EP1525729A1 - Empfangsanordnung für ein funksignal - Google Patents

Empfangsanordnung für ein funksignal

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Publication number
EP1525729A1
EP1525729A1 EP03787718A EP03787718A EP1525729A1 EP 1525729 A1 EP1525729 A1 EP 1525729A1 EP 03787718 A EP03787718 A EP 03787718A EP 03787718 A EP03787718 A EP 03787718A EP 1525729 A1 EP1525729 A1 EP 1525729A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
output
input
amplifier
receiving arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03787718A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Körner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of EP1525729A1 publication Critical patent/EP1525729A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/403—Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency
    • H04B1/406—Circuits using the same oscillator for generating both the transmitter frequency and the receiver local oscillator frequency with more than one transmission mode, e.g. analog and digital modes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/0012—Modulated-carrier systems arrangements for identifying the type of modulation

Definitions

  • the present invention relates to a receiving arrangement for a radio signal.
  • the object of the present invention is to provide a receiving arrangement for a radio signal which is designed for at least two different types of modulation and which enables a relatively quick recognition of the modulation method by which a radio signal is modulated with little effort.
  • a receiving arrangement for a radio signal comprising:
  • a downward frequency converter with a first input for coupling the radio signal, with a second input for supplying a local oscillator signal and with an output, - an amplifier with an amplifier input, which is coupled to the output of the downward frequency converter, with an amplifier output and with an output for deriving a received field strength signal, a demodulator for demodulating a down-mixed, amplified signal, with a signal input which is connected to the amplifier output, with a signal output for deriving a demodulated signal and with a control input for preselecting a demodulation method a set of predetermined demodulation methods and - a detection unit, comprising a high-pass filter with an input connected to the output of the amplifier for deriving a received field strength signal, and a threshold comparator connected at its input to the output of the high-pass filter and at its output is coupled to the control input of the demodulator, designed to emit a value representing the modulation method of the radio signal.
  • the amplifier can be designed with a gain factor of 1.
  • an analysis of the received field strength signal is carried out in order to detect which modulation method is used to modulate a received radio signal.
  • the received field strength signal is normally also referred to as a receive signal strength indicator (RSSI) signal.
  • RSSI receive signal strength indicator
  • amplitude-modulated signals can be easily distinguished from frequency-modulated and / or phase-modulated signals according to the principle presented.
  • signals modulated in an amplitude shift keying can be distinguished from frequency-shifted signals (FSK).
  • ASK amplitude shift keying
  • FSK frequency-shifted signals
  • any other modulation method developed based on phase or amplitude modulation can also be detected with the present principle.
  • the DC component of the RSSI signal is initially suppressed and only the AC component of the RSSI signal is evaluated.
  • the direct component of an RSSI signal is normally used to measure the current field strength.
  • the transmission power of the respective mobile radio device is set, for example.
  • the measurement signal can alternatively or additionally be transmitted to the base station in order to determine the transmission power of the base station in an adaptive control.
  • the alternating component of the RSSI signal has a certain size, which is determined by the reception architecture, the radio channel and the noise characteristics.
  • the processed RSSI signal at the input of the threshold value comparator increases when an amplitude-modulated signal is received, since the signal energy increases due to the amplitude fluctuations.
  • the filtered RSSI signal value becomes smaller and tends towards zero for larger field strengths.
  • the evaluation of the RSSI signal corresponding to the present principle enables a particularly simple and quick determination of how a received radio signal is modulated and / or whether a useful signal is received at all.
  • a particular advantage results from the fact that the direct component of the RSSI signal is usually evaluated anyway in radio receivers in order to determine the reception field strength.
  • the present method it is possible to determine at all whether a signal is present in the receiving channel and, instead or in addition, to make a decision as to whether a received radio signal is phase or frequency modulated or amplitude modulated.
  • the received field strength signal is preferably provided at an output of a limiting amplifier, a so-called limiter, which is connected downstream of the downward frequency converter.
  • the AC component of the RSSI signal which is obtained with the high-pass filter, is preferably processed in the detection unit by forming the mean value, the effective value or the mean value.
  • the spectrum of the RSSI signal must not be cut too far beforehand.
  • the threshold value comparator evaluates the prepared RSSI
  • Signal prefers one or two threshold values and, by comparing the processed RSSI signal with the threshold values, determines whether there is no signal at all, an amplitude-modulated signal or only a phase- or frequency-modulated signal.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary reception arrangement with RSSI signal evaluation according to the present principle
  • FIG. 2 shows the comparison of an RSSI signal in the case of amplitude modulation with one in the case of frequency modulation
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the detection unit of FIG. 1 evaluating the RSSI signal
  • Figure 4 exemplary waveforms of selected signals with frequency modulation
  • Figure 5 exemplary signal waveforms of selected signals with amplitude modulation.
  • Figure 1 shows a radio receiver arrangement using a block diagram.
  • a low-noise preamplifier 2 is coupled to a receiving antenna 1 and is connected to a first input of a downward frequency mixer 3.
  • the second connection of the downward frequency mixer 3 is connected to a frequency generator (not shown), which provides a local oscillator signal with the carrier frequency of the received signal.
  • a frequency generator (not shown), which provides a local oscillator signal with the carrier frequency of the received signal.
  • At the output of the frequency mixer 3 there is an intermediate frequency signal on an intermediate frequency level IF, which is filtered in a downstream bandpass filter 4.
  • a limiting amplifier 5, a so-called limiter, which is constructed in several stages, is connected to the output of the intermediate frequency filter 4. Its output is connected to the input of a demodulator 6, for amplitude shift keying and for frequency shift keying is designed to be selectable.
  • Another filter 7 is connected to the demodulator output of demodulator 6.
  • Limiter 5 has another output at which a reception field strength signal is available, a so-called RSSI signal (Receive Signal Strength Indicator).
  • the RSSI output of the limiter 5 is connected to a detection unit 8, which controls a control unit 9 as a function of high-frequency signal components of the RSSI signal, which is connected at its output to a control input for preselecting a demodulation method on the demodulator 6.
  • the detection unit 8 comprises on the input side a high-pass filter 10, 11 with a series capacitance 10 and a resistor 11 connected to ground.
  • the high-pass filter 10, 11 is followed by an effective value determination circuit 12, 13, 14, which has a diode 12 polarized in the flow direction and one connected in series connected resistor 13 with a downstream capacitor 14 to ground.
  • a high-pass filtered and averaged RSSI signal is accordingly available at the output of the effective value generator, which is fed in at an input of a threshold value comparator 15 to which the effective value generator is connected.
  • the threshold value comparator 15 comprises two further inputs, to each of which an upper and lower threshold value signal can be fed.
  • the comparator 15 adjusts at respective outputs
  • the control logic 9 controls the demodulator 6.
  • the effective value of the RSSI signal without a DC component is used to distinguish whether an amplitude-modulated or a non-amplitude-modulated signal is present.
  • only the alternating component of the received field strength signal is used to evaluate whether an amplitude-modulated or a frequency / phase-modulated signal is received.
  • the signal component used for the determination has a value that is determined by the system and the noise properties. If an amplitude-modulated signal is received, the rectified alternating component of the RSSI signal increases since the signal energy increases due to the amplitude fluctuation. In the case of a signal with a constant amplitude, that is to say a signal with a constant envelope, such as with pure frequency or phase modulation, the effective value or mean value becomes smaller and tends towards zero for larger field strengths. This decrease in the noise level progresses very rapidly as the received signal level increases, since the noise is quickly displaced by the limiter effect. It is thus possible to evaluate the signal with regard to its type of modulation near the sensitivity threshold of the receiver.
  • a total of three cases can be distinguished by corresponding threshold values on the comparator 15: if the rms value measured lies between the upper and lower threshold, no useful signal is received. If the effective value is above the upper threshold, it is an amplitude-modulated signal, for example an amplitude shift keying. If, on the other hand, the effective value is less than the lower threshold, a signal with a constant envelope, such as a frequency-shift-keyed signal, is coupled in to the antenna. Accordingly, the present principle not only allows a statement to be made as to whether there is an amplitude-modulated or a frequency-modulated signal, but also whether a signal is detected in the reception channel at all.
  • FIG. 2 shows a graph in a semi-logarithmic representation, in which the effective value of the alternating component of the RSSI signal is plotted in millivolts over the reception field strength of the high-frequency signal, measured in dBmW. Frequencies between 0 and 100 kHz were taken into account. It can be clearly seen that a distinction is possible even from low reception field strengths of approximately -115 dBm, whether an amplitude-shift keyed or a frequency shift keyed signal, referred to here as ASK or FSK, is present. With increasing reception field strength or input power, the distinction becomes easier and easier.
  • FIG. 3 shows, using a circuit diagram, an exemplary structure of the detection unit 8 with a high-pass filter 10, 11 connected to the RSSI output of the limiter 5, an RMS generator 12, 13, 14 connected downstream, comprising a diode 12, a series resistor 13 and a capacitance 14 to ground and with a comparator 15 designed as a transimpedance amplifier with two threshold value inputs.
  • the comparator comprises an ASK threshold value input and an FSK threshold value input, which are connected to a resistance divider comprising three series resistors 16, 17, 18, which is connected between a supply potential of plus 3 V and reference potential.
  • the resistance values of resistors 16 to 18 are selected so that a potential of 800 mV is available at the ASK threshold input, while a potential of 400 mV is available at the FSK input.
  • the transimpedance amplifier 15 comprises a controlled current source which outputs a current depending on whether the averaged RSSI signal is above or below the lower threshold with regard to the alternating components. Based on the output signal on Output of the comparator 15 can therefore be determined whether a useful signal is detected at all. The fact whether it is an amplitude-modulated or a frequency-modulated signal can also be read from the output signal of the transimpedance amplifier 15.
  • a so-called data slicer is also controlled depending on whether an amplitude-modulated or a frequency-modulated signal is detected.
  • This data slicer 19 is connected to the output of the data filter 7 in the signal processing chain of FIG. 1, but is not shown there.
  • FIG. 4 shows the simulation results using an exemplary embodiment of the present principle in the presence of a frequency shift keyed signal in accordance with the circuit diagram of FIG. 3.
  • the signal voltage is plotted over time in milliseconds. You can see that in the upper part of the diagram
  • FIG. 5 also shows the course of the characteristic signals from FIG. 3 on the basis of an example with an amplitude-shift keyed signal.
  • the course of the RSSI signal, the signal threshold SO, the output signal S and the output signal A of the received signal chain is also clearly shown here. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Es ist eine Empfangsanordnung für ein Funksignal angegeben, welche einen Abwärtsmischer (3) mit nachgeschalteter Signalverarbeitungskette und Demodulator (6) umfaßt. Zwischen Abwärtsmischer (3) und Demodulator (6) wird, beispielsweise in einem Limiter (5), ein RSSI-Signal gewonnen. Dieses wird hochpaßgefiltert und gemittelt einem Komparator (15) zugeführt. In Abhängigkeit des Pegels des derart aufbereiteten RSSI-Signals kann in der Erkennungseinheit (8) problemlos detektiert wird, ob überhaupt kein Nutzsignal, ein amplitudenmoduliertes Signal oder ein frequenzmoduliertes Signal vorliegt. Entsprechend wird der Demodulator (6) von einer Steuereinheit (9) angesteuert. Gemäß dem beschriebenen Prinzip ist ein besonders einfaches und präzises Erkennen und entsprechendes Einstellen eines Demodulators möglich, in Abhängigkeit davon, ob ein amplituden- oder frequenzmoduliertes Signal empfangen wird.

Description

Beschreibung
Empfangsanordnung für ein Funksignal
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangsanordnung für ein Funksignal .
Im modernen Mobilfunk, der mit digitalen Modulationsverfahren arbeitet, sind sowohl Phasen- oder Frequenzmodulationsverfah- ren, als auch Amplitudenmodulationsverfahren sowie Kombinationen der beiden üblich.
Es ist deshalb wünschenswert, universell einsetzbare Funkempfänger zu bauen, welche unterschiedliche Modulationsarten be- herrschen. Problematisch bei derartigen Mehrsystemempfängern ist jedoch, daß der Demodulator die Modulationsart kennen muß, um richtig demodulieren zu können. Hierfür ist es wünschenswert, möglichst früh in der Signalverarbeitungskette eine Erkennung durchzuführen, mit welchem Modulationsverfah- ren ein empfangenes Hochfrequenzsignal moduliert ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Empfangsanordnung für ein Funksignal anzugeben, die für zumindest zwei unterschiedliche Modulationsarten ausgelegt ist und eine ver- haltnismäßig schnelle Erkennung, nach welchem Modulationsverfahren ein Funksignal moduliert ist, mit geringem Aufwand ermöglicht .
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Empfangs- anordnung für ein Funksignal, umfassend:
- einen Abwärts-Frequenzumsetzer mit einem ersten Eingang zum Einkoppeln des Funksignals, mit einem zweiten Eingang zum Zuführen eines Lokaloszillator-Signals und mit einem Ausgang, - einen Verstärker mit einem Verstärkereingang, der mit dem Ausgang des Abwärts-Frequenzumsetzers gekoppelt ist, mit einem Verstärkerausgang und mit einem Ausgang zum Ableiten eines Empfangsfeldstärkesignals, - einen Demodulator zum Demodulieren eines abwärtsgemischten, verstärkten Signals, mit einem Signaleingang, der an den Verstärkerausgang angeschlossen ist, mit einem Signalausgang zum Ableiten eines demodulierten Signals und mit einem Steuereingang zum Vorwählen eines Demodulationsverfahrens aus einer Menge von vorbestimmten Demodulationsverfahren und - eine Erkennungseinheit, aufweisend ein Hochpaßfilter mit einem Eingang, der an den Ausgang des Verstärkers zum Ableiten eines Empfangsfeldstärkesignals angeschlossen ist, und einen Schwellwert-Komparator, der an seinem Eingang mit dem Ausgang des Hochpaßfilters und an seinem Ausgang mit dem Steuereingang des Demodulators gekoppelt ist, ausgelegt zur Abgabe eines das Modulationsverfahren des Funksignals repräsentierenden Wertes.
Der Verstärker kann mit einem Verstärkungsfaktor von 1 ausge- legt sein.
Gemäß dem vorliegenden Prinzip erfolgt zur Detektion, gemäß welchem Modulationsverfahren ein empfangenes Funksignal moduliert ist, eine Analyse des Empfangsfeldstärkesignals.
Das Empfangsfeldstärkesignal wird normalerweise auch als Re- ceive Signal Strength Indicator (RSSI) -Signal bezeichnet. Anhand des ohnehin normalerweise von der Empfangssignalkette bereitgestellten RSSI-Signals können gemäß dem vorgestellten Prinzip in einfacher Weise amplitudenmodulierte Signale von frequenz- und/oder phasenmodulierten Signalen unterschieden werden.
Beispielsweise können so in einer Amplitudenumtastung (Ampli- tude Shift Keying, ASK) modulierte Signale von frequenzumge- tasteten Signalen (Frequency Shift Keying, FSK) unterschieden werden. Neben der beispielhaften Unterscheidung zwischen ASK und FSK kann mit vorliegendem Prinzip auch jedes andere, auf Phasenoder Amplitudenmodulation beruhende, weiterentwickelte Modu- lationsverfahren detektiert werden.
Gemäß dem vorliegenden Prinzip wird zunächst der Gleichanteil des RSSI-Signals unterdrückt und lediglich die Wechselstromkomponente des RSSI-Signals ausgewertet.
Der Gleichanteil eines RSSI-Signals wird normalerweise zur Messung der aktuellen Feldstärke verwendet. In Abhängigkeit von der gemessenen Feldstärke wird in Abhängigkeit vom eingesetzten Mobilfunkstandard beispielsweise die Sendeleistung des jeweiligen Mobilfunkgerätes eingestellt. Das Meßsignal kann alternativ oder zusätzlich an die Basisstation übertragen werden zur Festlegung der Sendeleistung der Basisstation in einer adaptiven Regelung.
Wenn überhaupt kein Funksignal empfangen wird, hat der Wechselanteil des RSSI-Signals eine bestimmte Größe, welche von der Empfangsarchitektur, dem Funkkanal und den Rauscheigenschaften bestimmt ist. Das aufbereitete RSSI-Signal am Eingang des Schwellwert-Komparators nimmt bei Empfangen eines amplitudenmodulierten Signals zu, da durch die Amplitudenschwankungen die Signalenergie zunimmt. Beim Empfang eines in der Amplitude konstanten Signals hingegen, wie dies bei fre- quenz- oder phasenmodulierten Signalen der Fall ist, wird der gefilterte RSSI-Signalwert kleiner und strebt für größere Feldstärken gegen Null.
Insgesamt ist demnach durch die dem vorliegenden Prinzip entsprechende Auswertung des RSSI-Signals eine besonders einfache und schnelle Feststellung, wie ein empfangenes Funksignal moduliert ist, und/oder ob überhaupt ein Nutzsignal empfangen wird, möglich. Ein besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, daß in Funkempfängern ohnehin üblicherweise der Gleichanteil des RSSI- Signals ausgewertet wird, um die Empfangsfeldstärke zu bestimmen.
Gemäß vorliegendem Verfahren ist es möglich, überhaupt festzustellen, ob ein Signal im Empfangskanal vorhanden ist sowie statt dessen oder zusätzlich eine Entscheidung darüber zu treffen, ob ein empfangenes Funksignal phasen- oder frequenz- moduliert oder amplitudenmoduliert ist.
Das Empfangsfeldstärkesignal wird bevorzugt an einem Ausgang eines begrenzenden Verstärkers, eines sogenannten Limiters, der dem Abwärts-Frequenzumsetzer nachgeschaltet ist, bereit- gestellt.
Bevorzugt wird die AC-Komponente des RSSI-Signals, welche mit dem Hochpaß-Filter gewonnen wird, in der Erkennungseinheit durch Bilden des Mittelwertes, des Effektivwertes oder des Betragsmittelwertes verarbeitet.
Dabei darf das RSSI-Signal zuvor in seinem Spektrum nicht zu stark beschnitten werden.
Der Schwellwert-Komparator wertet das aufbereitete RSSI-
Signal bevorzugt bezüglich ein oder zwei Schwellwerten aus und bestimmt durch Vergleich des aufbereiteten RSSI-Signals mit den Schwellwerten, ob überhaupt kein Signal, ein amplitudenmoduliertes Signal oder ein lediglich phasen- oder fre- quenzmoduliertes Signal vorliegt.
Bei einem frequenzmodulierten Signal wird dabei gemäß vorliegendem Prinzip detektiert, ob das Signal eine konstante Einhüllende hat.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Empfangsanordnung mit RSSI-Signalauswertung gemäß vorliegendem Prinzip,
Figur 2 den Vergleich eines RSSI-Signals bei Amplitudenmodulation mit einem bei Frequenzmodulation,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der das RSSI-Signal auswer- tenden Erkennungseinheit von Figur 1,
Figur 4 beispielhafte Signalverläufe ausgewählter Signale bei Frequenzmodulation und
Figur 5 beispielhafte Signalverläufe ausgewählter Signale bei Amplitudenmodulation.
Figur 1 zeigt eine Funkempfänger-Anordnung anhand eines Blockschaltbildes. An eine Empfangsantenne 1 ist ein rauscharmer Vorverstärker 2 angekoppelt, der an einen ersten Eingang eines Abwärts-Frequenzmischers 3 angeschlossen ist. Der zweite Anschluß des Abwärts-Frequenzmischers 3 ist an einen nicht eingezeichneten Frequenzgenerator angeschlossen, der ein Lokaloszillatorsignal mit der Trägerfrequenz des Emp- fangssignals bereitstellt. Am Ausgang des Frequenzmischers 3 steht ein Zwischenfrequenzsignal auf einer Zwischenfrequenze- bene IF bereit, welches in einem nachgeschalteten Bandpaßfilter 4 gefiltert wird. An den Ausgang des Zwischenfrequenzfil- ters 4 ist ein begrenzender Verstärker 5, ein sogenannter Li- miter, der mehrstufig aufgebaut ist, angeschlossen. Dessen Ausgang ist an den Eingang eines Demodulators 6 angeschlossen, der für Amplitudenumtastung und für Frequenzumtastung wählbar ausgelegt ist. An den Demodulatorausgang des Demodulators 6 ist ein weiteres Filter 7 angeschlossen.
Der Limiter 5 hat einen weiteren Ausgang, an dem ein Emp- fangsfeldstärkesignal bereitsteht, ein sogenanntes RSSI- Signal (Receive Signal Strength Indicator) . Der RSSI-Ausgang des Limiters 5 ist an eine Erkennungseinheit 8 angeschlossen, welche in Abhängigkeit von hochfrequenten Signalanteilen des RSSI-Signals eine Steuereinheit 9 ansteuert, welche an ihrem Ausgang mit einem Steuereingang zum Vorwählen eines Demodula- tionsverfahrens an dem Demodulator 6 verbunden ist.
Die Erkennungseinheit 8 umfaßt eingangsseitig ein Hochpaßfilter 10, 11 mit einer Serienkapazität 10 und einem gegen Masse geschalteten Widerstand 11. An das Hochpaßfilter 10, 11 schließt sich eine Effektivwert-Ermittlungsschaltung 12, 13, 14 an, die eine in Flußrichtung gepolte Diode 12 und einen daran in Serie angeschlossenen Widerstand 13 mit nachgeschaltetem Kondensator 14 gegen Masse umfaßt. Am Ausgang des Ef- fektivwertbildners steht demnach ein hochpaßgefiltertes und gemitteltes RSSI-Signal bereit, welches an einem Eingang eines Schwellwert-Komparators 15, an den der Effektivwertbildner angeschlossen ist, eingespeist wird. Der Schwellwert- Komparator 15 umfaßt zwei weitere Eingänge, denen je ein obe- res und unteres Schwellwertsignal zugeführt werden kann.
In Abhängigkeit davon, ob das gefilterte und gemittelte RSSI-Signal zwischen oberer und unterer Schwelle, oberhalb der oberen Schwelle oder unterhalb der unteren Schwelle liegt, stellt der Komparator 15 an jeweiligen Ausgängen ein
ASK-Indikatorsignal, ein FSK-Indikatorsignal oder ein Rauschindikatorsignal bereit. Je nachdem, ob ein amplitudenmoduliertes, ein frequenzmoduliertes oder überhaupt kein Nutzsignal detektiert wird, steuert die Kontrollogik 9 den Demodu- lator 6 an. Gemäß vorliegendem Prinzip wird zur Unterscheidung, ob ein amplitudenmoduliertes oder ein nicht amplitudenmoduliertes Signal vorliegt, der Effektivwert des RSSI-Signals ohne Gleichanteil -Komponente verwertet. Somit wird lediglich der Wechselanteil des Empfangsfeldstärkesignals zur Auswertung benutzt, ob ein amplitudenmoduliertes oder ein frequenz- /phasenmoduliertes Signal empfangen wird.
Für den ersten Fall, daß überhaupt kein moduliertes Nutzsi- gnal an der Antenne 1 empfangen wird, hat die zur Ermittlung verwendete Signalkomponente einen Wert, der vom System und den Rauscheigenschaften bestimmt ist. Wird ein amplitudenmoduliertes Signal empfangen, so nimmt der gleichgerichtete Wechselanteil des RSSI-Signals zu, da durch die Amplituden- Schwankung die Signalenergie zunimmt. Bei einem in der Amplitude konstanten Signal hingegen, also einem Signal mit konstanter Einhüllender, wie bei reiner Frequenz- oder Phasenmodulation, wird der Effektivwert oder Mittelwert kleiner und strebt für größere Feldstärken gegen Null . Diese Abnahme des Rauschpegels schreitet bei zunehmendem Empfangssignalpegel sehr rasch fort, da durch den Limitereffekt das Rauschen rasch verdrängt wird. Somit ist es möglich, nahe der Empfindlichkeitsschwelle des Empfängers das Signal hinsichtlich seiner Modulationsart zu bewerten.
Durch entsprechende Schwellwerte am Komparator 15 können insgesamt drei Fälle unterschieden werden: Liegt im ersten Fall der gemessene Effektivwert zwischen oberer und unterer Schwelle, so wird kein Nutzsignal empfangen. Liegt der Effek- tivwert über der oberen Schwelle, so handelt es sich um ein amplitudenmoduliertes Signal, beispielsweise um eine Amplitu- denumtastung. Ist der Effektivwert hingegen kleiner als die untere Schwelle, so wird ein Signal mit konstanter Einhüllender, wie beispielsweise ein frequenzumgetastetes Signal an der Antenne eingekoppelt. Demnach erlaubt das vorliegende Prinzip nicht nur eine Aussage darüber, ob ein amplitudenmoduliertes oder ein frequenzmoduliertes Signal vorliegt, sondern darüber hinaus auch, ob überhaupt ein Signal im Empfangskanal detektiert wird.
Figur 2 zeigt ein Schaubild in halblogarithmischer Darstellung, bei dem der Effektivwert des Wechselanteils des RSSI- Signals in Millivolt aufgetragen ist über der Empfangsfeldstärke des Hochfrequenzsignals gemessen in dBmW. Dabei wurden Frequenzen zwischen 0 und 100 kHz berücksichtigt. Man erkennt deutlich, daß bereits ab geringen Empfangsfeldstärken von ca. -115 dBm eine Unterscheidung möglich ist, ob ein amplituden- umgetastetes oder ein frequenzumgetastetes Signal, vorliegend bezeichnet mit ASK beziehungsweise FSK, vorliegt. Mit zuneh- mender Empfangsfeldstärke beziehungsweise Eingangsleistung wird die Unterscheidung immer einfacher.
Figur 3 zeigt anhand eines Schaltplanes einen beispielhaften Aufbau der Erkennungseinheit 8 mit am RSSI -Ausgang des Limi- ters 5 angeschlossenem Hochpaßfilter 10, 11, nachgeschaltetem Effektivwertbildner 12, 13, 14, umfassend eine Diode 12, einen Serienwiderstand 13 und eine Kapazität 14 gegen Masse sowie mit einem als Transimpedanzverstärker ausgebildeten Komparator 15 mit zwei Schwellwerteingängen.
Der Komparator umfaßt einen ASK-Schwellwerteingang und einen FSK-Schwellwerteingang, welche an einen Widerstandsteiler umfassend drei Serienwiderstände 16, 17, 18 angeschlossen sind, der zwischen einem Versorgungspotential von plus 3 V und Be- zugspotential geschaltet ist. Die Widerstandswerte der Widerstände 16 bis 18 sind so gewählt, daß am ASK-Schwellwerteingang ein Potential von 800 mV, am FSK-Eingang hingegen ein Potential von 400 mV bereitsteht. Der Transimpedanzverstärker 15 umfaßt eine gesteuerte Stromquelle, welche einen Strom in Abhängigkeit davon abgibt, ob das gemittelte RSSI-Signal bezüglich der Wechselanteile oberhalb der oberen oder unterhalb der unteren Schwelle liegt. Anhand des AusgangsSignals am Ausgang des Komparators 15 kann demnach festgestellt werden, ob überhaupt ein Nutzsignal detektiert wird. Die Tatsache, ob es sich um ein amplitudenmoduliertes oder ein frequenzmoduliertes Signal handelt, kann ebenfalls am Ausgangssignal des Transimpedanzverstärkers 15 abgelesen werden.
Im Beispiel von Figur 3 wird zusätzlich zu der bereits erläuterten Ansteuerung der Steuereinheit 9, die wiederum den Demodulator 6 ansteuert, vorliegend zusätzlich ein sogenannter Data Slicer in Abhängigkeit davon angesteuert, ob ein amplitudenmoduliertes oder ein frequenzmoduliertes Signal detektiert wird. Dieser Data Slicer 19 ist in der Signalverarbeitungskette von Figur 1 am Ausgang des Datenfilters 7 angeschlossen, dort jedoch nicht eingezeichnet.
Figur 4 zeigt die Simulationsergebnisse anhand eines Ausführungsbeispiels des vorliegenden Prinzips bei Vorliegen eines frequenzumgetasteten Signals gemäß Schaltplan von Figur 3. Dabei ist die SignalSpannung über der Zeit in Millisekunden aufgetragen. Im oberen Teil des Schaubildes erkennt man den
Verlauf des RSSI-Signals RSSI, den relativ konstanten Verlauf der entsprechenden, unteren Schwelle SU des Komparators 15 sowie den Signalverlauf des Ausgangssignals S des Komparators. Liegt das Ausgangssignal S des Komparators oberhalb der Schwelle SU, wird der Ausgang der Empfangssignalverarbei- tungskette freigeschaltet und ein entsprechendes demoduliertes Ausgangssignal A, siehe untere Bildhälfte, ausgegeben.
Figur 5 zeigt ebenfalls anhand von Schaubildern den Verlauf der charakteristischen Signale von Figur 3 anhand eines Beispiels mit amplitudenumgetastetem Signal. Auch hier ist deutlich der Verlauf des RSSI-Signals, der Signalschwelle SO, des Ausgangssignals S sowie des Ausgangssignals A der Empfangssignalkette gezeigt. Bezugszeichenliste
1 Antenne
2 Vorverstärker 3 Abwärtsmischer
4 ZF-Filter
5 Limiter
6 Demodulator
7 Datenfilter 8 Erkennungseinheit
9 Steuereinheit
10 Kapazität
11 Widerstand
12 Diode 13 Widerstand
14 Kapazität
15 Schwellwert-Komparator
16 Widerstand
17 Widerstand 18 Widerstand
19 Data slizer ASK Ampli udenumtastung FSK Frequenzumtastung S Ausgangssignal SU Schwellwert
RSSI Empfangsfeldstärkesignal A Ausgangssignal

Claims

Patentansprüche
1. Empfangsanordnung für ein Funksignal, umfassend
- einen Abwärts-Frequenzumsetzer (3) mit einem ersten Eingang zum Einkoppeln des Funksignals, mit einem zweiten Eingang zum Zuführen eines Lokaloszillator-Signals und mit einem Ausgang ,
- einen Verstärker (5) mit einem Verstärkereingang, der mit dem Ausgang des Abwärts-Frequenzumsetzers (3) gekoppelt ist, mit einem Verstärkerausgang und mit einem Ausgang zum Ableiten eines Empfangsfeldstärkesignals (RSSI) ,
- einen Demodulator (6) zum Demodulieren eines abwärtsgemischten, verstärkten Signals, mit einem Signaleingang, der an den Ausgang des Verstärkers (5) angeschlossen ist, mit einem Signalausgang zum Ableiten eines demodulierten Signals und mit einem Steuereingang zum Vorwählen eines Demo- dulationsverfahrens aus einer Menge von vorbestimmten Demo- dulationsverfahren und
- eine Erkennungseinheit (8) aufweisend ein Hochpaßfil- ter (10, 11) mit einem Eingang, der an den Ausgang des Verstärkers (5) zum Ableiten des Empfangsfeldstärkesignals (RSSI) angeschlossen ist, und einen Schwellwert- Komparator (15) , der an seinem Eingang mit dem Ausgang des Hochpaßfilters (10, 11) und an seinem Ausgang mit dem Steu- ereingang des Demodulators (6) gekoppelt ist, ausgelegt zur Abgabe eines das Modulationsverfahren des Funksignals repräsentierenden Wertes.
2. Empfangsanordnung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Erkennungseinheit (8) zwischen das Hochpaßfilter (10, 11) und den Schwellwert-Komparator (15) ein Mittel zur Mittelwert- oder Effektivwertbildung (12, 13, 14) geschaltet ist .
3. Empfangsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schwellwert-Komparator (15) einen Schwellwerteingang aufweist zum Zuführen einer Signalschwelle, deren Wert zwischen einem ein amplitudenmoduliertes Signal (ASK) kennzeichnenden Wertebereich und einem ein frequenzmoduliertes Signal (FSK) kennzeichnenden Wertebereich des gefilterten Empfangsfeldstärkesignals (RSSI) liegt.
4. Empfangsanordnung nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schwellwert-Komparator (15) einen weiteren Schwellwerteingang aufweist und daß der das Modulationsverfahren des Funksignals repräsentierende Wert einen von drei vorbestimmten Zuständen annehmen kann, welche von der Menge kein Signal, amplitudenmoduliertes Signal (ASK) und frequenzmodu- liertes Signal (FSK) umfaßt sind.
5. Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Kopplung des Schwellwert-Komparators (15) mit dem Steuer- eingang des Demodulators (6) eine Steuereinheit (9) vorgesehen ist zum Vorwählen eines Demodulationsverfahrens aus einer Menge von vorbestimmten Demodulationsverfahren in Abhängigkeit von dem das Modulationsverfahren des Funksignals repräsentierenden Wertes.
6. Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß am Ausgang des Demodulators (6) in der weiteren Signalverarbeitungskette ein Signalverarbeitungsblock (19) angekoppelt ist, mit einem Steuereingang, der mit dem Ausgang des Schwellwert-Komparators (15) gekoppelt ist.
7. Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abwärts-Frequenzumsetzer (3) mit dem Verstärker (5) über ein Zwischenfrequenzfilter (4) gekoppelt ist.
8. Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Hochpaßfilter (10, 11) in der Erkennungseinheit (8) eine Serienkapazität (10) mit nachgeschaltetem Widerstand gegen Masse (11) umfaßt.
9. Empf angsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Verstärker (5) mit dem Ausgang zum Ableiten des Empfangs- feldstärkesignals (RSSI) ein begrenzender Verstärker ist.
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