nur zwei Antennen benutzt werden zur Antennendiversity und dass diese Antennen gewechselt werden können zum Erzielen der besten Empfangsbedingungen. In dem Block B1 wird eine gute Ausgangsempfangsbedingung vorausgesetzt, wobei der Antennenwechsel nur auf Feldstärkenmessung basiert und wobei eine Suchfrequenz PF auf Maximum MAX gesetzt ist. Der Algorithmus ist derart adaptiv, dass die Suchfrequenz PPF allmählich auf ein Minimum MIN verringert wird, wenn der Empfang relativ schwach ist. Wenn die Empfangsbedingungen sich verbessern, wird die Suchfrequenz allmählich auf Maximum MAX erhöht. Vorzugsweise erfolgt die Verringerung oder die Steigerung der Suchfrequenz exponentiell.
Diesem Umstand liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei Empfang mit einer relativ schwachen Antenne, die dennoch die beste ist, keinen Sinn hat, mit einer sehr hohen Suchfrequenz nach anderen Antennen umzusehen, weil dies den gesamten Empfang noch schlimmer machen könnte. Wenn die Funkanordnung 3 sich in einem relativ schwachen Gesamt-Empfangszustand befindet, ist der Fehlerkorrekturdecoder 32 bereits an seiner Grenze oder über seine Grenze der Fehlerkorrekturfähigkeit. Ausgehend von einem maximalen Suchintervall von 10 ms könnte das Suchintervall auf einige Hindert ms erhöht werden, und zwar von 10 ms auf 20 ms, dann von 20 ms auf 40 ms, usw. Wenn das Signal völlig verloren gegangen ist, wird die Suchfrequenz auf Maximum MAX gesetzt, weil es dann nicht von Bedeutung ist, dass Suchen die Signaldecodierung stört. In dem Block B2 wird die Feldstärke FS an der aktuellen Antenne gemessen. In dem Block B3 wird die Feldstärke FS an der aktuellen Antenne gemessen. In dem Block B3 wird die Feldstärke getestet. Wenn die Feldstärke über einem bestimmten Schwellenwert TH1 liegt, wird in dem Block B4 getestet, ob eine Feldstärkendifferenz ΔFS zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen positiv ist. Wenn nicht, so wird die Feldstärkenmessung an der aktuellen Antenne wiederholt. Wenn ja, so löst in dem Block B5 der Microcontroller 34 die Sucht nach der anderen Antenne aus. In dem Block B6 wird getestet, ob diese andere Antenne besser ist. Wenn ja, so werden in dem Block B7 die Antennen gewechselt, d. h. die andere Antenne wird die aktuelle Antenne, deren Signal demoduliert und decodiert wird. Wenn nicht, so wird in dem Block B6A die Suchfrequenz PF auf MIN verringert. Wenn in dem Block B3 die gemessene Feldstärke FS unterhalb des Schwellenwertes TH1 liegt, schaltet der Microcontroller um auf das Testen der Bitfehlerrate. In dem Block B5 wird die Bitfehlerrate BER an der aktuellen Antenne bestimmt. In dem Block B9 wird getestet, ob die Bitfehlerrate BER über einem bestimmten Schwellenwert TH2 liegt, Wenn nicht, so befindet sich die Funkanordnung 3 in einem Empfangszustand eines völlig verloren gegangenen Signals und nachdem die Suchfrequenz PF in dem Block B 10 auf Maximum erhöht worden ist, sucht der Microcontroller 34 in dem Block B 12 nach einer anderen Antenne. Wenn ja, so wird in dem Block B 11 getestet, ob die bestimmte Bitfehlerrate eine bestimmte eingestellte Bitfehlerrate BES, beispielsweise BES = 10&supmin;&sup4; übersteigt. Wenn nicht, so wird die Messung/Bestimmung an der aktuellen Antenne mit der in dem Block B11A auf MAX gesetzten Suchfrequenz wiederholt. Wenn ja, so löst in dem Block B12 der Microcontroller 34 das Suchen nach einer anderen Antenne aus. Danach wird in dem Block B 13 getestet, ob die andere Antenne besser ist. Wenn ja, so werden in dem Block B14 die Antennen gewechselt. Wenn nicht, so wird in dem Block B15 getestet, ob bei nachfolgenden BER-Bestimmungen die Bitfehlerrate sich verbessert. Wenn ja, so wird in dem Block B16 die Suchfrequenz PF schrittweise auf höchstens Maximum MAX gesteigert. Wenn nicht, so wird in dem Block B 17 die Suchfrequenz PF schrittweise auf höchstens einen minimalen Wert MIN verringert. Nach Steigerung oder Verringerung der Suchfrequenz PF, je nachdem, wiederholt der Microcontroller 34 die Bitfehlerbestimmung an der aktuellen Antenne. Wenn mehr als zwei Antennen verwendet werden, werden Suchmittel, die unter diesen Antennen nach einer besseren Antenne suchen, und das Wechseln dadurch ersetzt, dass die beste Antenne oder die beste Antennenkombination unter den Antennen selektiert wird. Das Einstellen der Suchfrequenz kann implizit in der Feldstärken- oder Bitfehlermessung dadurch implementiert werden, dass ein schiebender Mittelwert über 1/PF-Messungen ermittelt wird, wobei die Mittelwertbestimmung aus dem 1/(PF-1). vorhergehenden Messwert bis an den aktuellen Messwert erfolgt.

Text in der Zeichnung

Fig. 9
B2 Messung FS aktuelle Antenne
B5 Suche nach einer anderen Antenne
B6A PF verringern (auf MIN)
B6 andere Antenne besser
B7 Antennen wechseln
B7A PF steigern (auf MAX)
B8 Bestimmen BER an der aktuellen Antenne
B10 PS auf MAX setzen
B11 A PF auf MAX setzen
B12 Suchen nach einer anderen Antenne
B13 andere Antenne besser
B14 Antennen wechseln
B15 BER verbessern
B16 PF steigern (auf MAX)
B17 PF verringern (auf MIN)

Claims

1. Digitales Funkkommunikationssystem (1) mit einem Funkgerät (3) mit wenigstens zwei Antennen (a1, a2, a3) und einem einzigen Empfänger (31), der über eine Antennenselektionsschalteinrichtung (30) mit den Antennen (a1, a2, a3) gekoppelt ist, und mit einer Diversitysteueranordnung (34, 36) zur Diversitysteuerung der Antennenschalteinrichtung (30) auf Basis wenigstens eines gemessenen Empfangsparameters, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkgerät (3) einen Fehlerkorrekturdecoder (32) umfasst, der mit dem Empfänger (31) gekoppelt ist und dass die Diversitysteueranordnung (34, 36) vorgesehen ist zum Durchführen einer Suche nach einer besseren Antenne oder einer besseren Antennenkombination, wobei innerhalb einer Zeitperiode, die einer Fehlerkorrekturmöglichkeit des Fehlerkorrekturdecoders (32) entspricht, der Empfang an einer aktuellen Antenne unterbrochen wird um nach anderen Antennen zu suchen um zu versuchen eine bessere Empfangsantenne zu finden.

2. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, wobei eine Suchfrequenz (PF) der Suche an eine Gesamtempfangsbedingung von Signalen, die von den Antennen (a1, a2, a3) empfangen werden, angepasst werden kann.

3. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, wobei die Suchfrequenz (PF) verringert wird, wenn ständig keine bessere Antenne oder Antennenkombination gefunden wird.

4. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 3, wobei die Suchfrequenz (PF) exponentiell abnimmt.

5. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Suchfrequenz (PF) auf eine vorbestimmte maximale Frequenz (MAX) gesetzt wird, wenn die gesamte Empfangsbedingung für ein komplett verloren gegangenes Signal repräsentativ ist.

6. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der wenigstens eine gemessene Empfangsparameter eine Feldstärke (FS) eines empfangenen Signals und eine Bitfehlerrate (BER), ermittelt aus einem Ausgangssignal (EF) des Fehlerkorrekturdecoders (32) sind, wobei die Diversitysteueranordnung (34, 36) über eine Qualität der empfangenen Signal auf Basis der gemessenen Feldstärke (FS) und/oder der ermittelten Bitfehlerrate (BER) entscheidet.

7. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Entscheidung basiert ist auf der gemessenen Feldstärke (FS) eines Signals an einer aktuellen Antenne oder Antennenkombination, wenn diese Stärke über einer vorbestimmten Schwelle (TH1) liegt, wobei die Diversitysteueranordnung (34, 36) mit der Suche nach einer anderen Antenne anfängt, wenn die gemessene Feldstärke (FS) mit aufeinander folgenden Messungen abnimmt.

8. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 6, wobei die Entscheidung basiert ist auf der ermittelten Bitfehlerrate (BER) entsprechend einem an der aktuellen Antenne oder Antennenkombination empfangenen Signal, wenn dies unter einer vorbestimmten Schwelle (TH&sub1;) liegt, wobei die Diversitysteueranordnung (34, 36) die Such nach einer anderen Antenne startet, wenn die ermittelte Bitfehlerrate (BER) mit aufeinander folgend ermittelten Bitfehlerraten zunimmt.

9. Digitales Funkkommunikationssystem (1) nach Anspruch 8, wobei die Suchfrequenz auf die vorbestimmte maximale Frequenz (MAX) gesetzt wird, wenn die ermittelte Bitfehlerrate einen vorbestimmten maximalen Wert (TH2) übersteigt.

10. Digitales Funkgerät (3) zur Verwendung in einem digitalen Funkkommunikationssystem (1), wobei dieses Funkgerät wenigstens zwei Antennen (a1, a2, a3) und einen einzigen Empfänger (31) aufweist, der über eine Antennenselektionsschalteinrichtung (30) mit den Antennen (a1, a2, a3) gekoppelt ist, und wobei dieses Funkgerät eine Diversitysteueranordnung (34, 36) zur Diversitysteuerung der Antennenschalteinrichtung (30) auf Basis wenigstens eines gemessenen Empfangsparameters aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkgerät (3) einen Fehlerkorrekturdecoder (32) umfasst, der mit dem Empfänger (31) gekoppelt ist und dass die Diversitysteueranordnung (34, 36) vorgesehen ist zum Durchführen einer Suche nach einer besseren Antenne oder einer besseren Antennenkombination, wobei innerhalb einer Zeitperiode, die einer Fehlerkorrekturmöglichkeit des Fehlerkorrekturdecoders (32) entspricht, der Empfang an einer aktuellen Antenne unterbrochen wird um nach anderen Antennen zu suchen um zu versuchen, eine bessere Empfangsantenne zu finden.

11. Digitaler Lautsprecher (40) mit einem Audio-Verstärker (47) und wenigstens einem Lautsprecher (44), dadurch gekennzeichnet, dass er (40) ein digitales Funkgerät (3) umfasst, das mit dem Audioverstärker (47) gekoppelt ist, wobei das digitale Funkgerät (3) wenigstens zwei Antennen (a1, a2, a3) und einen einzigen Empfänger (31) aufweist, der über eine Antennenselektionsschalteinrichtung (30) mit den Antennen (a1, a2, a3) gekoppelt ist, und wobei er eine Diversitysteueranordnung (34, 36) zur Diversitysteuerung der Antennenschalteinrichtung (30) auf Basis wenigstens eines gemessenen Empfangsparameters aufweist, wobei das Funkgerät (3) weiterhin einen Fehlerkorrekturdecoder (32) umfasst, der mit dem Empfänger (31) gekoppelt ist und dass die Diversitysteueranordnung (34, 36) vorgesehen ist zum Durchführen einer Suche nach einer besseren Antenne oder einer besseren Antennenkombination, wobei innerhalb einer Zeitperiode, die einer Fehlerkorrekturmöglichkeit des Fehlerkorrekturdecoders (32) entspricht, der Empfang an einer aktuellen Antenne unterbrochen wird um nach anderen Antennen zu suchen um zu versuchen, eine bessere Empfangsantenne zu finden.