DE69926043T2 - Mobiles digitales Funksystem mit Raum- und Zeit-Diversitätsmöglichkeiten - Google Patents

Mobiles digitales Funksystem mit Raum- und Zeit-Diversitätsmöglichkeiten Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein verbessertes mobiles Digitalfunksystem. Insbesondere betrifft sie ein verbessertes mobiles digitales Funksystem, wobei eine Vielzahl von Satelliten und terrestrischen Wiederholern eine identische Information über getrennte Frequenzbänder an einen mobilen Empfänger übertragen, der die Frequenzbänder verarbeitet, um ein einziges hochqualitatives Ausgangssignal zu erzeugen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Praktische Leistungsbegrenzungen von Übertragungsquellen sowie Signalfortpflanzungsverschlechterungen können die Qualität von digitalen Funkfrequenzübertragungen bzw. Hochfrequenzübertragungen wesentlich verschlechtern. Eine solche Signalminderung ist besonders für mobile Empfangsanwendungen lästig, da sich die Natur und Härte der Signalverfälschung unvorhersehbar ändert, wenn sich die mobile Empfangseinheit innerhalb der Betriebsumgebung bewegt.
  • Ein Verfahren zum Verbessern des mobilen Empfangs von digitalen Hochfrequenzübertragungen verwendet eine räumliche Mannigfaltigkeit von Signalquellen in Verbindung mit einem Signalquellenauswahlschema. Mit diesem Verfahren überträgt eine Vielzahl von räumlich verschiedenen Signalquellen gleichzeitig eine identische Information über verschiedene Frequenzbänder. Eine mobile Empfangseinheit überwacht gleichzeitig die Signalqualität von allen Frequenzbändern und wählt das Signal höchster Qualität als seine Ausgabe. Falls sich somit eine Signalquelle ernsthaft verschlechtert oder falls sie blockiert wird, wenn sich der mobile Empfänger in der Betriebsumgebung bewegt, wird der Empfänger sein Ausgabesignal unter Verwendung der anderen, alleine stehenden Signalquelle bilden, die eine identische Information überträgt.
  • Ein weiteres Verfahren zum Verbessern des mobilen Empfangs von digitalen Hochfrequenzübertragungen ist aus dem Dokument CA 2,209,165 bekannt.
  • Ein weiteres Verfahren zum Verbessern des mobilen Empfangs von digitalen Hochfrequenzübertragungen verwendet eine temporäre Mannigfaltigkeit von Signalquellen in Verbindung mit einem Signalkorrekturschema. Mit diesem Verfahren überträgt eine Vielzahl von zeitlich verschiedenen Signalquellen eine identische Information über verschiedene Frequenzbänder. Üblicherweise werden zwei Frequenzbänder, die eine identische Information übertragen, verwendet, wobei ein Frequenzband mit einer Zeitverzögerung von mehreren Sekunden relativ zu dem anderen Frequenzband übertragen wird. Alternativ können ein Signal und seine verzögerte Kopie in einem einzigen Frequenzband zeitgebündelt werden. Ein mobiler Empfänger verwendet normalerweise das verzögerte Signal für seine Ausgabe und speichert ein sich bewegendes Datenfenster aus dem Führungssignal, welches gleich der relativen Zeitverzögerung ist, in einem Speicher. Falls sich somit die verzögerte Signalquelle ernsthaft verschlechtert oder blockiert wird, da sich der mobile Empfänger in der Betriebsumgebung bewegt, wird der Empfänger sein Ausgangssignal unter Verwendung von aus einem Speicher abgefragten Führungssignaldaten wieder zusammensetzen.
  • Es gibt einen wachsenden industriellen Trend und eine wachsende Verbrauchernachfrage nach einer verbesserten Qualität bei mobilen Datendiensten und mobilen Audiodiensten. Zum Beispiel stellen digitale Autoradios, digitale Audiosatellitendienste („Satellite Digital Audio Services, S-DARS") und Satellitensendedatendienste vielversprechende Märkte dar. Der mobile Hörfunk stellt deshalb die schwierigste Herausforderung dar, weil seine Lebensfähigkeit von einer überlegenen Dienstabdeckung und einer Ausgangssignalgenauigkeit abhängt. Insbesondere ist Musik eine extreme Herausforderung, da das menschliche Ohr bei Musik selbst die kleinsten Störungen als beanstandbar wahrnimmt.
  • Existierende mobile digitale Funksysteme können nicht die für einen hochqualitativen Hörfunk erforderliche Signalgenauigkeit erzeugen. Satelliten-basierte Systeme können die erforderlichen räumlichen Übertragungsmannigfaltigkeit nicht erzielen. Obwohl Satellitenübertragungen von digitalen Funksignalen ökonomisch über weite geographische Flächen gestreut werden können, werden in urbanen Gebieten zahlreiche Abdeckungslücken durch Bäume, Gebäude und andere Strukturen erzeugt. Im Ergebnis werden mobile Satellitenbenutzer häufig eine Signalabschwächung und einen Signalverlust erfahren, wenn sie sich durch urbane Gebiete bewegen. Des Weiteren würde ein zunehmender Satellitenleistungsspielraum, um Gebäude zu durchdringen und um gewöhnliche Schatteneffekte zu überwinden, sehr kostspielig sein. Existierende terrestrische digitale Funksysteme sind ebenfalls nicht adäquat. Terrestrische Systeme leiden unter Mehrwegeffekten, wie zum Beispiel einer Signalabschwächung und einer Signalauslöschung, und in ländlichen Gegenden, wo die Bevölkerung rar ist, sind solche sehr kostenaufwändig.
  • Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes mobiles digitales Funksystem und einen Empfänger bereitzustellen. Insbesondere besteht ein Bedürfnis nach einem System, das auf ökonomische Weise eine Subflächen-Dienstabdeckung bereitstellen kann und das eine hochqualitative Audioausgabe erzeugt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, betrifft ein verbessertes mobiles digitales Funksystem mit einer Vielzahl von Satelliten in einer Erdumlaufbahn, die eine Information übertragen, mit einer Vielzahl terrestrischer Wiederholer, die eine Information übertragen, die identisch zu der durch die Vielzahl von Satelliten übertragenen ist, mit einem mobilen Empfänger, der angepasst ist, gleichzeitig eine Information zu empfangen, die von der Vielzahl von Satelliten und der Vielzahl von terrestrischen Wiederholern übertragen wird, wobei der mobile Empfänger des Weiteren angepasst ist, wahlweise eine, von der Vielzahl der Satelliten und der Vielzahl der terrestrischen Wiederholer übertragene, Information zu zerlegen und zu verketten, um einen digitalen Datenstrom wieder zusammenzusetzen, wobei die Vielzahl von Satelliten angepasst ist, die Information unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzbändern zu übertragen. Jeder Satellit überträgt ein separates Frequenzband und alle terrestrischen Wiederholer übertragen über ein einziges, geteiltes Frequenzband. Ein mobiler Empfänger verarbeitet die Frequenzbänder gleichzeitig und analysiert und verkettet wahlweise die sie enthaltende Information, um im Wesentlichen einen digitalen Datenstrom wieder zusammenzusetzen.
  • Die vorliegende Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, betrifft des Weiteren einen mobilen digitalen Funkempfänger, vorzugsweise zur Verwendung in dem oben erwähnten System, mit einem Signalprozessor, der angepasst ist, eine gleichzeitig von einer Vielzahl von Satelliten und von einer Vielzahl von terrestrischen Wiederholern übertragene Information zu empfangen, und mit einem digitalen Prozessor, der angepasst ist, die von der Vielzahl von Satelliten und der Vielzahl von terrestrischen Wiederholern übertragene Information zu zerlegen und zu verketten, um einen digitalen Datenstrom wieder zusammenzusetzen, wobei die Vielzahl der Satelliten angepasst ist, die Information unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzbändern zu übertragen. Der Empfänger könnte des Weiteren umfassen: einen adaptiven Demodulator, eine Datensynchronisierungseinrichtung, einen Datenwort-Fehlerkennzeichenprozessor, einen Datenkanalschalter und einen Zeitdiversityprozessor.
  • Die Erfindung selbst, zusammen mit weiteren Aufgaben und verbundenen Vorteilen, wird am besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verständlich, wenn man diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen sieht.
  • 1 stellt ein Systemniveaudiagramm des vorgeschlagenen, verbesserten mobilen digitalen Funksystems dar.
  • 2 stellt ein Blockdiagramm dar, das das bevorzugte Verfahren einer Signalbildung für das vorgeschlagene digitale Funksystem darstellt.
  • 3 stellt ein Blockdiagramm des vorgeschlagenen, verbesserten mobilen Diversizitätsfunkempfängers dar.
  • 3A stellt ein Blockdiagramm dar, das einen Unterabschnitt des vorgeschlagenen Funkempfängers veranschaulicht, der das Frequenzband verarbeitet, welches durch die terrestrischen Wiederholer verwendet wird.
  • 3B stellt ein Blockdiagramm dar, das einen Unterabschnitt des vorgeschlagenen Funkempfängers veranschaulicht, der die Frequenzbänder verarbeitet, die durch die Satelliten verwendet werden.
  • 3C stellt ein Blockdiagramm dar, das einen Unterabschnitt des vorgeschlagenen Funkempfängers veranschaulicht, der eine Vielzahl von Datenströmen zeitlich ausrichtet und wahlweise analysiert und verkettet.
  • 3D stellt ein Blockdiagramm dar, das einen Unterabschnitt des vorgeschlagenen Funkempfängers veranschaulicht, der eine verzögerte Kopie eines Datenstroms wahlweise ausgibt, die innerhalb eines anderen zeitgebündelten Datenstroms eingebettet ist.
  • In 1 ist ein verbessertes mobiles digitales Funksystem 20 veranschaulicht, das digitale Funksignale an einen mobilen Diversityempfänger 26 sendet. Das digitale Funksystem 20 weist vorzugsweise vier Satelliten 22 und eine Vielzahl von terrestrischen oder bodenbasierten Signalwiederholern 24 auf. Jeder der vier Satelliten 22 überträgt im Wesentlichen eine identische Information unter Verwendung eines einzigen Frequenzbands. Der Leistungsspielraum der Satellitenübertragungen beträgt ungefähr 10 dB. Zwei Satelliten befinden sich vorzugsweise in einer geosynchronen Erdumlaufbahn und die zwei restlichen Satelliten befinden sich in einer hohen Erdumlaufbahn oder alternativ in einer mittleren Erdumlaufbahn. Verschiedene Kombinationen von Satellitenerdumlaufbahnen können ausgewählt werden, um eine große Signalwegwinkelmannigfaltigkeit und eine gute Dienstabdeckung sowohl in einer Region hoher Breite als auch einer Region niedriger Breite sicherzustellen. Mehr oder weniger Satelliten und Frequenzbänder könnten in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um eine gewünschte Signalqualität, eine gewünschte Dienstabdeckung und gewünschte Systemkosten zu erzielen. Die Wiederholer 24 senden eine Information, die im Wesentlichen identisch zu der durch die Satelliten 22 über ein fünftes Frequenzband übertragenen Information ist. Somit gibt es insgesamt fünf eindeutige Frequenzbänder, so dass jeder Satellit 22 ein eindeutiges Band aufweist, wobei sich alle terrestrischen Wiederholer 24 ein Band teilen, und die über alle Frequenzbänder übertragene Information ist im Wesentlichen die gleiche. Das verbesserte digitale Funksystem 20 ermöglicht somit unter Verwendung von Satelliten eine breite geographische Abdeckung und füllt terrestrische Signalabdeckungslücken, die durch Bäume, Gebäude oder andere Signalfortpflanzungsverschlechterungen verursacht werden, indem terrestrische Wiederholer 24 verwendet werden.
  • In 2 ist ein Diagramm dargestellt, welches ein bevorzugtes Verfahren 40 für eine Signalbildung bei dem verbesserten digitalen Funksystem der vorliegenden Erfindung repräsentiert. Eine Vielzahl von Datenkanälen 42 wird sequentiell von einem Zeitmultiplexer („time division multiplexer, TDM") 44 analysiert und zu einem Datenstrom 46 verkettet. Die Datenwörter 48 sind durch Markierungs-, Zeit- oder Synchronisationsbits 50 getrennt. Die Markierungsbits 50 erleichtern eine spätere Entkommutierung („decommutation") und eine zeitliche Ausrichtung der individuellen Datenkanäle 42. Die Markierungsbits 50 könnten auch verwendet werden, um Entschachtelungseinrichtungen („de-interleavers"), Decoder und Zugentzerrfunktionen („train equilizer functions") zu synchronisieren oder eine I/Q(phasengleich/um-π/halbe-Phasen-verschoben)-Mehrdeutigkeit während einer Signalakquisition aufzulösen. Der Datenstrom 46 läuft durch einen Reed-Solomon-Kodierer 52 und wird zu einem kodierten Datenstrom 54. Alternativ könnte der Kodierer 52 eine Faltungskodierung oder eine Vielfalt anderer digitaler Datenkodierverfahren verwenden.
  • Ein QPSK-Modulator 56 moduliert den kodierten Datenstrom 54 und überträgt ihn über ein vorbestimmtes Frequenzband 58. Alternative Modulationsschemata, wie z.B. ein kodiertes orthogonales Frequenzmultiplexing („coded orthogonal frequency division multiplexing COFDM"), eine Amplitudenumtastung ("amplitude shift keying, ASK"), eine Frequenzumtastung ("frequency shift keying, FSK"), eine binäre Pulslagenmodulation ("binary phase shift keying, BPSK"), eine differentielle Phasenverschiebungsmodulation (differential phase shift keying, DPSK") oder eine Quadraturamplitudenmodulation (quadrature amplitude modulation, QAM"), könnten angewendet werden, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen. Der kodierte Datenstrom 54 kann auf ähnliche Weise auf eine Vielzahl von QPSK-Modulatoren angewendet werden, die dazu bestimmt sind, über separate Frequenzbänder zu übertragen. Somit kann das Signalbildungsverfahren 40 verwendet werden, um eine Vielzahl unabhängiger Datenkanäle zu einem kodierten Datenstrom zeitzubündeln und dann gleichzeitig diesen verschlüsselten Datenstrom über eine Vielzahl von Frequenzbändern zu übertragen.
  • In 3 ist ein Blockdiagramm eines verbesserten mobilen Diversityempfängers 70 veranschaulicht. Ein Antennensubsystem 72 empfängt ein kombiniertes Spektrumsignal, das die fünf durch das Übertragungssystem 20 der 1 verwendeten Frequenzbänder umfasst. Das Antennensubsystem 72 liefert ein Ausgangssignal 74 an einen analogen Signalprozessor 76. Der analoge Signalprozessor 76 weist einen rauscharmen Hochfrequenzverstärker 78 und einen Zwischenfrequenzverstärker oder einen Hochfrequenz-Abwärtswandler 80 auf. Ausgangssignale des Antennensubsystems 72 werden durch den rauscharmen Verstärker 78 verstärkt und dann an den Zwischenfrequenzverstärker 80 angelegt. Der Zwischenfrequenzverstärker 80 verwendet ein Hetrodyne-Verfahren, um die Nennfrequenz des verstärkten Antennensignals im Wesentlichen abwärts zu wandeln bzw. zu verringern.
  • Ein verringertes, verstärktes Frequenzantennensignal 82 wird an den Eingang eines digitalen Prozessors 84 angelegt. Der digitale Prozessor 84 weist einen automatischen verstärkungsgeregelten Verstärker 86, einen Analog-Digital-Wandler 90, ein digitales Filter 94, einen Subprozessor 100 für terrestrische Signale, vier Subprozessoren 130 für Satellitensignale, einen räumlichen Diversityprozessor 150, einen Zeitdiversityprozessor 170 und einen Audiodatenprozessor 184 auf.
  • Der automatische verstärkungsgeregelte Verstärker 86 liefert eine variable Spannungsverstärkung, so dass sein Ausgangssignal 88 im Wesentlichen in dem dynamischen Bereich des Analog-Digital-Wandlers 90 bleibt. Der Analog-Digital-Wandler 90 transformiert das sich ändernde analoge Ausgangssignal 88 in einen Strom aus digitalen Wörtern 92. Die digitalen Wörter 92 weisen ein Spektrum auf, welches alle fünf Frequenzbänder beinhaltet, die von dem Antennensubsystem 72 empfangen werden und von dem analogen Signalprozessor 76 verstärkt werden. Die digitalen Wörter 92 werden durch das digitale Filter 94 verarbeitet. Das digitale Filter 94 extrahiert bzw. trennt die fünf Frequenzbänder aus dem kombinierten Spektrumstrom aus digitalen Wörtern 92. Das digitale Filter 94 könnte eine schnelle Fourrier-Transformation oder ein ähnliches Rechenverfahren verwenden, um eine Frequenzbereichsinformation aus dem kombinierten Spektrumzeitbereichsignal zu extrahieren, welches durch den Strom aus digitalen Wörtern 92 repräsentiert wird. Das digitale Filter 94 liefert eine terrestrische Frequenzbandausgabe 96 und vier Satellitenfrequenzbandausgaben 98. Diese fünf Ausgaben stellen digitale Darstellungen der QPSK-modulierten Daten dar, die unter Verwendung des Verfahrens 40 in 2 über jedes der fünf Frequenzbänder übertragen werden, die durch das System 20 in 1 verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3A wird die terrestrische Frequenzbandausgabe 96 an den Subprozessor 100 für terrestrische Signale angelegt. Der Subprozessor 100 für terrestrische Signale verarbeitet das terrestrische Signal 96 unter Verwendung eines adaptives Demodulators 102. Der adaptative Demodulator 102 weist eine Trägerrast-Steuerungsschleife („carrier lock control loop") 104, eine Symbolrast-Steuerungsschleife 106 und eine Entzerrfunktion 108 auf. Ein Entzerrungskontroller 112 und ein Kontroller 110 für eine Akquisition und ein Verfolgen wechselwirkt mit dem adaptiven Demodulator 102 und stellt die Parameter der Symbolrast-Steuerschleife 106 und der Trägersteuer-Rastschlaufe 104 dynamisch ein, um das terrestrische Signal 96 optimal zu demodulieren. Die Kontroller 112 und 110 interagieren des Weiteren mit dem adaptiven Demodulator 102, um Mehrwegkomponenten aus dem terrestrischen Signal 96 zu entfallen („deconvolve"), indem ihre Phase im adaptiven Demodulator 102 geändert wird. Das Entfalten der Mehrwegkomponenten erzeugt eine abgeflachte Transferfunktion und korrigiert eine Symbolinterferenz.
  • Die Wechselwirkung des Akquisitions- und Verfolgungskontrollers 110 und des Entzerrungskontrollers 112 werden sorgfältig ausgeglichen, um eine minimale Signalakquisitionszeit sicherzustellen und um die Möglichkeit einer verlorenen Sperre an dem terrestrischen Signal 96 zu minimieren. In einer urbanen mobilen Umgebung wird eine bessere Demodulation erzielt, falls der Entzerrungskontroller 112 eine Steuerung über die Trägerrast-Steuerungsschleife 104 und die Symbolrast-Steuerungsschleife 106 dominiert, da sich Signalempfangseigenschaften schnell aufgrund der großen Anzahl von Signalfortpflanzungsverschlechterungen ändern. Im Gegensatz dazu wird in einer ländlichen oder weniger dynamischen Umgebung eine bessere Demodulation erzielt, falls der Verfolgungskontroller 110 eine Steuerung der Trägerrast-Steuerungsschleife 104 und der Symbolrast-Steuerungsschleife 106 dominiert.
  • Ein demoduliertes terrestrisches Signal 114 läuft durch eine Entschachtelungseinrichtung 116 und einen Reed-Solomon-Decoder 118. Ein Diskriminator 120 für phasengleiche/um-π/halbe-Phasen-verschobene Phasen liefert eine Rückkopplung an den adaptativen Demodulator 102. Ein dekodiertes terrestrisches Signal 122 umfasst Datenwörter aus dem terrestrischen Datenstrom und ein Reed-Solomon-Fehlerkennzeichen, das anzeigt, ob die Blöcke korrekt dekodiert wurden.
  • Unter Bezugnahme auf 3B verarbeiten die Subprozessoren 130 für Satellitensignale die Satellitensignale 98 unter Verwendung eines adaptativen Demodulators 132. Der adaptive Demodulator 132 weist eine Trägersignal-Raststeuerungsschleife 134 und eine Symbolrast-Steuerungsschleife 136 auf. Ein Akquisitions- und Verfolgungskontroller 138 interagiert mit dem adaptiven Demodulator 132, um die Satellitensignale 98 optimal zu demodulieren.
  • Ein demoduliertes Satellitensignal 140 läuft durch eine Entschachtelungseinrichtung 142 und einen Reed-Solomon-Dekodierer 144. Ein Diskriminator 146 für phasengleiche/um-π/halbe-Phasen-verschobene Phasen liefert eine Rückkopplung an den adaptativen Demodulator 132. Dekodierte Satellitenausgaben 148 weisen Datenblöcke aus den Satellitendatenströmen und Reed-Solomon-Fehlerkennzeichen auf, die anzeigen, ob die Blöcke korrekt dekodiert wurden.
  • Unter Bezugnahme auf 3C werden das dekodierte terrestrische Signal 122 und die dekodierten Satellitensignale 148 an einen räumlichen Diversityprozessor 150 angelegt. Der räumliche Diversityprozessor 150 weist eine TDM-Datenprozessor- und Synchronisierungseinrichtung 152, Speicherpuffer 154, einen Reed-Solomon-Fehlerkennzeichenprozessor 156 und einen Datenkanalschalter 158 auf. Das terrestrische Signal 96 und die Satellitensignale 98 stammen von räumlich verschiedenen Quellen. Diese räumliche Mannigfaltigkeit resultiert in einer gewissen zeitlichen Mannigfaltigkeit. Die TDM-Synchronisierungseinrichtung 152 richtet das terrestrische Signal 122 und die Satellitensignale 148 zeitlich aus und speichert dann ihre zeitlich ausgerichteten Datenwörter und zugehörigen Fehlerkennzeichen in den Speicherpuffern 154. Der Fehlerkennzeichenprozessor 156 polt Fehlerkennzeichen sequentiell für die Datenwörter, die als nächstes in der Durchlauf(„first-in first-out, FIFO")-Warteschlange in den Speicherpuffern 154 anstehen. Der Fehlerkennzeichenprozessor 156 wählt eine Signalquelle aus, die ein Datenwort ohne Fehler präsentiert, und leitet dieses Datenwort durch den Datenkanalschalter 158 an den TDM-Audioausgang 160. Der Fehlerkennzeichenprozessor 156 wiederholt diesen Auswahlsvorgang mit einem Datenwort pro Zeit und verkettet dadurch so viel wie möglich fehlerfreie Datenwörter, um eine nahtlose Kopie des ursprünglichen TDM-Datenstroms zu rekonstruieren. Es ist festzustellen, dass die Speicherpuffer 154, abgesehen von Verfälschungen aufgrund von Signalverschlechterungen, im Wesentlichen identische Datenwortsequenzen beinhalten. Falls der Prozessor 156 feststellt, dass alle zur Verfügung stehenden Datenworte verstümmelt sind, wird ein Fehlerkennzeichen 162 gesetzt werden und an dem TDM-Audioausgang 160 wird ein zu einer Stummbedingung äquivalentes Datenwort platziert werden.
  • Der räumliche Diversityprozessor 150 liefert des Weiteren eine Kanaländerung-Kennzeichen-Ausgabe 164, die angibt, welcher Kanal zur Ausgabe ausgewählt wurde, und eine TDM-Rahmensynchronisierungsausgabe 166.
  • Bezug nehmend auf 3D werden der TDM-Audioausgang 160, das Fehlerkennzeichen 162, die Kanaländerung-Kennzeichen-Ausgabe 164 und die TDM-Rahmensynchronisierungsausgabe 166 an einen Zeitdiversityprozessor 170 angelegt. Der Zeitdiversityprozessor 170 weist eine Audiopaket-Synchronisierungseinrichtung 172, einen Speicherpuffer 174 und einen Zeitdiversitykontroller 176 auf. Die Audiopaket-Synchronisierungseinrichtung 172 verwendet den Rahmensynchronisierungseingang 166 und einen Zeitdiversitytakt 178, um den TDM-Datenstromeingang 160 zu synchronisieren. Der TDM-Datenstrom 160 beinhaltet zwei Kopien der gleichen Programminformation, wobei eine um ungefähr vier Sekunden relativ zu der anderen verzögert wurde. Eine Zeitverzögerung ist eine direkte Funktion der Größe des Speicherpuffers 174 und kann erforderlichenfalls erhöht oder verringert werden, um die Audiopaket-Synchronisierungseinrichtung 172 für eine antizipierte Signalverschlechterung bei dem verzögerten Programm anzupassen. Für den Fall, dass das Fehlerkennzeichen 162 gesetzt wurde, fragt der Zeitdiversitykontroller 176 von dem Speicherpuffer 174 einen äquivalenten nicht verstümmelten Teil des Einspeiseprogrammsignals ab. Somit ermöglicht der Zeitdiversityprozessor 170 die Korrektur eines verstümmelten Signals, solange die Dauer der Verstümmelung die Verzögerung zwischen den zwei Kopien des Programms nicht überschreitet. Der Kontroller 176 erzeugt des Weiteren ein Rahmenqualitätskennzeichen 180.
  • Bezug nehmend auf 3 liefert der Zeitdiversityprozessor 170 einen TDM-Audiodatenstrom 182 an einen Audiodatenprozessor 184. Der Audiodatenprozessor 184 entkommutiert („decommutate") die individuellen Kanäle aus dem TDM-Audiodatenstrom und erzeugt ein analoges Audiosignal 186, das an einen Audioverstärker 188 und einen Lautsprecher 190 angelegt wird. Der Audiodatenprozessor 184 könnte auch eine digitale Ausgabe 192 zur Verwendung bei einer Anzeige 194 liefern, die optional die tatsächliche Qualität des Empfangs basierend auf dem Kennzeichen 180 anzeigt.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die offenbarte Erfindung eine Vielzahl von Datenkanälen zeitbündelt und einen Reed-Solomon-kodierten TDM-Datenstrom über fünf Frequenzbänder überträgt. Um eine räumliche Mannigfaltigkeit zu maximieren, senden vier Satelliten in verschiedenen Erdumlaufbahnen und eine Vielzahl von terrestrischen Wiederholern den gleichen kodierten TDM-Datenstrom. Jeder Satellit verwendet ein eindeutiges Frequenzband und die terrestrischen Wiederholer teilen sich das fünfte Frequenzband. Ein mobiler Mehrfachempfänger überwacht gleichzeitig alle fünf Frequenzbänder. Der Empfänger richtet jeden der Datenströme, der von den fünf Frequenzbändern kommt, zeitlich aus. Der Empfänger verwendet des Weiteren Reed-Solomon-Fehlerkennzeichen, um Datenwörter aus den fünf Frequenzbändern wahlweise zu analysieren und wieder zusammenzusetzen, um einen einzigen hochqualitativen Ausgangsdatenstrom wieder zusammenzusetzen. Dieser hochqualitative Ausgangsdatenstrom könnte ein Audiosignal, eine visuelle Anzeigeinformation oder eine Kombination aus Audioinformation und visueller Information sein. Natürlich versteht es sich, dass eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen an der bevorzugten Ausführungs form durchgeführt werden kann, die oben beschrieben wurde. Mehr oder weniger Satelliten und Frequenzbänder könnten zum Beispiel verwendet werden, um ein ähnliches Resultat zu erzielen. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die vorhergehende detaillierte Beschreibung lediglich veranschaulichend, anstatt begrenzend, anzusehen ist und dass sie derart verstanden wird, dass die nachfolgenden Ansprüche den Schutzbereich dieser Erfindung definieren.

Claims (7)

  1. Mobiles digitales Funksystem (20) mit: einer Vielzahl von Satelliten (22) in Erdumlaufbahn, die eine Information übertragen; einer Vielzahl terrestrischer Wiederholer (24), die eine Information übertragen, die identisch zu der durch die Vielzahl von Satelliten (20) übertragenen ist; einem mobilen Empfänger (26; 70), der angepasst ist, gleichzeitig eine Information zu empfangen, die von der Vielzahl von Satelliten (22) und der Vielzahl von terrestrischen Wiederholern (24) übertragen wird; und wobei der mobile Empfänger (26; 70) des Weiteren angepasst ist, wahlweise eine von der Vielzahl der Satelliten (22) und der Vielzahl der terrestrischen Wiederholer (24) übertragene Information zu zerlegen und zu verketten, um einen digitalen Datenstrom (46) wieder zusammenzusetzen (160), dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Satelliten (22) angepasst ist, die Information unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzbändern zu übertragen.
  2. Mobiler digitaler Funkempfänger (26; 70) mit: einem Signalprozessor (72, 76), der angepasst ist, eine gleichzeitig von einer Vielzahl von Satelliten (22) und von einer Vielzahl von terrestrischen Wiederholern (24) übertragene Information zu empfangen, und einem digitalen Prozessor (84), der angepasst ist, die von der Vielzahl von Satelliten (22) und der Vielzahl von terrestrischen Wiederholern (24) übertragene Information zu zerlegen und zu verketten, um einen digitalen Datenstrom (46) wieder zusammenzusetzen (160), dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Satelliten (22) angepasst ist, die Information unter Verwendung einer Vielzahl von Frequenzbändern zu übertragen.
  3. Mobiler digitaler Funkempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Prozessor (84) einen adaptiven Demodulator (102, 132) aufweist, der angepasst ist, eine von der Vielzahl der Satelliten (22) und der Vielzahl der terrestrischen Wiederholer (24) übertragene Information zu demodulieren und zu entzerren.
  4. Empfänger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Prozessor (84) eine Synchronisierungseinheit (152) aufweist, die angepasst ist, um unabhängige Datenströme zeitlich zusammenzuschließen.
  5. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Prozessor (84) einen Fehlerkennzeichenprozessor (156) aufweist, der angepasst ist, fehlerfreie Datenwörter zu identifizieren.
  6. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Prozessor einen Datenkanalschalter (158) aufweist, der angepasst ist, Datenwörter zu einem im Wesentlichen zusammengesetzten digitalen Datenstrom (46) zu verketten.
  7. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Prozessor (84) einen Zeitdiversityprozessor (170) aufweist, der angepasst ist, um einen zeitverzögerten Datenstrom, der in einem zeitgebündelten Datenstrom (160, 46) eingebettet ist, wahlweise auszugeben.
DE69926043T 1998-11-02 1999-10-29 Mobiles digitales Funksystem mit Raum- und Zeit-Diversitätsmöglichkeiten Expired - Lifetime DE69926043T2 (de)

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US09/184,444 US6301313B1 (en) 1998-11-02 1998-11-02 Mobile digital radio system with spatial and time diversity capability
US184444 1998-11-02

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EP (1) EP0999661B1 (de)
DE (1) DE69926043T2 (de)

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