EP0603656A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung des Frequenzversatzes in Empfangssignalen eines digitalen Übertragungssystems - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung des Frequenzversatzes in Empfangssignalen eines digitalen Übertragungssystems Download PDF

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EP0603656A2
EP0603656A2 EP93119826A EP93119826A EP0603656A2 EP 0603656 A2 EP0603656 A2 EP 0603656A2 EP 93119826 A EP93119826 A EP 93119826A EP 93119826 A EP93119826 A EP 93119826A EP 0603656 A2 EP0603656 A2 EP 0603656A2
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EP
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frequency
signal
digital
analog
received signal
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EP93119826A
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EP0603656B1 (de
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Claus Grundig E.M.V. Siegert
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Grundig AG
Original Assignee
Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H40/00—Arrangements specially adapted for receiving broadcast information
    • H04H40/18—Arrangements characterised by circuits or components specially adapted for receiving
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04H—BROADCAST COMMUNICATION
    • H04H2201/00—Aspects of broadcast communication
    • H04H2201/10—Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system
    • H04H2201/20—Aspects of broadcast communication characterised by the type of broadcast system digital audio broadcasting [DAB]

Definitions

  • the invention relates to a method and a device according to the preambles of claims 1 and 7.
  • a high-quality radio transmission which corresponds to the quality standard offered by digital storage media (Compact Disc, DAT), is not possible with today's analogue VHF transmission method, especially with mobile reception in a motor vehicle or with portable devices. Fluctuations in field strength and multi-path reception lead to signal distortions, the effects of which can only be partially mitigated by tricky switching strategies on alternative reception frequencies (e.g. in connection with the radio data system, RDS).
  • RDS radio data system
  • a transmission signal is transmitted from the transmitter to the receiver via satellite.
  • a DSR signal from a central terrestrial receiver can also be fed to the receiver via broadband cable networks.
  • a digital radio transmission for mobile reception with the help of satellites is currently failing. the need to use receiving antennas with a pronounced directional effect due to the comparatively low transmission power.
  • digital storage media digital compact cassette, compact disc
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • COFDM Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex
  • DAB Digital Audio Broadcasting
  • the input signal which has a bandwidth of 1536 kHz, is first mixed down to a lower frequency.
  • the signal is limited with a bandpass filter and mixed down in a second mixer to an intermediate frequency range with the center frequency 3072 kHz.
  • the center frequencies obtained at the two mixer outputs also change. Since such changes in the center frequency lead to errors in the evaluation, it is necessary to make corrections. This is achieved with known methods for automatic frequency control (AFC - Automatic Frequency Control).
  • a demodulation circuit for an MSK (minimum shift keying) receiver and a QPSK (quadrature phase shift keying) receiver is known from German published patent application DE 42 16 027 A1.
  • the demodulating circuit includes a synchronous state determination device and a control voltage sweep device for sweeping the output of a voltage oscillator. In the asynchronous state, a switch is turned off to interrupt a recovery phase error signal. In this way, the output of the voltage oscillator is run through and the synchronous state is reached. Then the sweep is stopped and the switch is turned on to control the voltage of the voltage controlled oscillator so that the low frequency error component is removed from the phase signal of the demodulating circuit.
  • a driving circuit is included in the modulation circuit for QPSK-modulated signals. This is arranged so that if a synchronous state is not detected in the digital signal processing unit, a low-frequency deflection or pass signal is drawn into the modulating circuit. This pass signal is overlapped with the control voltage of a voltage controlled oscillator included in the QPSK carrier recovery circuit. When the synchronous state is recognized, the supply of the deflection signal is stopped. Such a control can only be implemented with great effort so that the control works with sufficient accuracy.
  • a method and an arrangement for digital frequency control for a multi-channel transmission system is known from German published patent application DE 41 12 860 A1, which is used in particular in digital broadcasting.
  • a correction frequency is generated in the receiver of a multi-channel transmission system via a digital control algorithm, with which the frequency offset of a mixer output signal is compensated.
  • the frequency offset ie the deviation from the nominal frequency, is determined in a measuring device which consists of a hard decision maker, a modulator and an adder.
  • a complex quantity is generated in the measuring device, the phase of which represents a measure of the frequency offset.
  • the measure for the frequency shift is determined periodically in the symbol cycle.
  • the correction frequency formed from this remains constant for the duration of a symbol cycle.
  • a time-frequency-phase control symbol which is transmitted by the transmitter at the beginning of each transmission frame, can be evaluated.
  • the control signal acts on an analog actuator with the known disadvantages of the relative inaccuracy and the high implementation effort.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device for regulating the frequency, which has a simple structure with high accuracy.
  • the received signal which was preferably transmitted using the COFDM method, is first subjected to an analog / digital conversion.
  • the received analog signal that is modulated with digital data is converted into a digital signal that is initially present in the time domain.
  • This signal is subjected to an FFT (Fast Fourier Transformation), so that the digitized received signal is transferred to the frequency domain and stored in a memory or register.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • n carriers are obtained which are stored in a memory according to magnitude and phase, the memory address implicitly indicating the carrier frequency.
  • the frequency offset of the received signal with respect to the transmitted signal is determined with the aid of the transmitted control signal.
  • the memory contents are redirected as a function of the determined frequency offset, so that the frequency-corrected carriers are stored in the memory according to the amount and phase.
  • An alternative solution is to determine an offset address as a function of the determined frequency offset, which is taken into account when reading the information from the memory.
  • the offset address which is taken into account when reading out, provides frequency-corrected carriers which are stored according to amount and phase, for further processing.
  • An improvement in this regard is achieved if the analog / digital conversion is sampled with a higher sampling frequency than the bandwidth of the transmitted useful signal. In this way, carriers which have no useful information and are in the frequency band to the right and left of the useful information are also subjected to the FFT and are therefore stored in the memory according to the amount and phase.
  • a frequency offset means that only carriers that do not contain any useful information are lost.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the stored data are not redirected within the memory or memory area, but rather into another memory frequency corrected addressing. According to this embodiment of the invention, additional memory is required, but the process of readdressing is simplified.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides that the high-frequency received signal is subjected to at least one intermediate frequency conversion before the analog / digital conversion, which converts the received signal to a lower frequency. This embodiment of the invention ensures that the analog / digital conversion can be carried out with a lower sampling frequency.
  • the invention further relates to a device for performing the method described above.
  • This device contains an analog / digital converter for converting the received signal into a digital signal.
  • the digital signal is fed to a functional unit for FFT, in which the digital signal from time to time the frequency range is transferred.
  • at least one memory for storing the digital signal transferred into the frequency range and a control unit are contained in the device.
  • the control unit consists of a functional unit for evaluating the control signal transmitted on the transmitter side for determining the frequency offset and a control unit for address control of the memory or memories.
  • An advantageous embodiment of the device according to the invention provides for a mixer to be arranged in the signal flow upstream of the analog / digital converter, which mixer mixes the high-frequency received signal down to a lower-frequency intermediate frequency.
  • a mixer to be arranged in the signal flow upstream of the analog / digital converter, which mixer mixes the high-frequency received signal down to a lower-frequency intermediate frequency.
  • a further embodiment of the device according to the invention provides that two mixers are provided in front of the analog / digital converter, a bandpass filter which limits the frequency range being provided after the first mixer.
  • the two intermediate frequency stages further reduce the sampling rate of the analog / digital converter.
  • a bandpass filter and a frequency control circuit is arranged in front of the analog / digital converter in order to Limit the received signal or the signal obtained after the conversion to an intermediate frequency in the bandwidth and carry out a preliminary frequency control.
  • 1536 carrier frequencies are obtained at an equidistant distance on the frequency axis.
  • the spacing of the carrier frequencies is 1 kHz.
  • 2048 carrier frequencies are obtained according to the FFT, with 1536 carrier frequencies containing useful information.
  • the carrier frequencies obtained are stored in the memory 6 according to the amount and phase, the frequency value resulting from the address of the stored carrier (amount and phase).
  • the frequency shift of the center frequency in the received signal resulting from a real transmission or caused by oscillator inaccuracies in relation to the transmitted signal causes a shift of the carriers containing the useful data in the memory, ie the carriers are stored under the wrong address.
  • the control unit 8 consists of a unit for detecting the frequency offset from a control signal transmitted on the transmitter side and a memory control unit which controls the readdressing of the memory contents.
  • the readdressing can take place in the memory 6 itself or by a transfer to the further memory 7.
  • the control unit 8 is connected to the memory 6, in the second case to the memory 7.
  • the Memory 7, as well as the connections to memory 7 are shown in dashed lines, since they can be used optionally.
  • the memory controller contained in the control unit 8 can also be designed in such a way that it specifies an offset address which is determined as a function of the frequency offset by evaluating the control signal transmitted by the transmitter.
  • the offset address can be used to read from the memory 6 at the correct frequency even without readdressing.
  • FIG. 2a shows the position of the carriers in the memory before the frequency correction.
  • FIG. 2b shows the position of the carriers in the memory after the readdressing, ie after the frequency correction.
  • the memory contains 2048 memory locations in which a carrier according to amount and phase is stored under each address.
  • the carriers with useful information are shown as vertical lines.
  • the carriers are stored with a shift in frequency.
  • the carriers are therefore not in the center of the memory.
  • the carriers come to be in the center of the memory in accordance with FIG. 2b, ie the carriers are stored at the correct address.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung des Frequenzversatzes im Empfangssignal eines digitalen Übertragungssystems, bei dem senderseitig ein Kontrollsignal übertragen wird, durch dessen Auswertung der Frequenzversatz des Empfangssignales in Bezug auf das Sendesignal bestimmt werden kann. Gemäß der Erfindung erfolgt die Frequenzkorrektur im Frequenzbereich, d.h. nach der FFT im Empfänger durch Umadressierung der Speicherinhalte, die die Trägerinformation nach Betrag und Phase beinhalten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.
  • Eine qualitativ hochwertige Hörfunkübertragung, die dem von digitalen Speichermedien (Compact-Disc, DAT) gebotenen Qualitätsstandard entspricht, ist mit dem heutigen analogen UKW-Übertragungsverfahren, besonders beim mobilen Empfang im Kraftfahrzeug oder mit tragbaren Geräten, nicht möglich. Feldstärkeschwankungen und Mehrwegeempfang führen zu Signalverzerrungen, deren Auswirkungen nur zum Teil durch trickreiche Wechselstrategien auf alternative Empfangsfrequenzen (z.B. in Verbindung mit dem Radio-Daten-System, RDS) gemildert werden können.
  • Um die Übertragungsqualität zu verbessern, werden immer mehr digitale Verfahren eingesetzt, wie beispielsweise beim Digital Satellite Radio, kurz DSR. Hierbei wird ein Sendesignal vom Sender via Satellit zum Empfänger übertragen. Um nicht jeden einzelnen Empfänger mit einer Antenne und einem ersten rauscharmen Mischer für den Satellitenfunk, die relativ groß bzw.teuer sind, auszustatten, kann ein DSR-Signal von einem zentralen terrestrischen Empfänger auch über Breitband-Kabelnetze dem Empfänger zugeleitet werden.
  • Eine digitale Hörfunkübertragung für den mobilen Empfang mit Hilfe von Satelliten scheitert z.Zt. noch an dar Notwendigkeit, wegen der vergleichsweise geringen Sendeleistung Empfangsantennen mit ausgeprägter Richtwirkung zu verwenden.
    Um auch für den mobilen Empfang ein Übertragungsverfahren bereitzustellen, das dem von digitalen Speichermedien (Digitale Compact Cassette, Compact-Disc) gebotenen Qualitätsstandard entspricht, wird seit einigen Jahren an einem Standard für ein neues terrestrisches, digitales Übertragungsverfahren gearbeitet, das unter der Bezeichnung "DAB" (Digital Audio Broadcasting) bekannt ist, wie es beispielsweise aus "Funkschau - Spezial": "Digitaler Ton - Von Hörfunk bis Mobiltelefon", 1989, Seiten 9-18 bekannt ist.
  • Als Übertragungsmethode ist das sogenannte COFDM-Verfahren (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex) vorgesehen, wie es beispielsweise in einem Bericht von Frank Müller-Römer, Digital Audio Broadcasting (DAB), Infosat, Heft 10, 1992, Nummer 55, Seiten 60 - 89 beschrieben ist. Mit dieser Übertragungsmethode, mit der innerhalb eines Gebietes, z.B. des Sendegebietes einer Landesrundfunkanstalt, bei Ausnutzung einer Trägerfrequenz-Bandbreite von z.B. 1,5 MHz gleichzeitig ca.5...6 Stereoprogramme (neben zusätzlich programmbezogenen und programmunabhängigen Daten) gesendet werden können. Innerhalb der zur Verfügung stehenden Kanal-Bandbreite werden dabei eine Vielzahl von Einzelträgern (z.B. 1536 Trägerfrequenzen in äquidistantem Abstand auf der Frequenzachse) mit einer 4-DPSK-Modulation beaufschlagt (DPSK = Differential Phase Shift Keying). Durch Verwürfeln der digitalen Programmdaten in der Zeitfolge und in der Zuordnung zu den einzelnen Trägerfrequenzen wird erreicht, daß sich Übertragungsfehler aufgrund von Feldstärkeschwankungen nicht über längere, zeitlich zusammenhängende Signalabschnitte erstrecken und deshalb leichter korrigiert werden können.
  • In einem DAB-Empfänger wird, nach gegenwärtigem Stand, das Eingangssignal, das eine Bandbreite von 1536 kHz hat, zunächst auf eine niedrigere Frequenz heruntergemischt. Das Signal wird mit einem Bandpaß begrenzt und in einem zweiten Mischer auf einen Zwischenfrequenzbereich mit der Mittenfrequenz 3072 kHz heruntergemischt. Bei Änderungen der Mittenfrequenz des Empfangssignales ändern sich auch die erhaltenen Mittenfrequenzen an den beiden Mischerausgängen.
    Da derartige Veränderungen in der Mittenfrequenz zu Fehlern in der Auswertung führen, ist es notwendig Korrekturen vorzunehmen. Dies wird mit bekannten Verfahren zur automatischen Frequenzregelung (AFC - Automatic Frequency Control) erreicht. Diese Verfahren haben allerdings den Nachteil, daß sie sehr aufwendig sind, wenn eine hinreichende Genauigkeit erzielt werden Ein Demodulierschaltkreis für einen MSK-(Minimum Shift Keying)-Empfänger und einen QPSK-(Quadrature Phase Shift Keying)-Empfänger ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 16 027 A1 bekannt. Der Demodulierschaltkreis enthält eine Synchronzustandsbestimmungsvorrichtung und eine Steuerspannungsdurchlaufvorrichtung zum Durchlaufen der Ausgabe eines Spannungsoszillators. Im asynchronen Zustand ist ein Schalter ausgeschaltet, um ein Rückgewinnungsphasenfehlersignal zu unterbrechen. Auf diese Weise wird die Ausgabe des Spannungsoszillators durchlaufen und der synchrone Zustand erreicht. Dann wird der Durchlauf gestoppt und der Schalter wird zum Steuern der Spannung des spannungsgesteuerten Oszillators eingeschaltet, so daß die niederfrequente Fehlerkomponente von dem Phasensignal des Demodulierschaltkreises entfernt wird.
    Im Modulierschaltkreis für QPSK-modulierte Signale ist ein Mitnahmeschaltkreis enthalten. Dieser ist so angeordnet, daß, wenn ein synchroner Zustand in der digitalen Signalverarbeitungseinheit nicht erfasst wird, ein niederfrequentes Ablenkungs- bzw. Durchlaufsignal in den Modulierschaltkreis gezogen wird. Dieses Durchlaufsignal wird mit der Steuerspannung eines spannungsgesteuerten Oszillators, der im QPSK-Trägerrückgewinnungsschaltkreis enthalten ist, überlappt. Wenn der synchrone Zustand erkannt wird, wird die Zufuhr des Ablenkungssignales gestoppt.
    Eine derartige Regelung ist nur mit großem Aufwand so zu realisieren, daß die Regelung hinreichend genau arbeitet.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 12 860 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur digitalen Frequenzregelung für ein Mehrkanalübertragungssystem bekannt, das insbesondere im digitalen Rundfunk Verwendung findet.
    Bei diesem Verfahren wird im Empfänger eines Mehrkanalübertragungssystems über einen digitalen Regelalgorithmus eine Korrekturfrequenz erzeugt, mit der der Frequenzversatz eines Mischerausgangssignales kompensiert wird. Der Frequenzversatz, d.h. die Abweichung von der Sollfrequenz, wird in einer Meßeinrichtung bestimmt, die aus einem Hart-Entscheider, einem Modulator und einem Addierer besteht. In der Meßeinrichtung wird eine komplexe Größe erzeugt, deren Phase ein Maß für den Frequenzversatz darstellt. Das Maß für die Frequenzverschiebung wird im Symboltakt periodisch wiederkehrend bestimmt. Die daraus gebildete Korrekturfrequenz bleibt jeweils für die Dauer eines Symboltaktes konstant.
    Zur Feststellung des Frequenzversatzes kann beispielsweise ein Zeit-Frequenz-Phasen-Kontroll-Symbol, das zu Beginn jeden Übertragungsrahmens vom Sender übertragen wird, ausgewertet werden.
    Trotz des digitalen Regelalgorithmus des bekannten Verfahrens wirkt das Regelsignal auf ein analoges Stellglied mit den bekannten Nachteilen der relativen Ungenauigkeit und des hohen Realisierungsaufwandes.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Frequenz anzugeben, die einen einfachen Aufbau bei hoher Genauigkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 7 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung wird das Empfangssignal, das vorzugsweise nach dem COFDM-Verfahren übertragen wurde, zunächst einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen. Auf diese Weise wird das empfangene Analogsignal, das mit Digitaldaten moduliert ist, in ein Digitalsignal umgewandelt, das zunächst im Zeitbereich vorliegt. Dieses Signal wird einer FFT (Fast Fourier Transformation) unterzogen, so daß das digitalisierte Empfangssignal in den Frequenzbereich überführt und in einem Speicher oder Register abgelegt wird.
    Bei einem nach dem COFDM-Verfahren übertragenen Signal erhält man n Träger, die nach Betrag und Phase in einem Speicher abgelegt werden, wobei die Speicheradresse implizit die Trägerfrequenz angibt. Mit Hilfe des übertragenen Kontrollsignales wird der Frequenzversatz des empfangenen Signales in Bezug auf das gesendete Signal bestimmt.
    Im folgenden Schritt werden in Abhängigkeit des ermittelten Frequenzversatzes die Speicherinhalte umadressiert, so daß im Speicher die frequenzkorrigierten Träger nach Betrag und Phase abgelegt sind.
  • Eine alternative Lösung besteht darin, in Abhängigkeit des ermittelten Frequenzversatzes eine Offset-Adresse zu bestimmen, die beim Auslesen der Information aus dem Speicher berücksichtigt wird.
  • Durch die Offsetadresse, die beim Auslesen berücksichtigt wird, werden für die weitere Verarbeitung frequenzkorrigierte Träger, die nach Betrag und Phase abgelegt sind, zur Verfügung gestellt.
  • Bei dieser Art der Frequenzkorrektur entstehen geringe Fehler, da bei der Analog/Digital-Wandlung und der FFT noch keine Frequenzkorrektur vorliegt. Somit werden einzelne Träger, die außerhalb des von der Analog/Digital-Wandlung und der FFT erfaßten Bereiches liegen, abgeschnitten. Diese Fehler haben aber durch die verschachtelte Übertragung nach dem COFDM-Verfahren geringe Auswirkungen im Vergleich zu den Auswirkungen einer Decodierung von frequenzversetzten Trägerfrequenzen.
  • Eine Verbesserung in dieser Hinsicht wird erreicht, wenn bei der Analog/Digital-Wandlung mit einer höheren Abtastfrequenz abgetastet wird als es der Bandbreite des übertragenen Nutzsignales entspricht.
    Auf diese Weise werden auch Träger, die keine Nutzinformation haben und im Frequenzband rechts und links neben der Nutzinformation liegen, der FFT unterworfen und werden somit nach Betrag und Phase im Speicher abgelegt. Durch einen Frequenzversatz gehen lediglich Träger verloren, die keine Nutzinformation enthalten.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die abgespeicherten Daten nicht innerhalb des Speichers oder Speicherbereiches umadressiert werden, sondern in einen weiteren Speicher mit frequenzkorrigierter Adressierung eingeschrieben werden. Gemäß dieser Ausführung der Erfindung wird zwar ein weiterer Speicher benötigt, der Vorgang der Umadressierung vereinfacht sich aber.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das hochfrequente Empfangssignal vor der Analog/Digital-Wandlung mindestens einer Zwischenfrequenzumsetzung unterzogen wird, die das empfangene Signal auf eine niedrigere Frequenz umsetzt. Durch diese Ausführung der Erfindung wird erreicht, daß die Analog/Digital-Wandlung mit einer niedrigeren Abtastfrequenz ausgeführt werden kann.
  • Als vorteilhaft hat es sich ebenfalls erwiesen, nach der Zwischenfrequenzumsetzung eine Frequenzregelung mit den bekannten analogen Verfahren durchzuführen und anschließend, nach der Analog/Digital-Wandlung und der FFT, die digitale Frequenzregelung auszuführen. Auf diese Weise wird bereits vor der Umsetzung des analogen Signals in ein digitales, im Frequenzbereich vorliegendes Signal, zumindest eine grobe Frequenzregelung erreicht, wodurch spätere Fehler durch Verlust von Trägern mit Nutzinformation vermieden werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
  • Diese Vorrichtung enthält einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung des Empfangssignales in ein digitales Signal. Das digitale Signal wird einer Funktionseinheit zur FFT zugeführt, in der das Digitalsignal vom Zeit- in den Frequenzbereich überführt wird. Im weiteren ist mindestens ein Speicher zur Ablage des in den Frequenzbereich überführten Digitalsignales, und eine Steuereinheit in der Vorrichtung enthalten. Die Steuereinheit besteht aus einer Funktionseinheit zur Auswertung des senderseitig übertragenen Kontrollsignales zur Bestimmung des Frequenzversatzes und einer Steuereinheit zur Adressansteuerung des oder der Speicher.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, im Signalfluß vor dem Analog/Digital-Wandler einen Mischer anzuordnen, der das hochfrequente Empfangssignal auf eine niedrigerfrequente Zwischenfrequenz heruntermischt. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß der Analog/Digital-Wandler einfacher ausgeführt sein kann. Insbesondere ist die zur Analog/Digital-Wandlung benötigte Abtastfrequenz geringer, so daß sich erhebliche Kostenvorteile ergeben.
  • Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß vor dem Analog/Digital-Wandler zwei Mischer vorgesehen sind, wobei nach dem ersten Mischer ein Bandpass vorgesehen ist, der den Frequenzbereich begrenzt. Durch die zwei Zwischenfrequenzstufen wird eine weitere Erniedrigung der Abtastrate des Analog/Digital-Wandlers erreicht.
  • Im weiteren wird vorgesehen, daß vor dem Analog/Digital-Wandler ein Bandpaß und eine Frequenzregelschaltung angeordnet ist, um das Empfangssignal oder das nach der Umsetzung auf eine Zwischenfrequenz erhaltene Signal in der Bandbreite zu begrenzen und eine vorläufige Frequenzregelung durchzuführen.
  • Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles nach den Figuren 1 und 2 beschrieben.
    Es zeigen:
    • Figur 1:
    Das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung
    Figur 2:
    die Lage der Trägerfrequenzen im Speicher

    In Figur 1 ist das Blockschaltbild einer möglichen Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung angegeben. Gemäß dieser Anordnung wird das Empfangssignal S auf einen Mischer 1 gegeben, der das Empfangssignal mit einer hochfrequenten Mittenfrequenz auf eine erste Zwischenfrequenz heruntermischt. Das erhaltene Signal wird mit dem Bandpaß 2 spektral begrenzt und an den zweiten Mischer 3 gegeben, mit dem das bandbegrenzte Signal auf eine weitere Zwischenfrequenz heruntergemischt wird. Diese Zwischenfrequenz liegt vorzugsweise bei 3072 kHz. Auch nach dieser zweiten Frequenzumsetzung kann eine Bandbegrenzung mit einem Bandpaß, der in der Figur nicht dargestellt ist, durchgeführt werden.
    In der Zwischenfrequenzlage mit der vorzugsweisen Mittenfrequenz von 3072 kHz wird das Signal im Analog/Digital-Wandler digitalisiert und mittels der Funktionseinheit 5 einer FFT unterworfen. Am Ausgang der Funktionseinheit 5 liegt das Empfangssignal im Frequenzbereich vor.
  • Nach dem gegenwärtigen Stand des COFDM-Verfahrens erhält man 1536 Trägerfrequenzen im äquidistanten Abstand auf der Frequenzachse. Der Abstand der Trägerfrequenzen liegt nach momentaner Spezifikation bei 1 kHz. Durch eine Abtastung mit 2,048 MHz erhält man also nach der FFT 2048 Trägerfrequenzen, wobei 1536 Trägerfrequenzen Nutzinformation enthalten. Die erhaltenen Trägerfrequenzen werden im Speicher 6 nach Betrag und Phase abgelegt, wobei sich der Frequenzwert aus der Adresse des abgespeicherten Trägers (Betrag und Phase) ergibt.
    Die sich bei einer realen Übertragung ergebende bzw. durch Oszillatorungenauigkeiten verursachte Frequenzverschiebung der Mittenfrequenz im Empfangssignal in Bezug auf das gesendete Signal verursacht eine Verschiebung der die Nutzdaten enthaltenden Träger im Speicher, d.h. die Träger sind unter falscher Adresse abgespeichert. Da sich bei der weiteren Verarbeitung der Nutzdaten die Trägerfrequenz aus der Adresse, unter der der Betrag und die Phase des Trägers abgespeichert ist, ergibt, muß eine Frequenzkorrektur durchgeführt werden. Dazu werden die im Speicher abgelegten Daten in der Steuereinheit 8 ausgewertet. Die Steuereinheit 8 besteht aus einer Einheit zur Erfassung des Frequenzversatzes aus einem senderseitig übertragenen Kontrollsignal und einer Speichersteuereinheit, welche die Umadressierung der Speicherinhalte kontrolliert.
    Die Umadressierung kann im Speicher 6 selbst erfolgen oder durch eine Übertragung in den weiteren Speicher 7. Im ersten Fall ist die Steuereinheit 8 mit dem Speicher 6 verbunden, im zweiten Fall mit dem Speicher 7. Der Speicher 7, sowie die Verbindungen zu Speicher 7 sind strichliert dargestellt, da sie optional zu verwenden sind.
  • Die in der Steuereinheit 8 enthaltene Speichersteuerung kann auch so ausgelegt sein, daß sie eine Offsetadresse, die durch die Auswertung des senderseitig übertragenen Kontrollsignales in Abhängigkeit des Frequenzversatzes bestimmt wird, vorgibt. Durch die Offsetadresse kann ein frequenzrichtiges Auslesen aus dem Speicher 6 auch ohne Umadressierung erreicht werden.
  • Figur 2a zeigt die Lage der Träger im Speicher vor der Frequenzkorrektur. Figur 2b zeigt die Lage der Träger im Speicher nach der Umadressierung, d.h. nach der Frequenzkorrektur.
    Im Beispiel enthält der Speicher 2048 Speicherplätze, in denen unter jeder Adresse ein Träger nach Betrag und Phase abgespeichert ist. In der Figur sind nur die Träger mit Nutzinformation als senkrechte Striche dargestellt. Nach dem gegenwärtigen Stand des COFDM-Verfahrens sind dies 1536 Träger. Bei einem Frequenzversatz sind die Träger frequenzverschoben abgespeichert. In der bildlichen Darstellung nach Figur 2 liegen die Träger also nicht mittig im Speicher.
    Nach der Frequenzkorrektur kommen die Träger entsprechend Figur 2b mittig im Speicher zu liegen, d.h. die Träger sind unter der richtigen Adresse abgespeichert.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Beseitigung des Frequenzversatzes im Empfangssignal eines digitalen Übertragungssystems, bei dem senderseitig ein Kontrollsignal übertragen wird, durch dessen Auswertung der Frequenzversatz des Empfangssignales in Bezug auf das Sendesignal bestimmt werden kann,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - das Empfangssignal im Empfänger einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen wird,
    - das gewonnene Digitalsignal einer FFT unterzogen und in einen Speicher eingeschrieben wird,
    - das Kontrollsignal ausgewertet und der Frequenzversatz bestimmt wird, und
    - in Abhängigkeit des Frequenzversatzes die Speicherinhalte so umadressiert werden, daß der Frequenzversatz kompensiert wird.
  2. Verfahren zur Beseitigung des Frequenzversatzes im Empfangssignal eines digitalen Übertragungssystems, bei dem senderseitig ein Kontrollsignal übertragen wird, durch dessen Auswertung der Frequenzversatz des Empfangssignales in Bezug auf das Sendesignal bestimmt werden kann,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - das Empfangssignal im Empfänger einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen wird,
    - das gewonnene Digitalsignal einer FFT unterzogen und in einen Speicher eingeschrieben wird,
    - das Kontrollsignal ausgewertet und der Frequenzversatz bestimmt wird, und
    - in Abhängigkeit des Frequenzversatzes eine Offsetadresse berechnet wird, die beim Auslesen der Daten berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    bei der Analog/Digital-Wandlung mit einer höheren Abtastfrequenz abgetastet wird als es der Bandbreite des Nutzsignales entspricht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    bei der Umadressierung der Speicherinhalte die Daten in einen zweiten Speicher geschrieben werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Analog/Digital-Wandlung des Empfangssignales erst nach mindestens einer Zwischenfrequenzumsetzung des Eingangssignales auf eine niedrigere Frequenz erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    nach der Zwischenfrequenzumsetzung zunächst eine Frequenzregelung mit mindestens einem analogen und/oder einem weiteren digitalen Stellglied und nach der FFT eine digitale Frequenzregelung erfolgt.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    gekennzeichnet durch,
    - einen Analog/Digital-Wandler (4) zur Umwandlung des Empfangssignales in ein digitales Signal,
    - eine Funktionseinheit (5) zur FFT, welche das Digitalssignal vom Zeit- in den Frequenzbereich überführt,
    - mindestens einen Speicher (6,7) zur Ablage des in den Frequenzbereich überführten Digitalsignales, und
    - eine Steuereinheit (8), die aus einer Funktionseinheit zur Auswertung des senderseitig übertragenen Kontrollsignales zur Bestimmung des Frequenzversatzes und einer Steuereinheit zur Adressansteuerung des oder der Speicher (6,7) besteht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    im Signalfluß vor dem Analog/Digital-Wandler (4) ein Mischer (3) angeordnet ist, der das hochfrequente Empfangssignal auf eine niedrigerfrequente Zwischenfrequenz heruntermischt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - im Signalfluß vor dem Analog/Digital-Wandler (4) ein Mischer (1) angeordnet ist, der das hochfrequente Empfangssignal (S) auf eine erste, niedrigerfrequente Zwischenfrequenz heruntermischt,
    - das Signal nach der ersten Zwischenfrequenzstufe in einem Bandpaß (2) bandbegrenzt wird, und
    - das bandbegrenzte Signal in einem zweiten Mischer auf eine zweite Zwischenfrequenz heruntergemischt wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    vor dem Analog/Digital-Wandler (4) ein Bandpaß und eine Frequenzregelschaltung angeordnet sind, um das Empfangssignal oder das nach der Umsetzung auf eine Zwischenfrequenz erhaltene Signal in der Bandbreite zu begrenzen und eine vorläufige Frequenzregelung durchzuführen.
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