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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Empfänger
zur Detektion von Funksignalen, die Daten enthalten, und zum Wiedererlangen
von Daten, die von den Funksignalen übertragen werden.
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Daten werden in Funkübertragungssystemen übertragen,
indem Maßnahmen
durchgeführt werden,
um Funksignale mit Signalen zu modulieren, welche die zu übertragenden
Daten darstellen. Um die Funkübertragungssysteme
mit Mitteln zu versehen, die das zugewiesene Funkfrequenzspektrum optimal
ausnutzen, wird das Funksignal gemäß eines bandbreiteeffizienten
Modulationsschemas moduliert. Danach werden die modulierten Signale
aufwärts
konvertiert und auf einem Funkfrequenzträger übertragen, der im zugewiesenen
Spektrum liegt.
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Um die Daten, die das Funksignal
trägt,
wiederzuerlangen, muß ein
Empfänger,
der im Funkübertragungssystem
arbeitet, mit Mitteln zur Erfassung und Nachführung der Trägerfrequenz
des modulierten Funksignals versehen sein. Danach arbeitet der Empfänger gemäß der erfaßten Trägerfrequenz und
mit dem Modulationsschema, um das Funksignal zu demodulieren und
es in eine Basisbandrepräsentation
der übertragenen
Daten abwärts
zu wandeln. Um die Daten aus dem Basisbandsignal wiederzuerlangen,
muß der
Empfänger
darüber
hinaus mit Mitteln zur Detektion und Wiedererlangung des Zeichentimings
einer Abfolge von Zeichen versehen sein, die die Daten darstellen,
die von dem Funksignal übertragen
werden.
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Bekannte Funkübertragungssysteme arbeiten
mit Synchronisationssignalen, die als Teil der datenenthaltenden
Funksignale übertragen
werden und die dazu dienen, eine Timingreferenz der Zeichen zu liefern,
aus der die Abfolge der Zeichen, die die Daten darstellen, wiedererlangt
werden kann. Der Empfänger
der Funksignale arbeitet deshalb so, daß er die Synchronisationssignale
erfaßt,
aus denen die Timingreferenz der Zeichen wiedererlangt wird. Die
Timingreferenz der Zeichen wird danach verwendet, um die Basisbandsignale
abzutasten, wobei die Abtastwerte die Abfolge der Zeichen darstellen,
die zu den übertragenen
Daten gehören.
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Die Patentschrift WO 95/19671 [ISAKSSON] offenbart
ein Verfahren zur Synchronisation bei OFDM-Modulation. Digitale
Audioübertragung
(DAB) ist ein bekanntes Übertragungssystem,
bei dem ein Synchronisationssignal zusammen mit Daten, die von Funkübertragungssignalen übertragen
werden, gesendet und entsprechend eines Modulationsschemas, das
durch einen DAB-Standard gegeben ist, moduliert werden. Das DAB-System
dient dazu, Mittel zur Übertragung
digitaler Übertragungssignale
mit hoher Bandbreite zur Verfügung
zu stellen, um Musik mit hoher Wiedergabetreue und Unterhaltungsprogramme
zu liefern. Um digitale Übertragungskanäle mit hoher
Bandbreite zur Verfügung
zu stellen, ist das DAB-System mit einem OFDM-Modulationsschema versehen,
das so arbeitet, daß es
die digitale Information auf mehrere gleichzeitig übertragene
Trägerfrequenzsignale
moduliert und bei dem ein Synchronisationssignal zusammen mit den
vom System übertragenen
Daten zur Verfügung
gestellt wird. Ein Empfänger
zur Detektion und Demodulation von Funksignalen, die in Übereinstimmung
mit dem DAB-System übertragen
werden, muß deshalb
mit Mitteln zur Wiedererlangung und zum Nachführen einer Trägerfrequenz
des DAB-Funksignals und Mitteln zur Detektion und Wiedererlangung
des Synchronisationssignals ausgestattet sein, wodurch dem Empfänger das
Zeichentiming der Zeichenabfolge, die die Digitalinformation darstellt,
zur Verfügung
gestellt wird.
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Empfänger zur Detektion und Wiedererlangung
der Informationsübertragung
eines DAB-Systems werden benötigt,
um eine genaue und stabile Referenz zur Demodulierung und zur Abwärtskonvertierung
des Funkfrequenzsignals zu liefern. Diese Anforderung ist ziemlich
hart, da die mehreren Trägersignale
im OFDM-Modulationsschema nur um 1 kHz getrennt sind und so moduliert
werden, daß sie innerhalb
eines Frequenzbandes von 1,536 MHz übertragen werden können, wodurch
es nötig
ist, daß ein
Empfänger
zur Demodulation und zur Abwärtswandlung
der DAB-Signale in ein Zwischenfrequenzsignal mit einer sehr genauen
und stabilen Referenz und mit Mitteln zur Nachführung des Phasenversatzes des
Trägers
ausgestattet ist. Darüber
hinaus muß ein
Empfänger
für DAB-Signale
mit einer genauen und stabilen Timingreferenz zur Aufnahme einer Zeichenabfolge
der DAB-Funksignale gemäß den Synchronisationssignalen,
die von den Funksignalen geliefert werden, versehen sein.
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Um ein genaues Referenzsignal zur
Nachführung
und zur Abwärtswandlung
der Funksignale und zur Wiedererlangung des oben erwähnten Zeichentimings
zu liefern, sind bekannte Empfänger
mit spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren ausgestattet. Solche
spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren sind teuer und fallen
von Zeit zu Zeit aus. Darüber
hinaus sind bekannte Empfänger
mit einem spannungsgesteuerten Oszillator zur Abwärtswandlung
des Funksignals in ein Zwischenfrequenzsignal und mit einem weiteren
spannungsgesteuerten Oszillator zur Erzeugung des Aufnahmetimingsignals ausgestattet.
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Um ein Funksignal, das auf eine sehr
genau erzeugte Trägerfrequenz
moduliert wurde, wobei der Frequenzwert durch eine beträchtliche
Anzahl von signifikanten Stellen dargestellt wird, zu erfassen und zurückzugewinnen,
muß ein
Empfänger
zur Wiedererlangung des Funksignals mit einer Referenzfrequenz mit
entsprechender Genauigkeit versehen sein. Beispielsweise beträgt die Trägerfrequenz
für ein
DAB-System 225,648 MHz. Bekannte Anordnungen zur Erzeugung eines
solchen sehr genauen Signals erfordern darüber hinaus den Gebrauch von
teuren Bauteilen, wie z. B. spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, Empfänger
zur Detektion und Wiedererlangung von Daten, die von Funksignalen übertragen werden,
vorteilhaft zu gestalten.
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Ein Empfänger zur Detektion und Wiedererlangung
digitaler Daten, die durch eine Zeichenabfolge, die von Funksignalen übertragen
werden, dargestellt sind, wobei die Funksignale mit Synchronisationsinformation,
die zu einem Zeichen-Timing
der Zeichenabfolge gehört,
versehen sind, wobei der Empfänger
einen Demodulator zur Abwärts-Wandlung und
Demodulation des Funksignals unter Steuerung eines Taktsignals umfaßt, dadurch
gekennzeichnet ist, daß der
Demodulator so arbeitet, daß er
Frequenzfehler-Daten in Abhängigkeit
des demodulierten Funksignals in Kombination mit dem Taktsignal erzeugt
und daß er
Timingfehler-Daten in Abhängigkeit
von der Synchronisationsinformation aus dem Zeichen-Timing und in
Kombination mit dem Taktsignal erzeugt, und eine numerisch steuerbare
Skalierungsschleife umfaßt,
die mit Mitteln zur im wesentlichen kontinuierlichen Anpassung des
Skalierungsverhältnisses
versehen ist, die verwendet werden, das Taktsignal in Abhängigkeit
von adaptiven Fehlerdaten, die von einem numerischen Fehlerfilter
in Abhängigkeit
von der Frequenz geliefert werden, und den Timingfehler-Daten in
Kombination mit einem im wesentlichen festen Frequenzreferenzsignal
zu erzeugen, wodurch der Empfänger
mit Mitteln zur Wiedererlangung der Daten versehen ist.
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Die numerisch steuerbare Skalierungsschleife
kann ein Phasen-Frequenz-Detektormittel,
das im Betrieb ein Phasenfehler-Signal entsprechend einer Phasendifferenz
zwischen dem festen Frequenzreferenzsignal und einem dazu übertragenen
Rückführungssignal
erzeugt, und einen spannungsgesteuerten Oszillator umfassen, der
mit dem Phasen-Frequenz-Detektor verbunden ist und der das Taktsignal in
Abhängigkeit
des Phasenfehler-Signals erzeugt, wobei das Taktsignal an einen
selektiv steuerbaren Skalierer angelegt ist, wobei der selektiv
steuerbare Skalierer im Betrieb das Rückführungssignal erzeugt, das das
durch die adaptiven Fehlerdaten geteilte Taktsignal darstellt.
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Die numerisch steuerbare Skalierungsschleife
arbeitet so, daß das
Skalierungsverhältnis
des Taktsignals im wesentlichen kontinuierlich angepaßt wird,
wodurch das Rückführungssignal
entsprechend einem Phasenfehler zwischen dem Rückführungssignal und dem Referenzsignal
kontinuierlich angepaßt
wird. Der Phasenfehler liegt an dem spannungsgesteuerten Oszillator
an, der dazu dient, das Taktsignal zu erzeugen. Die numerisch steuerbare
Skalierungsschleife wird dadurch mit Mitteln zum kontinuierlichen
Anpassen der Frequenz des Taktsignals entsprechend der adaptiven
Fehlerdaten, die von dem numerischen Fehlerfilter in Abhängigkeit
der Frequenz- und Timingfehlerdaten erzeugt werden, versehen.
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Die numerisch steuerbare Skalierungsschleife
kann darüber
hinaus ein Tiefpaßfilter
umfassen, das zwischen den Phasenfehler-Detektor und den spannungsgesteuerten
Oszillator geschaltet ist, wobei das Tiefpaßfilter so arbeitet, daß es einen
Mittelwert des Phasenfehlersignals, das an den spannungsgesteuerten
Oszillator angelegt ist, liefert. Der spannungsgesteuerte Oszillator
kann ein spannungsgesteuerter LC-Oszillator sein. Der selektiv steuerbare
Skalierer kann ein selektiv steuerbarer Teiler sein.
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Indem innerhalb der Rückführungsschleife ein
Tiefpaßfilter
zur Gewinnung des Taktsignals vorgesehen ist, werden Schwankungen,
die durch die kontinuierliche Anpassung des schaltbaren Teilers erzeugt
werden, entfernt, da die Schwankungen, die durch solche Wechsel
des Teilers erzeugt werden, nur bei hohen und nicht bei niedrigen
Frequenzen vorhanden sind.
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Der Empfänger kann darüber hinaus
eine Teilereinheit umfassen, die so arbeitet, daß sie ein Demodulationssignal
erzeugt, das durch entsprechendes Skalieren des Taktsignals eine
gewünschte Frequenz
aufweist, wobei das Demodulationssignal an den Demodulator übertragen
wird und dazu dient, eine Referenz zur Demodulation der empfangenen Funksignale
zu liefern.
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Das den numerischen Fehler erzeugende Filter
kann ein unbegrenztes Impulsantwortfilter und ein Nur-Fehler-Filter
sein, so daß die
adaptiven Fehlerdaten an den selektiv steuerbaren Teiler angelegt werden,
der so arbeitet, daß er
das Taktsignal bei einem vorherbestimmten Wert aufrechterhält.
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Der Empfänger zur Wiedererlangung der
digitalen Information, die von einem Funksignal übertragen wird, ist mit einem
Referenzsignal mit einer festen Referenzfrequenz versehen, die an
eine Seite eines Phasen-Frequenz-Detektors angelegt ist. Der Phasen-Frequenz-Detektor
bildet einen Teil der numerisch steuerbaren Teilungsschleife und
arbeitet so, daß er
den spannungsgesteuerten LC-Oszillator steuert. Das Signal am Ausgang
des spannungsgesteuerten LC- Oszillators
ist auf einen selektiv steuerbaren Teiler zurückgeführt, der das Signal am Ausgang
des spannungsgesteuerten LC-Oszillators teilt, um ein Rückführungssignal
zu liefern, das an die andere Seite des Phasen-Frequenz-Detektors angelegt ist.
Der Phasen-Frequenz-Detektor dient deshalb dazu, die Frequenz des
Taktsignals am Ausgang des spannungsgesteuerten LC-Oszillators aufrechtzuerhalten,
wobei die Frequenz so eingerichtet ist, daß sie die gewünschte Frequenz
ist, so daß die
heruntergeteilte Signalfrequenz des Taktes, der an die andere Seite
des Phasen-Frequenz-Detektors angelegt ist, im wesentlichen mit
gleicher Phase wie das Referenzsignal aufrechterhalten wird. Indem
die adaptiven Fehlerdaten so eingerichtet werden, daß sie durch
die Filtermittel zum Erzeugen des numerischen Fehlers entsprechend
der Frequenz- und Timingfehler konstant angepaßt werden, kann ein sehr genaues
Taktsignal des gewünschten
Frequenzwertes auf mehrere signifikante Stellen von einem ziemlich preisgünstigen
Referenzoszillator und einem spannungsgesteuerten Oszillator abgeleitet
werden. Zwar ist der augenblickliche Wert der gewünschten
Taktfrequenz eine ganze Zahl, indem jedoch die adaptiven Fehlerdaten
entsprechend der Frequenz- und Timingfehler kontinuierlich angepaßt werden,
weist der kurzfristige Mittelwert des Taktsignals eine Frequenz auf,
die sich bis zur gewünschten
Genauigkeit erstreckt. Darüber
hinaus wird eine Frequenz des Referenzsignals, das zur Demodulation
und Abwärts-Wandlung
der empfangenen Funksignale verwendet wird, entsprechend einer Zeichen-Timingrate nachgeführt, die
entsprechend den durch die Funksignale übertragenen Synchronisationssignalen
geliefert wird.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben, wobei die Zeichnungen folgendes zeigen:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers
zum Betrieb in einem DAB-System;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Demodulators für OFDM-Signale; und
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Filter zur Erzeugung eines numerischen Fehlers.
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Wie oben erwähnt, muß ein Empfänger zur Detektion und Wiedererlangung
von DAB-Funksignalen mit einer Referenzfrequenz zum Nachweis der OFDM-Funksignale ausgestattet
sein. Die OFDM-Signale umfassen mehrere Trägerfrequenzsignale, bei denen
digitale Daten auf jedes Trägersignal
moduliert sind. Der Abstand dieser Trägerfrequenzsignale ist ziemlich
klein. Im Fall der DAB ist dies in der Größenordnung von einem Kilohertz,
wobei die Trägerfrequenz
225,648 MHz mit einer Bandbreite von 1,536 MHz ist. Deshalb muß das Referenzsignal
eine Genauigkeit von ungefähr
einem Kilohertz haben, so daß die
vielen Trägersignale
zurückgewonnen
werden können.
Um die digitalen Daten, die als eine Abfolge von digitalen Zeichen
dargestellt sind, wiederzuerlangen, muß darüber hinaus der Abtastpunkt
des Zeichentimings festgesetzt werden, bei dem die Abtastwerte dieser
Zeichenabfolge an einem im wesentlichen optimalen oder nahezu optimalen
Punkt aufgenommen werden. Auf diese Weise überträgt das DAB-System diese Zeichentiminginformation, wie
oben erwähnt
wurde.
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Ein Empfänger, der mit Mitteln zur Detektion und
Wiedererlangung von DAB-Signalen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung versehen ist, ist in 1 gezeigt. In 1 dient eine Antenne 1 dazu,
ein Funksignal zu erfassen, das an ein RF-Glied 2 weitergereicht
wird. Das RF-Glied 2 dient dazu, das Funksignal in ein
Zwischenfrequenzsignal, das bei 2,048 MHz zentriert ist, entsprechend
eines Referenzsignals, das von einem Eingang des RF-Gliedes 2 auf
einer Leitung 3 geliefert wird, abwärts zu wandeln. Das Zwischenfrequenzsignal
wird danach in einen digitalen Bereich von einem Analog-Digital-Wandler 4 gewandelt,
der dazu angeschlossen ist und der digitale Abtastwerte des Zwischenfrequenzsignals
liefert, die danach an eine Demodulatorstufe 5 angelegt
werden. Danach wird das Signal an einen DQPSK-Demodulator 6 angelegt,
der dazu dient, jede der vielen Trägerfrequenzsignale zu demodulieren,
und danach werden die Signale an einen Demultiplexer 7 übertragen.
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Um die Frequenz und um das Zeichentiming der
empfangenen DAB-Signale wiederzuerlangen, wird ein Referenzsignalgenerator 9 zur
Verfügung gestellt,
der ein Signal mit einer festen Frequenz erzeugt, das an die eine
Seite eines Phasen-Frequenz-Detektors 10 angelegt
wird. Die Frequenz des festen Frequenzsignals weist einen nominalen
ganzzahligen Wert von 250 kHz auf und kann deshalb von einem kostengünstigen
Kristalloszillator 8 und einem festen Teiler 11 geliefert
werden. An den Phasen-Frequenz-Detektor 10 wird darüber hinaus über die
Leitung 12 ein Rückführungssignal
eines steuerbaren Teilers 13 angelegt. Ein Ausgang des
Phasen-Frequenz-Detektors liegt über
einem Tiefpaßfilter 15 an einem
spannungsgesteuerten LC-Oszillator 14 an, wobei ein Ausgang
des LC-Oszillators
mit einem Eingang einer Teilerkette 17 und eines ersten
Eingangs des steuerbaren Teilers 13 verbunden ist. Der
steuerbare Teiler 13 und der spannungsgesteuerte LC-Oszillator 14 bilden
in Kombination mit dem Phasen-Frequenz-Detektor 10 eine numerisch
steuerbare Skalierungsschleife, die im Betrieb ein Taktsignal am
Ausgang des spannungsgesteuerten LC-Oszillators erzeugt, das von
der Frequenz des Referenzsignals abgeleitet ist, das an den ersten
Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 14 angelegt
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
weist das Referenzsignal eine Frequenz von 250 kHz auf, aus dem ein
genaues Taktsignal mit einer Frequenz von 49,132 MHz erzeugt wird.
Um dies zu erreichen, teilt der steuerbare Teiler 13 im
Betrieb das Taktsignal durch eine adaptive Fehlerzahl, die in diesem
Fall 196,608 ist. Da jedoch nur eine Division durch eine ganze Zahl
möglich
ist und um die gewünschte
Genauigkeit zu erreichen, teilt im Betrieb der selektiv steuerbare
Teiler die Taktsignalfrequenz durch eine kontinuierlich adaptierte
Größe zwischen
192 und 200, die aber so eingerichtet ist, daß der kurzfristige Mittelwert
der Wirkung des steuerbaren Teilers 13 ist, das Taktsignal
durch die gewünschte
Zahl 196,608 zu teilen. Deshalb weist das Phasenfehlersignal, das von
dem Phasen-Detektor 10 an den spannungsgesteuerten Oszillator 14 angelegt
wird, einen Schwankungsbestandteil auf, da der selektiv steuerbare
Teiler dazu dient, daß Teilerverhältnis kontinuierlich
zu verändern.
Diese Schwankungen sind jedoch nur in dem hochfrequenten Bestandteil
des Phasenfehlersignals enthalten und deshalb sind die Schwankungen im
wesentlichen beseitigt, indem das Phasenfehlersignal so angeordnet
ist, daß es
ein Tiefpaßfilter 15 passiert,
bevor es an den spannungsgesteuerten Oszillator 14 angelegt
wird.
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An den zweiten Eingang des steuerbaren Teilers 13 ist
ein Fehlersignal angeschlossen, das von einer Filteranordnung 16 erzeugt
wird, die einen numerischen Fehler erzeugt. Die Fehlerfilteranordnung 16 dient
dazu, die adaptive Fehlerzahl zu erzeugen, die an den Eingang des
steuerbaren Teilers 13 angelegt wird, der dazu dient, das
Teilerverhältnis zu ändern, durch
das das Taktsignal am Ausgang des spannungsgesteuerten LC-Oszillators 14 geteilt
wird, um das Rückführungssignal
zu erzeugen, das über die
Leitung 12 an den Phasen-Frequenz-Detektor angelegt wird.
Das numerische Fehlerfilter 16 dient deshalb dazu, die
Fehlerzahl zu erzeugen, die an den steuerbaren Teiler 13 angelegt
wird, und sein Betrieb wird weiter unten beschrieben. Die Teilerkette 17 dient
dazu, das Taktsignal am Ausgang des spannungsgesteuerten LC-Oszillators 14 durch
eine ganze Zahl zu teilen, so daß das Demodulationsreferenzsignal,
das über
die Leitung 3 angelegt wird, zur Verfügung gestellt wird. Die Teilerkette 17 erzeugt
auch ein Abtasttimingsignal, das über die Leitung 18 an den
DQJSK-Demodulator 6 angelegt wird, das dazu dient, einen
Abtastpunkt zu definieren, um die Zeichenabfolge, die von dem DAB-Funksignal übertragen
wird, zurückzugewinnen.
Die Demodulatorstufe 5 erzeugt im Betrieb auch ein Frequenzfehlersignal, das
auf einer Leitung 19 geliefert wird und das an ein Nachführungsmittel 20 angelegt
wird. An das Nachführungsmittel 20 wird
auch ein Timing-Fehlersignal angelegt, das vom DQPSK-Demodulator 6 erzeugt und über eine
Leitung 21 angelegt wird. Das Timing-Fehlersignal der Zeichenabfolge
wird im wesentlichen von und in Übereinstimmung
mit einem Synchronisationssignal des DAB-Systems abgeleitet. Der
DQPSK-Demodulator 6 liefert das Timing-Fehlersignal gemäß dem Synchronisationssignal,
das dadurch aus dem empfangenen DAB-Funksignal erfaßt und wiedererlangt
wird.
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Das Nachführungsmittel 20 arbeitet
so, daß es
Nachführungsdaten,
die an einen Eingang des fehlererzeugenden Filters 16 angelegt
werden, entsprechend einer Größe erzeugt,
um die das demodulierte Funksignal von einem gewünschten optimalen Trägerfrequenzsignal
verschoben ist, und entsprechend einer Größe erzeugt, um die das Timingsignal des
Zeichens um einen gewünschten
Zeichenabtastpunkt verschoben ist, der gemäß dem Synchronisationssignal
bestimmt ist. Nachdem die Daten durch den Demultiplexer 7 gemultiplext
werden, werden sie an einen Viterbi-Decoder 22 angelegt,
der so arbeitet, daß er
Fehler innerhalb der zurückgewonnenen digitalen
Daten korrigiert, und danach werden die Daten über die Leitung 23 an
Audioausgangsmittel weitergegeben.
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Die Demodulatorstufe 5 ist
etwas genauer in 2 gezeigt,
in der Teile, die auch in 1 auftreten,
die gleichen Bezugsziffern tragen. In 2 werden
die diskreten Zeitsignalabtastwerte des Zwischenfrequenzsignals
vom Analog-Digital-Wandler 4 an
einen ersten und einen zweiten Multiplizierer 24, 25 angelegt,
die dazu dienen, auf digitale Weise die diskreten Zeitsignale mit
diskreten Zeitdemodulationssignalen zu multiplizieren, die von dem
numerisch gesteuerten Oszillator 26 erzeugt werden, und an
zweite Eingänge
des ersten und des zweiten Multiplizierers 24, 25 angelegt
werden. Der erste und der zweite Multiplizierer 24, 25 arbeiten
so, daß das
diskrete Zeitsignal durch das diskrete Zeitdemodulationssignal skaliert
wird, so daß der
erste Multiplizierer als ein I- oder
In-Phase-Demodulator und der zweite Multiplizierer 25 als
ein Q- oder Quadraturphasendemodulator dient. Danach wird das I-Ergebnis
der Multiplikation über
das erste Tiefpaßfilter 28 und
das Q-Ergebnis der Multiplikation über das zweite Tiefpaßfilter 29 an
eine FFT-Einheit 27 angelegt. Die FFT-Einheit 27 dient
dazu, die diskreten Zeit I- und Q-Bestandteile des empfangenen komplexen
Basisbandsignals aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umzuwandeln,
wodurch ein Mittel zum Demodulieren des OFDM-Signals in unterschiedliche
Signalbestandteile geliefert wird, aus dem die modulierten Daten
zurückgewonnen
werden können.
Die Signale des Frequenzbereichs werden über eine Leitung 30 an
den DQPSK-Demodulator 6 angelegt. Die Signale des Frequenzbereichs
werden auch vom Ausgang der FFT-Einheit 27 über eine
Leitung 19 an die Nachführungseinheit 20 angelegt,
um das Frequenzfehlersignal gemäß den Prinzipien,
die oben erwähnt wurden,
weiterzuverarbeiten und zu erzeugen.
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Die Frequenz der diskreten Zeitdemodulationssignale,
die von dem numerisch gesteuerten Oszillator 26 erzeugt
werden, werden entsprechend eines Frequenzsteuersignals gesteuert,
das über
die Teilereinheit 17 von dem Taktsignal abgeleitet wird, und
dienen entsprechend eines zweiten Steuersignals, das über eine
Leitung 31 von der Nachführungseinheit 20 geliefert
wird, dazu, die Frequenz der diskreten Zeitdemodulierungssignale
so anzupassen, daß die
mehreren Trägerfrequenzsignale
innerhalb einer vorherbestimmten Bandbreite bleiben, aus der die
FFT-Einheit 27 die modulierten Daten zurückgewinnen
kann.
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Die Nachführungseinheit 20 liefert
dadurch Mittel zur Aufrechterhaltung des OFDM-Signals innerhalb
einer vorherbestimmten Bandbreite entsprechend des Fehlerfrequenzsignales,
das dafür
erzeugt wurde. Die Nachführungseinheit 20 vergleicht im
Betrieb auch Timingsignale, die dem DQPSK-Demodulator 6 geliefert
werden, mit Synchronisierungsinformation, die von den DAB-Funksignalen, wie oben
beschrieben wurde, geliefert wird, und erzeugt danach ein Timingfehlersignal.
Die Timing- und Frequenzfehlersignale werden danach verwendet, um Nachführungsdaten
zu erzeugen, die an das numerische Fehlerfilter 16 angelegt
werden.
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Das numerische Fehlerfilter 16 ist
etwas genauer in 3 gezeigt,
wobei Bestandteile, die auch in 1 und 2 vorhanden sind, identische
Bezugszeichen tragen. Die Nachführungsdaten
P werden über
eine Leitung 32 an einen Datenspeicher 33 innerhalb
des Fehlerfilters 16 angelegt. Das Fehlerfilter 16 umfaßt ein Schieberegister
mit mehreren Stufen. In dieser beispielhaften Ausführungsform
gibt es drei Stufen 34, 35 und 36, die
so arbeiten, daß sie
die gefilterten Ausgangsabtastwerte, die über eine Leitung 37 von
einem Ausgangsschieberegister 38 angelegt werden, entsprechend
verzögern.
Die 20 niederwertigen Bits des gefilterten Ausgangsabtastwertes,
der von dem Ausgangsschieberegister 38 erzeugt wird, werden
an den Eingang der ersten Stufe 34 des Verzögerungsschieberegisters
angelegt. Danach werden verzögern
und verschobene Versionen der gefilterten Ausgangsabtastwerte von
einem Ausgang jeder Stufe des Schieberegisters jeweils an die drei
Skalierungsmittel 39, 40, 41 angelegt,
wobei die Skalierungsmittel so arbeiten, daß sie die verzögerten und
verschobenen gefilterten Ausgangsabtastwerte mit einem Satz von
vorherbestimmten Koeffizienten, die mit a0, a1 und a2 bezeichnet
werden, skalieren. Die Skalierungsmittel 39, 40, 41 dienen
deshalb dazu, die verzögerten
verschobenen gefilterten Ausgangsabtastwerte mit vorherbestimmten
Skalierungskoeffizienten a0, a1, a2 zu gewichten. Danach dient ein
Summierer 42 dazu, die verzögerten gewichteten Ausgangsfilterabtastwerte
zu den Nachführungsdaten
P zu addieren, die von dem Datenspeicher 33 angelegt werden,
um ein kombiniertes Signal zu erzeugen, das an den Eingang des Ausgangsverzögerungsschieberegisters 38 angelegt wird.
Das Ausgangsschieberegister 38 und jede der Stufen 34, 35, 36 des
Schieberegisters, die in dem numerischen Fehlerfilter 16 gezeigt
sind, werden entsprechend eines Taktsignals getaktet, das aus dem Rückführungssignal
erzeugt wird, das am Ausgang des selektiv steuerbaren Teilers 13 erzeugt
wird. Die gefilterten Ausgangsabtastwerte, die von dem Ausgangsschieberegister 38 erzeugt
werden, werden über
eine Leitung 37 an einen weiteren Summierer 43 angelegt,
wobei jedoch nur die vier höchstwertigen
Bits des gefilterten Ausgangsabtastwertes an den weiteren Summierer 43 angelegt
werden. Die vier höchstwertigen
Bits entsprechen einem kombinierten Timing- und Frequenzfehlersignal,
das einem Zeit- und Frequenzversatz zwischen dem vom Empfänger demodulierten
DAB-Funksignal und
einem gewünschten
optimalen Frequenz- und Symboltiming zur Demodulation entspricht.
Der weitere Summierer 43 arbeitet so, daß er die
Fehlerdaten in einem Bereich von 192 bis 200 erzeugt, indem er die vier
höchstwertigen
Bits, die den Fehlerversatz darstellen, der vom Ausgangsschieberegister 38 geliefert
wird, zu einem Nominalwert von 196 addiert, der die nächste ganze
Zahl des gewünschten
Teilerverhältnis
der selektiv steuerbaren Teilerschleife darstellt. Der ganzzahlige
Wert von 196 wird über
einen Datenspeicher 44 an den zweiten Eingang des weiteren
Summierers 43 angelegt. Das Fehlerfilter dient deshalb
dazu, an seinem Ausgang eine Zahl zu liefern, die einer Größe entspricht,
um die der steuerbare schaltbare Teiler 13 angepaßt werden
soll, um sicherzustellen, daß die
Referenzfrequenz des RF-Glieds 2 und
der Abtasttimingpunkt, der an den DQPSK-Demodulator angelegt wird,
im wesentlichen an einer gewünschten
Stelle sind.
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Die Nachführungseinheit 20 dient
darüber
hinaus dazu, einen numerisch gesteuerten Oszillator 26 innerhalb
der Frequenznachführungsmittel 5 anzupassen,
wobei der numerisch gesteuerte Oszillator 26 dazu dient,
ein Versatzfrequenzsignal zu erzeugen, das verwendet wird, die Zwischenfrequenzsignalabtastwerte
zu modulieren, die von dem Analog-Digital-Wandler angelegt werden.
Die Nachführungseinheit 20 liefert
in Verbindung mit dem numerisch gesteuerten Oszillator 26 deshalb
Mittel zum Anpassen und Feineinstellen des Frequenzversatzes in
dem empfangenen Signal, so daß die
vielen Trägerfrequenzen
innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches aufrechterhalten werden.
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Die Anordnung, die in 1 gezeigt wurde, liefert
Mittel zur kombinierten Frequenz- und Symbolsynchronisationsnachführung der
empfangenen Signale, wobei ein preisgünstiger LC-Oszillator und ein preisgünstiger
fester Oszillator ohne Forderung nach spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren
verwendet werden, wodurch eine preisgünstige Ausführung eines Empfängers für DAB-Signale zur Verfügung gestellt
wird.
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Ein Fachmann wird verstehen, daß an dem oben
beschriebenen Aufbau des Empfängers
viele Modifikationen gemacht werden können, die dennoch in den Bereich
dieser Erfindung fallen. Beispielsweise kann der Empfänger auch
digitale Modulationsschemen anwenden, die sich vom OFDM-Modulationsschema
unterscheiden.