DE69637192T2

DE69637192T2 - Differentialempfänger für Direktsequenzspreizspektrumsignale

Info

Publication number: DE69637192T2
Application number: DE69637192T
Authority: DE
Inventors: Bernard Piaget; Charles Fort; Patrick Le Masson
Original assignee: Xantima LLC
Current assignee: XANTIMA LLC, LAS VEGAS, NV, US
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: DE69637192D1; FR2742281B1; EP0778678A1; EP0778678B1; CA2192052A1; FR2742281A1; US5870425A; EP0778678B8

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Differentialempfänger für Signale mit Spektrumspreizung mittels Direktsequenz.
Stand der Technik
Die Technik der Spektrumspreizung wird seit vielen Jahren im militärischen Funkverkehr verwendet, hauptsächlich weil sie es ermöglicht, diskrete Verbindungen zu erstellen, die schwer abzuhören und störungssicher sind. Zwei Spreiztechniken werden herkömmlicherweise verwendet: Spektrumspreizung mittels Frequenzsprung und Spektrumspreizung mittels Direktsequenz.
Die Spektrumspreizung mittels Frequenzsprung findet im militärischen Bereich Anwendung. Sie besteht darin, die Trägerfunkfrequenz so oft wie möglich zu ändern (bis zu mehreren Hundert Malen pro Sekunde) nach einem Gesetz, das nur befreundeten Empfängern bekannt ist. Dieses Gesetz, das durch eine oder mehrere Pseudo-Zufallssequenzen gesteuert wird, bildet den Zugangscode für die Verbindung.
Diese Technik erfordert die Verwendung von agilen Frequenz-Synthesizern. Sie ist folglich kostspielig und findet nur wenig Anwendung im zivilen Bereich.
Die andere Technik, die Technik der Spektrumspreizung mittels Direktsequenz (oder abgekürzt DSSS für "Direct Sequence Spread Spectrum") besteht darin, das zu sendende Signal, dessen Spektralband B_S ist, in ein Signal umzuwandeln, das die Eigenschaften eines weißen Rauschens aufweist, mit einem sehr viel breiteren Spektralband B_ES. Diese Durchführung der Spreizung erfolgt durch Multiplizieren der zu übertragenden Nachricht durch eine aus Bits gebildete Pseudozufallssequenz, die die Werte +1 oder –1 annehmen können. Wenn T die Periode der zu übertragenden Informationselemente und T_C die Dauer eines Bits der Pseudozufallssequenz (auch als Chip bezeichnet) ist, kann man eine grundlegende Größe der Modulation mit Spektrumspreizung, und zwar die Verarbeitungsverstärkung N, durch die folgende Beziehung definieren: N = (T/TC) = (BES/BS).
Diese Verarbeitungsverstärkung kann je nach Fall zwischen 10 und mehreren Zehntausend variieren, wobei die gängigen Werte im Funkverkehr niemals 1000 übersteigen.
Um die Information wiederfinden zu können, muss der Empfänger eine Korrelation zwischen der empfangenen Nachricht und einer Pseudozufallssequenz durchführen, die identisch mit derjenigen ist, die verwendet wurde, um die Spreizung durchzuführen. Dem Empfänger muss diese Sequenz folglich bekannt sein, die den Zugriffschlüssel für die gesendete Nachricht bildet. Zwei unabhängige Nachrichten können unter Verwendung des gleichen Frequenzbandes und zweier orthogonaler Sequenzen, das heißt, zweier Sequenzen mit niedrigen Interkorrelationskoeffizienten übertragen werden.
Die Vorteile der Technik der Spektrumspreizung mittels Direktsequenz, die am häufigsten betont werden, sind die Folgenden:

– Das gleiche Frequenzband kann von den Systemen, die eine Schmalbandmodulation verwenden, und von den Systemen, die Spektrumspreizung verwenden, geteilt werden. Bei ersteren wird man lediglich einen leichten Anstieg des Umgebungs-Funkrauschens feststellen, da die Spreizsequenzen die spektralen Eigenschaften eines Rauschens aufweisen, während bei den zweiten dank der Durchführung der Korrelation eine Unterdrückung der Schmalbandmodulationen erfolgen wird.
– Mehrere Verbindungen mit Spektrumspreizung können durch Verwendung von orthogonalen Pseudozufallssequenzen das gleiche Frequenzband teilen. Diese Technik (die als Mehrfachzugriff durch Codeteilung oder englisch als CDMA (Code Division Multiple Access) bezeichnet wird) ist leider schwer durchzuführen und erfordert eine Steuerung der gesendeten Leistung.
– Eine Übertragung mit Spektrumspreizung ist schwer abzufangen, da der Empfänger die Spreizsequenz kennen muss, um die Daten korrekt demodulieren zu können. Tatsächlich ist häufig eine teilweise Kenntnis der Sequenz ausreichend.
– Eine Übertragung mit Spektrumspreizung ist relativ sicher gegenüber Störsendern und Interferenzen, und dies umso mehr, je größer die Verarbeitungsverstärkung ist. Tatsächlich muss dieser Vorteil im Vergleich mit einer Schmalbandverbindung und in dem Fall einer zivilen Anwendung, wo nur die Interferenzen und nicht der Fall der schlecht gesinnten Störsender in Betracht gezogen werden müssen, ein wenig gedämpft werden. Indem das Band mit N multipliziert wird, wird nämlich eine im Durchschnitt N mal stärkere Rauschleistung aufgrund der Interferenzen abgefangen, als mit einer Verarbeitungsverstärkung unterdrückt wird, die gleich N ist, woraus ein Widerstand gegenüber diesen Interferenzen erfolgt, der nicht stärker ist, als bei den konventionellen Techniken.

Abgesehen von einer besseren Steuerung des Funkfrequenzspektrums (da diese Technik es ermöglicht, die gleichen Frequenzbänder zu teilen wie bestimmte Schmalbandemissionen), scheint die Spektrumspreizung mittels Direktsequenz nicht viele Trümpfe vorweisen zu können. Das Hauptinteresse dieser Technik tritt dann auf, wenn man das Verhalten dieser Modulation in den Funkkanälen in Gegenwart von Mehrwegen analysiert.
Die Technik der Spektrumspreizung mittels Direktsequenz findet Anwendung bei Funkübertragungen bei Kraftfahrzeugen, in lokalen drahtlosen Computernetzwerken in Unternehmen, bei der Übertragung von Daten im gewerblichen Bereich, und allgemeiner ausgedrückt bei allen Funkübertragungen innerhalb von Gebäuden.
Bei dieser Art von Umgebung erfolgt die Funkwellenausbreitung nach Mehrwegen durch das Einsetzen von Phänomenen der Reflexion (auf Wänden und Trennwänden), Diffraktion (auf Kanten) und der Diffusion. Ferner gibt es im allgemeinen Fall keinen direkten Weg zwischen dem Sender und dem Empfänger.
Diese Ausbreitung über Mehrwege induziert eine bestimmte Anzahl von parasitären Effekten, die die Übertragungsqualität verschlechtern und sie manchmal sogar unbenutzbar machen. Außer der starken Dämpfung des Funksignals bei seiner Ausbreitung (da es Trennwände durchdringen muss), treten die folgenden störenden Effekte auf:

a) Verbreiterung der Impulsantwort des Kanals. Dieser Effekt ist gekoppelt mit der Tatsache, dass alle Wege verschiedene Ausbreitungsdauern aufweisen, was einen Grenzwert des Informationsdatenflusses im Kanal mit sich bringt. Die Dauer des übertragenen Symbols muss sehr viel größer sein als diese Breite der Impulsantwort, um eine sinnvolle Fehlerquote zu erhalten.
b) Dämpfungen oder "Fadings", deren Ursprung eine destruktive vektorielle Summation des Signals auf der Empfangsantenne ist. Der Pegel des empfangenen Signals unterliegt folglich starken Schwankungen bei einer Verlagerung der Empfangsantenne. Diese Schwankungen kommen selbst bei Festantennen vor. Sie werden in diesem Fall von Bewegungen von Fahrzeugen oder Personal im Funkweg verursacht. Diese Dämpfungen verschlechtern selbstverständlich die Übertragungsqualität. Die auf herkömmliche Weise angewendeten Techniken zum Verbessern dieser Qualität sind so genannte Diversitätstechniken, die darin bestehen, mehrere Empfangsantennen zu verwenden. Die aus der Anwendung dieser Techniken resultierende Steigerung der Kosten führt dazu, dass sie hauptsächlich in militärischen Systemen verwendet werden.
c) Dopplerrauschen oder parasitäre Frequenzmodulation. Dieser Effekt ist umso störender, je niedriger der Datendurchlauf ist. Es handelt sich nicht um eine Frequenzverschiebung, sondern um ein Rauschen, da die Ankunftsrichtungen der verschiedenen Funkwege beliebig sind. Dieses Phänomen ist umso stärker, je höher die Funkfrequenz und die Geschwindigkeit der Fahrzeuge sind.

Bei diesem Funkkanal-Typ ermöglicht es die Technik der Spektrumspreizung mittels Direktsequenz mit differentieller Phasenmodulation, eine gute Übertragungsqualität sicherzustellen, unter dem Vorbehalt, dass einige Regeln befolgt werden, die die Modulationsparameter festlegen.
Diese Übertragungstechniken sind in zahlreichen Werken und Artikeln beschrieben. Genannt werden können zum Beispiel das Werk mit dem Titel "Spread Spectrum Communications" von Marvin K. SIMON et al., Computer Science Press, 1983, Band I, sowie die folgenden Artikel:

– "Design and experimental results for a direct-sequence spread-spectrum radio using differential phase shift keying modulation for indoor wireless communications", von M. KAVEHRAD et al., veröffentlicht in IEEE Journal an SAC, Band SAC 5, Nr. 5, Juni 1987, Seiten 815–823,
– "Performance of differentially coherent digital communications over frequency-selective fading channels", von F.D. GARBER et al., veröffentlicht in IEEE Trans an communications, Band 36, Nr. 1, Januar 1988, Seiten 21–31,
– "Direct-sequence spread spectrum with DPSK modulation and diversity for indoor wireless communications", von M. K. VAVEHRAD et al., veröffentlicht in IEEE Trans an communications, Band COM-35, Nr. 2, Februar 1987, Seiten 224–236.

Die angehängte 1 stellt einen bekannten Empfänger dar, der fähig ist, Signale mit Spektrumspreizung mittels Direktsequenz zu verarbeiten. Dieser Empfänger weist zunächst eine Hochfrequenzstufe mit dem Bezugszeichen E(RF), eine Frequenz-Änderungsstufe E(CF), eine Zwischenfrequenz-Stufe E(FI) und schließlich eine Basisband-Wiedergabestufe E(BB) auf.
Die Hochfrequenzstufe E(RF) weist eine Empfangsantenne 10, ein Filter 12, dessen Band gleich oder größer als BES ist, und einen Verstärker 14 auf. Die Frequenz-Änderungsstufe E(CF) weist einen lokalen Oszillator 16, der eine Frequenz F_OL ausgibt, und einen Mischer 18 auf. Letzterer gibt ein Signal mit einer Zwischenfrequenz FI aus, die das Ergebnis der Mischung der ankommenden Frequenz und der Frequenz des lokalen Oszillators 16 ist.
Die Zwischenfrequenzstufe E(FI) weist ein Filter 20, dessen Band immer gleich oder größer als B_ES ist, und einen Verstärker 22 auf, dessen Ausgang 24 mit einer Verstärkungssteuerungs-Schaltung 26 gekoppelt ist, dazu bestimmt, automatisch die Verstärkung des Verstärkers 22 derart anzupassen, dass die Leistung des Zwischenfrequenz-Signals beim Ausgang 24 konstant ist.
Die Stufe zur Wiedergabe des Basisbands E(BB) weist einen Korrelator 30 auf, der an seinem Ausgang ein Signal S1 ausgibt, welches das Ergebnis der Korrelation zwischen dem empfangenen Signal und der beim Senden verwendeten Spreizsequenz ist. Diese Stufe weist eine Verzögerungsleitung 32 auf, die ein Signal S2 ausgibt, das identisch mit S1 ist, jedoch um eine Dauer verschoben ist, die gleich der Periode der zu übertragenden Informationselemente ist. Die beiden Signale S1 und S2 werden anschließend zwei Verstärkern 34 und 36 zugeführt. Eine Schaltung zur Steuerung der Verstärkung 40 reguliert die Verstärkung der Verstärker 34 und 36. Da es sich bei der verwendeten Modulation um eine differentielle Phasenmodulation handelt, wird die Information von der Phasendifferenz zwischen den Signalen S1 und S2 getragen. Die Extraktion dieser Information erfolgt mit Hilfe des Multiplikators 38. Wenn das Signal am Ausgang dieser Schaltung positiv ist, sind S1 und S2 phasengleich. Wenn es negativ ist, sind sie außer Phase.
Die Basisbandstufe weist ferner ein Tiefpass-Filter 42, dessen Aufgabe es ist, die Oberschwingungen der Mischung zu unterdrücken, und einen Integrator 44 auf. Die Aufgabe dieses Integrators ist im Fall einer Mehrwegausbreitung von wesentlicher Bedeutung. In diesem Fall entspricht jedem Weg ein Korrelationspeak in S1 und S2, und folglich trägt jeder Weg Information. Der Integrator 44 summiert alle durch diese Wege transportierten Informationen. Er realisiert also die Durchführung der Verarbeitung der Diversität durch Wege.
Die Signale am Ausgang des Integrators 44 werden anschließend an eine Schaltung 46 für die Wiedergewinnung des Taktes und an zwei Vergleicher 48 und 50 adressiert. Eine Schaltung 52 zur Wiedergewinnung der Daten gibt schließlich die Daten D aus. Schließlich gibt es noch, wie bei der Mehrzahl der Datenübertragungs-Empfänger ein Modul zur Detektion und Korrektur der Übertragungsfehler 54.
Die Schaltung gibt schließlich auf einem Ausgang 56 die Daten (D) und auf einem anderen Ausgang 58 die Taktimpulse (H) aus.
Solch eine Empfängerschaltung ist in dem französischen Patent FR-A-2 696 298 beschrieben.
Diese Art von Empfänger weist Nachteile auf, obwohl er in einiger Hinsicht zufriedenstellend ist. Die Empfangsantenne erfasst nämlich neben dem Nutzsignal auch Störsignale oder Störemissionen, deren gesamtes oder teilweises Spektrum in dem Durchlassband der Verstärker der Hochfrequenzstufe und der Zwischenfrequenzstufe enthalten sind.
Diese Störungen können verschiedene schädliche Auswirkungen auf das Funktionieren des Empfängers haben:

– Sättigung der Verstärkerstufen,
– unzureichende Verstärkung des Signals durch Funktionsstörung der Schaltungen zur automatischen Verstärkungssteuerung,
– additives Rauschen beim Ausgang aus dem Korrelator.

In der Basisband-Wiedergabestufe realisiert die Durchführung von Multiplikation und Integration beim Korrelatorausgang eine Pseudo-Demodulation des so erzeugten additiven Rauschens. Das führt je nach den Störungen zu Fehlern auf dem wiedergegebenen binären Signal.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eben diese Nachteile zu beheben.
Darstellung der Erfindung
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die herkömmliche Zwischenfrequenzstufe E(FI) zu modifizieren, um eine Stufe zu implementieren, die aus mehreren Kanälen gebildet ist, wobei jeder der Kanäle einen Teil des Spektrums verarbeitet. Eine Summierungsstufe sammelt die von jedem der Kanäle bearbeiteten Signale, um das Signal mit seinem normalen Spektrum wiederherzustellen.
Jeder der Kanäle weist folglich ein Bandfilter gefolgt von mindestens einem Verstärker mit einstellbarer Verstärkung und Mittel zur automatischen Verstärkungssteuerung auf. Wenn P die von der herkömmlichen Zwischenfrequenzstufe ausgegebene Leistung ist, dann wird jeder der N Kanäle i der vorgeschlagenen Vorrichtung in einer ersten Annäherung eine Leistung p_i ausgeben, so dass
Mit diesem Mittel wird eine deutliche Verbesserung des Nutzsignal-Störungs-Verhältnisses bereitgestellt, und folglich eine deutliche Verringerung der Quote der Übertragungsfehler aufgrund von Störsignalen und Störungen.
Es wird angemerkt, dass das Prinzip der Verwendung eines mit einem Verstärker mit automatischer Verstärkungssteuerung gekoppelten Bandfilters bereits in verschiedenen Bereichen der Elektronik Anwendung findet.
Es existieren auch Vorrichtungen, die das Prinzip der Teilung eines Signals auf verschiedenen Kanälen mit Hilfe von Bandfiltern mit anschließender manueller Regulierung unabhängig von der Stufe jedes Kanals anwenden. Auf diese Weise können zum Beispiel Mehrkanal-Analysatoren gebildet werden. Es gibt auch Anordnungen, wo die Ausgangssignale jedes Kanals anschließend summiert werden, um ein einziges Signal wiederherzustellen, wie zum Beispiel in einem HiFi-Equaliser.
Bei der vorliegenden Erfindung werden auf dynamische und automatische Weise durch automatische Verstärkungssteuerung CAG die Leistungen p_i der Signale mehrerer Bänder i des Spektrums nach einem Gesetz der Verteilung der vorbestimmten Leistungen f(i) gleichzeitig unterworfen, wobei die Bänder mit Hilfe von N Bandfiltern getrennt werden, um anschließend ein einziges Leistungssignal
wiederherzustellen.
Es wird weiterhin angemerkt, dass die Erfindung in den besonderen Bereich der Spektrumspreizung mittels Direktsequenz fällt, so dass wenn eines der Bänder eine starke Störung aufweist und sich damit die Leistung seines verknüpften Nutzsignals verringert, die Information dennoch nicht verloren geht, da diese Information aus dem Grund der Spreizung über das gesamte Spektrum verteilt ist.
Genau ausgedrückt ist somit ein Differentialempfänger von Signalen mit Spektrumspreizung mittels Direktsequenz Ziel der Erfindung, aufweisend:

– eine Hochfrequenzstufe mit Empfangsmitteln und Verstärkermitteln,
– eine Frequenz-Änderungsstufe mit Mitteln um von der Hochfrequenz zu einer Zwischenfrequenz zu gelangen,
– eine Zwischenfrequenzstufe mit Filtermitteln und Verstärkermitteln,
– eine Basisbandstufe mit Mitteln zur Korrelation, zur differentiellen Demodulation, Integration und Wiedergabe der Daten,

– eine Schaltung zur Aufteilung des Ausgangssignals der Frequenz-Änderungsstufe in eine Vielzahl von N identischen Signalen,
– eine Vielzahl von N parallel angeordneten Wegen, wobei jeder Weg einen Eingang aufweist, der mit der Aufteilungsschaltung gekoppelt ist, jeder Weg ein Bandpass-Filter mit einem spezifischen Band aufweist, einen Teil des Spektrums des Zwischenfrequenzsignals besetzend, wobei die Gesamtheit der N Bänder der N Filter das Spektrum des Zwischenfrequenzsignals wiederherstellt, wobei jeder Kanal ferner nach dem Filter mindestens einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung und Mittel zum Einstellen der Verstärkung des oder der Verstärker aufweist, damit die verstärkte Leistung p_i des Kanals i einem vorbestimmten Gesetz der Leistungsverteilung entspricht,
– eine Summierungsschaltung mit N Eingängen, wobei jeder Eingang mit dem Ausgang eines der Kanäle und mit einem den Ausgang der Zwischenfrequenzstufe bildenden Ausgang gekoppelt ist.

In einer besonderen Ausführungsform ist das Gesetz der Leistungsverteilung f(i) ein Gesetz der Gleichverteilung, wobei die Leistungen p_i alle die gleichen und gleich P/N sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die bereits beschriebene 1 stellt das Blockdiagramm eines bekannten Empfängers dar.
2 zeigt die Struktur einer bekannten Zwischenfrequenzstufe.
Die 3A und 3B zeigen das Eingangssignal und das Ausgangssignal für die vorherige Schaltung.
4 zeigt eine Mehrweg-Stufe mit Zwischenfrequenz gemäß der Erfindung.
5 zeigt verschiedene Signale, nämlich das umfassende Eingangssignal (A), die Signale in jedem der Filterbänder (B, C, D), die Ausgangssignale jedes der Kanäle (E, F, G) und das wiederhergestellte Ausgangssignal (H).
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kanals gemäß der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
2 zeigt die klassische Anordnung einer Zwischenfrequenzstufe mit einem Bandpass-Filter 20, einem Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 22 und ein Mittel zur automatischen Steuerung der Verstärkung 26.
Das Filterband des Filters 20 entspricht der Breite des Spektrums des Nutzsignals. Das Filter 20 unterdrückt die außerhalb dieses Spektrums befindlichen Störungen. Die Verstärkung des Verstärkers ist durch die Leistung P der Gesamtheit des Ausgangssignals des Filters festgelegt. Das Nutzsignal und eine eventuelle im Inneren des Durchlassbandes des Filters enthaltene Störung werden auf die gleiche Weise verstärkt.
Die 3A und 3B zeigen den Verlauf der Spektren des Eingangssignals A und des Ausgangssignals P der herkömmlichen Anordnung in Gegenwart einer Störung 21 in dem Spektrum des Eingangssignals. Die Störung 21 findet sich im Vergleich mit dem Nutzsignal 23 im gleichen Verhältnis wieder, wie beim Eingang.
4 zeigt die Struktur der Zwischenfrequenzstufe gemäß der Erfindung. Diese Stufe weist zunächst eine Schaltung zur Aufteilung 19 mit einem Eingang A und N Ausgängen auf. Diese Stufe weist dann N Kanäle auf, jeder mit einem jeweiligen Bandpassfilter 20₁ , 20₂ , ..., 20_N , einem jeweiligen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 22₁ , 22₂ , ..., 22_N , jeweils Mittel zur Detektion der bereitgestellten Leistungsstufe 26₁ , 26₂ , ..., 26_N , wobei diese Mittel fähig sind, die Verstärkung der Verstärker einzustellen, damit die von jedem der Kanäle bereitgestellte Leistung gleich p_i ist. Die Schaltung weist ferner einen Summierer 27 mit N Eingängen, die mit den N Kanälen gekoppelt sind, und einem Ausgang, der die Gesamtleistung P ausgibt auf. Die Mittel 26₁ , 26₂ , ... können eine Anweisung aufweisen, um die mit dem Kanal i verknüpfte Leistung p_i mit der Anweisung festzulegen, sowie ein Mittel zur Steuerung der Verstärkung. In einer besonderen Ausführungsform können die Anweisungen gleich sein.
Die Filterbänder 20₁ , 20₂ , ..., 20_N , sind symbolisch in jedem Filter unter den Bezugszeichen B₁, B₂, ..., B_N dargestellt. Man kann erkennen, dass sie im Verhältnis zu einander verschoben sind. Gemeinsam stellen sie das gesamte Band des Spektrums des Zwischenfrequenzsignals wieder her.
5 stellt die Formen und Amplituden der verschiedenen Signale dar und ist in Bezug auf den Stand der Technik mit den 3A und 3B zu vergleichen. 5 entspricht dem besonderen Fall, wo die Stufe nur drei Kanäle aufweist. Der Teil A der Figur zeigt das Eingangssignal mit einer Störung 21 und einem Nutzsignal 23. Die Teile B, C und D zeigen das Signal in den drei Bändern B₁, B₂, B₃ beim Eingang der Kanäle. Die Teile E, F und G zeigen die Signale beim Ausgang der drei Kanäle. Der Teil H schließlich zeigt das beim Ausgang des Summierers wiederhergestellte Signal.
Der Vorteil des Empfängers der Erfindung wird bei dem Ausgangssignal deutlich, wo das Verhältnis der Störung zu dem Nutzsignal verringert ist. Dies wird durch den ersten Kanal realisiert, der den Teil des Spektrums verarbeitet, wo sich die Störung befindet. Die Störung wird von der Stufendetektionsschaltung dieses Kanals erfasst. Diese reagiert dann, indem die Verstärkung des zugehörigen Verstärkers verringert wird. Damit erhält man beim Ausgang dieses Kanals ein Signal mit einer Gesamtleistung, die jedem der Signale der anderen Kanäle entspricht. Nach der Summierung der drei Kanäle erhält man dann ein Gewicht von zwei für die nicht gestörten Teile des Spektrums und ein Gewicht von eins für den gestörten Teil. Das Nutzsignal-Störungs-Verhältnis steigt, wodurch ein besseres Funktionieren der folgenden Stufen gewährleistet wird.
6 stellt eine besondere Ausführungsform eines Kanals gemäß der Erfindung dar. Dieser Kanal weist auf: einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 80, eine Filterzelle 82, einen Verstärker mit fester Verstärkung 84, eine andere Filterzelle 86, einen anderen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 88, noch eine andere Filterzelle 90, einen anderen Verstärker mit fester Verstärkung 92, noch einen weiteren Verstärker mit fester Verstärkung 96, einen Separator 98 mit einem Eingang und zwei Ausgängen, wobei der eine, 99, mit dem Ausgang des Kanals gekoppelt ist, und der andere, 100, mit einer Schaltung 102 zur Stufendetektion gekoppelt ist, eine Referenzschaltung 104, einen Vergleicher 106, der die Verstärkung der Verstärker 80 und 88 steuert. Der Eingang dieses Kanals ist mit einem Ausgang der Separator-Schaltung gekoppelt, und der Ausgang des Kanals ist mit dem Eingang des Summierers gekoppelt.
Der Verstärker mit fester Verstärkung 84 kann eine Verstärkung von 12 dB aufweisen, und die anderen Verstärker mit fester Verstärkung 92 und 96 können Verstärkungen von 22 dB aufweisen.
Die Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 80 und 88 können eine Verstärkung aufweisen, die zwischen –15 dB und 12 dB variiert.
Die Verstärker können integrierte NEC μPC 2711 Schaltungen sein. Der Summierer kann eine Mini Circuit PSC 3-1W Schaltung sein. Der Vergleicher kann eine LM 324 Schaltung sein. Die Filterzellen können durch Induktivitäten und Kondensatoren realisiert werden.
Der Anmelder hat einen Empfänger des beschriebenen Typs mit einem gespreizten Signal mit einer Rate von 256 kbit/s mit Sequenzen von 255 Elementen ("Chips") realisiert. Die Frequenz der Trägerwelle betrug 2450 MHz. Die Zwischenfrequenz betrug 261,12 MHz.
Um die Leistungen eines erfindungsgemäßen Empfängers im Vergleich zu einem herkömmlichen Empfänger zu untersuchen, kann wie folgt vorgegangen werden. Auf der Höhe des Eingangs der Zwischenfrequenzstufen werden Störungen eingeleitet, was einer Einleitung auf der Höhe des Hochfrequenzsignals entspricht. Zum Beispiel wird das Zwischenfrequenzsignal durch Zugabe eines Störsignals gestört, das aus einem frequenzmodulierten Signal besteht (wobei der Träger sukzessive die Werte 220 MHz, 260 MHz und 300 MHz annimmt, Modulationstiefe 500 kHz, Modulationsfrequenz 20 kHz). P ist die durch einen herkömmlichen Empfänger im Augenblick des Auftretens von Wiedergabefehlern maximal zulässige Stufe des Störsignals. Für einen Empfänger gemäß der Erfindung wird festgestellt, dass die ersten Fehler für ein Störsignal der Stufe P+12 dB mit einem Träger bei 260 MHz, P+35 dB mit einem Träger bei 300 MHz und P+38 dB mit einem Träger bei 220 MHz auftreten.

Claims

Differentialempfänger für Signale mit Spektrumspreizung mittels Direktsequenz, aufweisend: – eine Hochfrequenzstufe (E(RF)) mit Empfangsmitteln (10) und Verstärkermitteln (14), – eine Frequenz-Änderungsstufe (E(CF)) mit Mitteln (16, 18) um von der Hochfrequenz (RF) zu einer Zwischenfrequenz (FI) zu gelangen, – eine Zwischenfrequenzstufe (E(FI)) mit Filtermitteln und Verstärkermitteln, – eine Basisbandstufe (E(BB)) mit Mitteln zur Korrelation (30), zur differentiellen Demodulation (34, 36, 38, 40, 42), Integration (44) und Wiedergabe der Daten (46, 48, 50, 52, 54), wobei dieser Empfänger dadurch gekennzeichnet ist, dass die Zwischenfrequenzstufe (E(FI)) aufweist: – eine Schaltung (19) zur Aufteilung des Ausgangssignals der Frequenz-Änderungsstufe in eine Vielzahl von N identischen Signalen, – eine Vielzahl von N parallel angeordneten Wegen, wobei jeder Weg einen Eingang aufweist, der mit der Aufteilungsschaltung (19) gekoppelt ist, jeder Weg einen Bandpass-Filter (20₁ , 20₂ , ..., 20_N ) mit einem spezifischen Band (B₁, B₂, ..., B_N) aufweist, einen Teil des Spektrums des Zwischenfrequenzsignals besetzend, wobei die Gesamtheit der N Bänder der N Filter (B₁, B₂, ..., B_N) das Spektrum des Zwischensignals wiederherstellt, wobei jeder Weg ferner nach dem Filter mindestens einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung (22₁ , 22₂ , ..., 22_N ), und Mittel (26₁ , 26₂ , ..., 26_N ) aufweist, damit die verstärkte Leistung (p_i) des Wegs einem vorbestimmten Gesetz der Leistungsverteilung (f(i)) entspricht, – eine Summierungsschaltung (27) mit N Eingängen, wobei jeder Eingang mit dem Ausgang eines der Wege und mit einem den Ausgang der Zwischenfrequenzstufe bildenden Ausgang gekoppelt ist.
Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (26₁ , 26₂ , ..., 26_N ) zur Anpassung der Verstärkungen der Verstärker (22₁ , 22₂ , ..., 22_N ) jeweils von einer Schaltung zur Stufendetektion (102), einer ein Anweisungssignal ausgebenden Schaltung (104) und einem mit der Schaltung zur Stufendetektion (102) und der Anweisungsschaltung (104) gekoppelten Vergleicher (106) gebildet sind, wobei die Vergleichsschaltung auf die Verstärkung des Verstärkers (80, 88) wirkt.
Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (26₁ , 26₂ , ..., 26_N ) zur Anpassung der Verstärkungen der Verstärker (22₁ , 22₂ , ..., 22_N ) fähig sind, die Leistung zwischen allen Wegen auf gleiche Weise zu verteilen.