EP2652884A1 - Breitbandabtastung mit phasendiversity - Google Patents

Breitbandabtastung mit phasendiversity

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Publication number
EP2652884A1
EP2652884A1 EP11802345.6A EP11802345A EP2652884A1 EP 2652884 A1 EP2652884 A1 EP 2652884A1 EP 11802345 A EP11802345 A EP 11802345A EP 2652884 A1 EP2652884 A1 EP 2652884A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
frequency
signals
phase diversity
supplied
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11802345.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Vogt
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.)
Hirschmann Car Communication GmbH
Original Assignee
Hirschmann Car Communication GmbH
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 Hirschmann Car Communication GmbH filed Critical Hirschmann Car Communication GmbH
Publication of EP2652884A1 publication Critical patent/EP2652884A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0802—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection
    • H04B7/0805—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching
    • H04B7/0814—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using antenna selection with single receiver and antenna switching based on current reception conditions, e.g. switching to different antenna when signal level is below threshold
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
    • H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
    • H04B7/0842—Weighted combining

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a receiving device for high-frequency signals and a receiving device operating according to the method according to the features of the respective preambles of the independent claims.
  • a receiving device for high-frequency signals such as radio or television signals already applied, in this context, at least two receiving trains each having an antenna for receiving and processing the high-frequency signals are present and depending on the reception quality of received high-frequency signals from the one is switched to the at least one other Empfangszug.
  • Such methods are referred to as antenna diversity systems and serve to improve the reception of the high-frequency signals, in particular the improvement of the radio reception or television reception.
  • the reception enhancements are aimed both at reducing the multipath interference (caused by reflections of the received signals) by means of suitable in-phase addition of at least two (or more) antenna signals as well as at achieving the antenna gain to increase the sensitivity.
  • an antenna diversity system is shown in FIG.
  • connection an antenna 100, 200 is present in each receiving train.
  • more than two receive trains may also be considered.
  • an RF section 101, 102 is provided, with which the high-frequency signals received by the antennas 100, 200 are processed. This processing takes place in such a way that the transmitter to be received (transmitter frequency) is selected from the received high-frequency signals by means of a phase locked loop (PLL) and a corresponding selection method.
  • PLL phase locked loop
  • the implementation of the selected high-frequency signal in a respective analog intermediate frequency signal (IF signal), wherein the respective analog IF signal to an associated analog / digital converter 103, 104 is supplied.
  • the analog-to-digital converter converts the analog ZF signal present at its input into a digital IF signal using suitable and known algorithms.
  • This digital IF signal at the output of analog-to-digital converter 103, 104 will, but need not be, fed to IF filter 105, 106.
  • the output signals of the analog / digital converter 103, 104 can be unfiltered or the output signals of the IF filters 105, 106 are supplied to a switch 107 and a phase diversity device 108.
  • both the switch 107 and the phase diversity device 108 are connected to an associated demodulator 109, 110, which converts the supplied digital IF signal into a suitable signal suitable for reproduction, in particular a multiplex signal (MPX signal). recycle.
  • MPX signal multiplex signal
  • the methods for reducing the multipath interference by means of suitable in-phase addition of two or more high-frequency antenna signals are basically known, for example, under the terms "Phased Diversity Antenna” or “Phased Array Antenna”.
  • phased array antenna Such a method according to "phased array antenna” is shown in the figure 3 as prior art.
  • the setting criteria of the unknown quantities ⁇ , ⁇ in the phase shifter and a, b as amplification or damping takes place according to known methods. In the case of the transmission of test signals, this is done via the so-called “Wiener solution” or in the case of blind equalization, for example by means of the known “Constant Modulus Algorithm” (CMA) or another suitable method.
  • CMA Constant Modulus Algorithm
  • the above methods are increasingly used for the reception, in particular the radio reception in the VHF range, in motor vehicles, since here by the constant change of location, a high susceptibility of the received high-frequency signals for interference caused by reflections exists.
  • the FM broadcast signal is very sensitive to multipath interference due to its shortwave nature, but also due to the modulation / demodulation technique.
  • RDS Radio Data Systems
  • PLL phase-locked loop
  • the disadvantages presented above could be partially or completely removed by increasing the number of receive lines and the associated RF parts with tuning units corresponding to the desired number of transmitter frequencies to be observed in parallel.
  • this allows the cost to increase disproportionately, so that while there is an improvement in the reception properties with regard to the implementation of such systems, the cost situation is extremely unsatisfactory.
  • all solutions and strategies either entail high cost penalties or an undesirable compromise on the performance of the receiving systems has to be accepted.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for operating a receiving device for high-frequency signals according to the principle of diversity as well as operating according to the method receiving device with which the above-described disadvantages are avoided.
  • the entire frequency range of the high-frequency signals received by the respective antenna is converted from analog to digital signals by means of a broadband converter, which is connected downstream of an antenna, and then a frequency selection takes place.
  • a broadband converter which is connected downstream of an antenna, and then a frequency selection takes place.
  • the digital signals are fed to at least one mixing device, wherein the signals in the mixing device are multiplied by at least one signal of at least one oscillator in order to obtain at least one intermediate-frequency signal (IF signal).
  • IF signal intermediate-frequency signal
  • the mixture is preferably carried out as a multiplication of the output signal of the broadband converter with an output signal of an oscillator, preferably an output signal of a numerically controlled oscillator (NCO: Numerical Controlled Oscillator).
  • NCO numerically controlled oscillator
  • the IF frequency to be downsampled may be a suitable intermediate frequency greater than 0 MHz in the digital domain. Alternatively, it is conceivable that it is mixed into the baseband. This is not crucial at this point.
  • the at least one IF signal is fed to an IF filter and filtered. This can be eliminated in an advantageous manner further interference components.
  • FIG. 1 a receiving device which is suitable and designed for carrying out the method according to the invention.
  • This wideband sampling receiving apparatus 1 with phase diversity has three receiving trains in this connection, which will be explained in detail later.
  • the invention is not limited to exactly these three receiving trains, but may also have four, five or more than five receiving trains. In this case, the number of elements of the receiving device 1 shown in FIG. 1 will be multiplied.
  • HF parts 3, 5 differ from the HF parts, as shown in Figure 2, in that they have no phase-locked loop and no selection of the received high-frequency signals.
  • the received analog signal 1 and 2 is output from the output of the RF parts 3, 5 to a respective broadband converter 6, 7.
  • This broadband converter 6, 7 is suitable and designed, the entire bandwidth of the analog signals 1, 2 the HF parts 3, 5 of analog to digital to convert.
  • bandwidth for example, for FM, the band of about 88 MHz to 108 MHz in the EU to understand. This bandwidth mentioned above is only an example and may vary depending on the bandwidth of the high-frequency signals to be received, possibly significantly change.
  • the broadband converter 6 three mixing devices 8 to 10 and analogous to the second broadband converter 7 three mixing devices 1 1 to 13 are connected downstream.
  • the respective broadband converter 6 or 7 are not followed by exactly three mixing devices, but that only one or two mixing devices or even more than three mixing devices are connected downstream.
  • IF filter 14 to 19 are present. With these IF filters 14 to 13, the output signals of the associated mixing devices 8 to 13 are filtered, so that unwanted signal components which can lead to disturbances are filtered out.
  • the digital output signals of the respective broadband converter 6, 7 of the associated mixing device 8 to 13 are, as already described above supplied, wherein the signals are multiplied in the respective mixing device 8 to 13 with at least one signal of at least one oscillator 20 to 22 in order to obtain at least one IF signal.
  • the oscillators 20 to 22 are formed as numerical controlled oscillators (NCO). This has the advantage that very quickly, very cost-effectively and, above all, can be tuned very precisely to the desired frequency. This means that on the digital level, the mixture (by multiplication) and selection of the desired frequency can be made.
  • the selection of the desired frequency takes place in that either the unfiltered output signal of the respective mixing device 8 to 13 or the output signal of the associated IF filter 14 to 19 is supplied to a phase diversity device 23 to 25.
  • the output signals of the respective phase diversity means 23 to 25 are then supplied to an associated demodulator 26 to 28, which provides an output signal suitable for reproduction.
  • FIG. 1 it can be seen that the digital output signal of the respective broadband converter 6, 7 is supplied to the associated mixing device 8 to 13, then multiplied by the signal of the associated oscillator 20 to 22 and unfiltered or filtered such that an IF signal of the associated phase diversity is obtained.
  • Device 23 to 25 is supplied, wherein the output signal of each phase diversity means 23 to 25 is supplied to the associated demodulator 26-28. That is, by interposing the phase diversity device 23 to 25 between the mixture and the demodulation as shown in Fig. 1, it becomes possible to perform phase diversity by multiplying the corresponding circuit parts for plural frequencies in parallel.
  • the receiving device shown in FIG. 1 once has a signal path of the high-frequency signals from the antenna 2 via the HF part 3 to the first broadband converter 6.
  • a further signal path is provided which leads from the further antenna 4 via the RF part 5 to the broadband converter 7. Since at the output of the respective broadband converter 6, 7 in a corresponding number, the mixing devices 8 to 13 and the subsequent elements are connected, is hereby defined that a first Empfangszug from the output of the broadband converter 6 via the mixing device 8, optionally the IF filter 14 to the Phase diversity device 23 leads.
  • the other receiving trains are structured the same way.
  • the receiving device 1 Due to the design of the receiving device 1 according to FIG. 1, it is also possible to tune to the same program which is to be reproduced by means of the existing receive trains on three different alternative frequencies. Alternatively, can be tuned by the described approach to two alternative frequencies and switched depending on the reception quality between these two reception frequencies, whereas at the third demodulator in the background other program can be received. This third received program can be evaluated, for example, in terms of traffic news.
  • the above-described number of receiving trains with two antennas for three receiving frequencies is not fixed in number. Thus, in a system with three antennas and again three receive trains also three receive frequencies can be evaluated and further processed. But it can also be tuned to more than three channels with more than three reception trains.
  • An evaluation device is connected to the outputs of at least two demodulators (for example 26, 27 or 27, 28 or 26, 28) or to more than two demodulators.
  • This evaluation device receives the signals of the associated demodulators and assesses them on the basis of specifiable criteria. These are, for example, the level or the reception quality.
  • that signal in particular the low-frequency signal
  • This is, for example, a radio, television or other signal. This means that the switchover from one receive train to another receive train in this context takes place in the evaluation device.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Empfangsvorrichtung für hochfrequente Signale, wobei zumindest zwei Antennen (2, 4) zum Empfangen und Weiterverarbeiten der hochfrequenten Signale vorhanden sind, wobei in Abhängigkeit der Empfangsqualität der empfangenen hochfrequenten Signale umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Frequenzbereich der mit der jeweiligen Antenne (2, 4) empfangenen hochfrequenten Signale mittels eines Breitbandwandlers (6, 7) von analogen in digitale Signale umgewandelt wird und danach eine Frequenzselektion erfolgt.

Description

B E S C H R E I B U N G
Breitbandabtastung mit Phasendiversity
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Empfangsvorrichtung für hochfrequente Signale sowie eine nach dem Verfahren arbeitende Empfangsvorrichtung gemäß den Merkmalen der jeweiligen Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche.
In der Automobiltechnik werden Verfahren zum Betreiben einer Empfangsvorrichtung für hochfrequente Signale, wie zum Beispiel Radio- oder Fernsehsignale, schon angewendet, wobei in diesem Zusammenhang mindestens zwei Empfangszüge mit jeweils einer Antenne zum Empfangen und Weiterverarbeiten der hochfrequenten Signale vorhanden sind und in Abhängigkeit der Empfangsqualität der empfangenen hochfrequenten Signale von dem einen auf den zumindest weiteren Empfangszug umgeschaltet wird. Solche Verfahren werden als Antennendiversity-Systeme bezeichnet und dienen der Verbesserung des Empfanges der hochfrequenten Signale, insbesondere der Verbesserung des Rundfunkempfanges oder des Fernsehempfanges. Die Empfangsverbesserungen zielen sowohl auf eine Reduktion der Mehrwegestörungen (verursacht durch Reflektionen der empfangenen Signale) durch geeignete phasenrichtige Addition zumindest zweier (oder mehrerer) Antennensignale sowie auf eine Erzielung des Antennengewinns zur Empfindlichkeitssteigerung. Als Stand der Technik ist ein solches Antennendiversity-System in Figur 2 dargestellt. Hierbei existieren beispielhaft zwei Empfangszüge, wobei in diesem Zusammenhang in jedem Empfangszug eine Antenne 100, 200 vorhanden ist. Je nach Ausgestaltung des Antennendiversity-Systemes kommen auch mehr als zwei Empfangszüge in Betracht. In jedem Empfangszug ist ein HF-Teil 101 , 102 vorhanden, mit dem die von den Antennen 100, 200 empfangenen hochfrequenten Signale verarbeitet werden. Diese Verarbeitung erfolgt derart, dass mit einem Phasenregelkreis (PLL) und einem entsprechenden Selektionsverfahren aus den empfangenen hochfrequenten Signalen der zu empfangene Sender (Senderfrequenz) ausgewählt wird. Danach erfolgt mit geeigneten und bekannten Mitteln und Algorithmen die Umsetzung des selektierten hochfrequenten Signales in ein jeweiliges analoges Zwischenfrequenzsignal (ZF-Signal), wobei das jeweilige analoge ZF-Signal einem zugehörigen Analog-/Digital-Wandler 103, 104 zugeführt wird. Der Analog-/Digital-Wandler wandelt das an seinem Eingang anstehende analoge ZF-Signal mit geeigneten und bekannten Algorithmen in ein digitales ZF- Signal um. Dieses digitale ZF-Signal am Ausgang des Analog-/Digital-Wandlers 103, 104 wird, muss aber nicht einem ZF-Filter 105, 106 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Analog-/Digital-Wandlers 103, 104 können ungefiltert oder die Ausgangssignale der ZF-Filter 105, 106 werden einem Umschalter 107 sowie einer Phasendiversity-Einrichtung 108 zugeführt. Ausgangsseitig sind sowohl der Umschalter 107 als auch die Phasendiversity-Einrichtung 108 mit einem zugehörigen Demodulator 109, 1 10 verbunden, die das zugeführte digitale ZF-Signal in ein geeignetes, für die Wiedergabe geeignetes Signal, insbesondere ein Multiplex-Signal (MPX-Signal) aufbereiten. Entsprechende Wiedergabevorrichtungen sind vorhanden, in Figur 2 jedoch nicht dargestellt.
Die Verfahren zur Reduktion der Mehrwegestörungen durch geeignete phasenrichtige Addition zweier oder mehrerer hochfrequenten Antennensignale sind zum Beispiel unter den Begriffen „Phased Diversity Antenna" beziehungsweise „Phased Array Antenna" grundsätzlich bekannt. Ein solches Verfahren gemäß „Phased Array Antenna" ist in der Figur 3 als Stand der Technik dargestellt. Die Einstellkriterien der unbekannten Größen α, ß im Phasenschieber und a, b als Verstärkung beziehungsweise Dämpfung geschieht nach bekannten Verfahren. Im Fall der Übertragung von Testsignalen erfolgt dies über die sogenannte „Wiener Lösung" oder im Fall der blinden Entzerrung zum Beispiel mittels des bekannten „Constant Modulus Algorithm" (CMA) oder eines anderen geeigneten Verfahrens.
Die vorstehend genannten Verfahren werden zunehmend für den Empfang, insbesondere den Rundfunkempfang im UKW-Bereich, in Kraftfahrzeugen eingesetzt, da hier durch den ständigen Ortswechsel eine hohe Anfälligkeit der empfangenen hochfrequenten Signale für Störungen, die durch Reflektionen ausgelöst werden, besteht. Auch ist das UKW-Rundfunksignal aufgrund seiner Kurzwelligkeit, aber auch aufgrund des Modulations-/Demodulationsverfahrens sehr sensitiv für Mehrwegeempfangsstörungen.
Zur Verbesserung ist es daher schon vorgesehen worden, bei Verwendung von Radio Data Systems (RDS) bei UKW bei schlechtem Empfang auf eine Alternativfrequenz zu wechseln. Dazu existieren zahlreiche Verfahren mit einem oder mehreren Empfängern. Diesen bekannten Systemen und Verfahren zur Verarbeitung der empfangenen hochfrequenten Signale ist es gemeinsam, dass ein Phasenregelkreis (PLL) in kurzer Zeit diesen Frequenzwechsel durchführt. Da ein Empfänger (ein Empfangszug) aber jeweils nur eine Frequenz über die Phasenregelung einstellen kann, arbeitet das bekannte Diversity-System auch nur dann, wenn beide Empfangszüge auf die gleiche Empfangsfrequenz abgestimmt sind. Soll unter Ausnutzung des Inhaltes der mit RDS empfangenen Daten ein Frequenzwechsel durchgeführt werden, bestehen grundsätzlich die Möglichkeiten, mit beiden Empfangszügen parallel einen Wechsel zu realisieren, oder das Diversity- System aufzutrennen, um mit einem Empfänger eine Alternative vorab zu prüfen, und / oder mittels eines Hilfsempfangszuges zum Beispiel über einen Umschalter, die Signale der zumindest beiden Antennen separat zu bewerten. Diese bekannten Systeme und Verfahren haben jedoch grundsätzlich Nachteile. Wenn beide Empfänger den Wechsel von der einen Frequenz auf die andere Frequenz parallel und gleichzeitig durchführen, kommt es zu hörbaren oder sichtbaren Störungen durch die Lücke im Signal, die durch die Einschwingzeit des Phasenregelkreises entsteht. Daher ist es in nachteiliger Weise nicht sichergestellt, dass genau zu diesem Zeitpunkt eine Alternativfrequenz tatsächlich einen besseren Empfang bietet. Macht man von der anderen Möglichkeit Gebrauch, indem man das Diversity-System auftrennt, so ist ein exakter Vergleich der gehörten beziehungsweise sichtbaren Frequenz unter Diversity mit einer Alternative ohne Diversity immer ungenau und kann daher zu fehlerhaften Entscheidungen hinsichtlich der Auswahl der besten Alternative führen.
Neben den Optimierungsbemühungen, um Störungen im Signal zu vermindern, besteht zugleich der Wunsch, neben der gehörten (beziehungsweise sichtbaren) Frequenz und einer optimalen Strategie zur Auswahl geeigneter Alternativfrequenzen, zum Beispiel zusätzlich Verkehrsfunkmeldungen oder andere Dienste zu empfangen. Dies muss nicht notwendig auf der gehörten oder gesehenen Frequenz erfolgen. Dazu werden dann meistens zusätzliche Empfänger eingebaut oder man nutzt kurzzeitig einen der beiden Empfangszüge, wie sie in Figur 2 dargestellt sind. Das hat allerdings den Nachteil, dass dann keine Störreduktion über Phasendiversity für das gehörte oder gesehene Programm ausgeführt werden kann.
Die vorstehend dargestellten Nachteile könnten teilweise oder ganz aufgehoben werden, indem die Anzahl der Empfangszüge und der zugehörigen HF-Teile mit Abstimmeinheiten entsprechend der gewünschten Anzahl der parallel zu beobachtenden Senderfrequenzen erhöht wird. Dies lässt jedoch die Kosten überproportional ansteigen, so dass hinsichtlich der Realisierung solcher Systeme zwar eine Verbesserung der Empfangseigenschaften gegeben ist, jedoch die Kostensituation äußerst unbefriedigend ist. Das bedeutet, dass alle Lösungen und Strategien entweder hohe Kostennachteile mit sich bringen oder es muss ein unerwünschter Kompromiss bezüglich der Performance der Empfangssysteme in Kauf genommen werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Empfangsvorrichtung für hochfrequente Signale nach dem Diversity-Prinzip sowie ein nach dem Verfahren arbeitende Empfangsvorrichtung bereitzustellen, mit dem die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist für ein Verfahren vorgesehen, dass der gesamte Frequenzbereich der mit der jeweiligen Antenne empfangenen hochfrequenten Signale mittels eines Breitbandwandlers, der einer Antenne nachgeschaltet ist, von analogen in digitale Signale umgewandelt wird und danach eine Frequenzselektion erfolgt. Das bedeutet, dass der Grundgedanke der Erfindung darin gesehen wird, dass nicht, wie in Figur 2 dargestellt, die Selektion der wiederzugebenden Frequenzen (also Rundfunksender oder Fernsehsender) im hochfrequenten Bereich, sondern wie in Figur 1 dargestellt im niederfrequenten, vorzugsweise im zwischenfrequenten Bereich durchgeführt wird. Durch die Fortschritte der Halbleitertechnologie ist es sowohl hinsichtlich der Performance als auch hinsichtlich der Kostensituation heutzutage möglich, hochauflösende Analog-/Digital-Wandler herzustellen, die eine sehr hohe Bandbreite aufweisen. Diese Art von hochauflösenden AD-Wandlern mit sehr hoher Bandbreite werden hier in diesem Zusammenhang als Breitbandwandler bezeichnet. So kann zum Beispiel mit einem solchen Breitbandwandler das gesamte UKW-Band von circa 88 MHz bis 108 MHz abgetastet und die zugeführten hochfrequenten analogen Signale in entsprechende digitale hochfrequente Signale umgewandelt werden.
In Weiterbildung der Erfindung werden die digitalen Signale zumindest einer Mischeinrichtung zugeführt, wobei die Signale in der Mischeinrichtung mit zumindest einem Signal zumindest eines Oszillators multipliziert werden, um zumindest ein zwischenfrequentes Signal (ZF-Signal) zu erhalten. Das bedeutet also, dass auf der digitalen Ebene dann die Mischung und Selektion der gewünschten Frequenz erfolgen und anschließend demoduliert werden kann. Die Mischung erfolgt vorzugsweise als Multiplikation des Ausgangssignales des Breitbandwandlers mit einem Ausgangssignal eines Oszillators, vorzugsweise eines Ausgangssignales eines numerisch gesteuerten Oszillators (NCO: Numerical Controlled Oscillator). Die ZF-Frequenz, auf die herunter gemischt wird, kann eine geeignete Zwischenfrequenz größer 0 MHz im digitalen Bereich sein. Alternativ dazu ist es denkbar, dass in das Basisband hineingemischt wird. Dies ist an dieser Stelle nicht entscheidend.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zumindest eine ZF-Signal einem ZF-Filter zugeführt und gefiltert wird. Damit lassen sich in vorteilhafter Weise weitere Störanteile eliminieren.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 1 das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer beispielhaften Empfangsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens näher erläutert.
In der Figur 1 ist mit der Bezugsziffer 1 eine Empfangsvorrichtung bezeichnet, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und ausgebildet ist. Diese Empfangsvorrichtung 1 zur Breitbandabtastung mit Phasendiversity weist in diesem Zusammenhang drei Empfangszüge auf, die später noch detailliert erläutert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf genau diese drei Empfangszüge beschränkt, sondern kann auch vier, fünf oder mehr als fünf Empfangszüge aufweisen. In diesem Fall vervielfacht sich die Anzahl der noch zu beschreibenden Elemente der in Figur 1 gezeigten Empfangsvorrichtung 1 .
In diesem Zusammenhang ist (im Unterschied zu den Empfangszügen, die bezüglich des Standes der Technik erläutert worden sind) in dem einen Empfangszug eine Antenne 2 mit nachgeschaltetem HF-Teil vorhanden, wobei analog dazu in dem anderen Teil dieses Empfangszuges ebenfalls eine Antenne 4 und ein nachgeschaltetes HF-Teil 5 vorgesehen ist. Die HF-Teile 3, 5 unterscheiden sich von den HF-Teilen, wie sie in der Figur 2 dargestellt sind, dadurch, dass sie keinen Phasenregelkreis und keine Selektion der empfangenen hochfrequenten Signale aufweisen.
Das empfangene analoge Signal 1 und 2 wird vom Ausgang der HF-Teile 3, 5 an einen jeweiligen Breitbandwandler 6, 7 abgegeben. Dieser Breitbandwandler 6, 7 ist dazu geeignet und ausgebildet, die gesamte Bandbreite der analogen Signale 1 , 2 der HF-Teile 3, 5 von analog nach digital zu wandeln. Unter Bandbreite ist hier zum Beispiel für UKW das Band von circa 88 MHz bis 108 MHz in der EU zu verstehen. Diese vorstehend genannte Bandbreite ist nur beispielhaft und kann sich je nach Bandbreite der zu empfangenen hochfrequenten Signale ändern, gegebenenfalls deutlich ändern.
Am Ausgang der Breitbandwandler 6, 7 sind in entsprechender Anzahl zumindest eine Mischeinrichtung angeschlossen. Das heißt, dass das digitale Ausgangssignal des jeweiligen Breitbandwandlers 6, 7 der zugehörigen Mischeinrichtung 8 bis 13 zugeführt wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind dem Breitbandwandler 6 drei Mischeinrichtungen 8 bis 10 und analog dazu dem zweiten Breitbandwandler 7 drei Mischeinrichtungen 1 1 bis 13 nachgeschaltet.
An dieser Stelle ist es denkbar, dass dem jeweiligen Breitbandwandler 6 beziehungsweise 7 nicht genau drei Mischeinrichtungen nachgeschaltet sind, sondern dass auch nur ein oder zwei Mischeinrichtungen oder auch mehr als drei Mischeinrichtungen nachgeschaltet sind.
In entsprechender Anzahl der vorhandenen Mischeinrichtungen 8 bis 13 können, müssen aber nicht ZF-Filter 14 bis 19 vorhanden sein. Mit diesen ZF-Filtern 14 bis werden die Ausgangssignale der zugehörigen Mischeinrichtungen 8 bis 13 gefiltert, so dass unerwünschte Signalanteile, die zu Störungen führen können, herausgefiltert werden.
Um eine Abstimmung der Empfangsvorrichtung 1 auf die gewünschte Frequenz (das hei ßt auf den gewünschten zu hörenden und / oder zu sehenden Sender) durchzuführen, werden, wie schon vorstehend beschrieben, die digitalen Ausgangssignale des jeweiligen Breitbandwandlers 6, 7 der zugehörigen Mischeinrichtung 8 bis 13 zugeführt, wobei die Signale in der jeweiligen Mischeinrichtung 8 bis 13 mit zumindest einem Signal zumindest eines Oszillators 20 bis 22 multipliziert werden, um zumindest ein ZF-Signal zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Oszillatoren 20 bis 22 als numerische Oszillatoren (NCO: Numerical Controlied Oscillator) ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass sehr schnell, sehr kostengünstig und vor allen Dingen sehr präzise auf die gewünschte Frequenz abgestimmt werden kann. Das bedeutet, dass auf der digitalen Ebene die Mischung (durch Multiplikation) und Selektion der gewünschten Frequenz erfolgen kann. Die Selektion der gewünschten Frequenz (das heißt des zu empfangenen Senders) erfolgt dadurch, dass entweder das ungefilterte Ausgangssignal der jeweiligen Mischeinrichtung 8 bis 13 beziehungsweise das Ausgangssignal des zugehörigen ZF-Filters 14 bis 19 einer Phasendiversity-Einrichtung 23 bis 25 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der jeweiligen Phasendiversity-Einrichtung 23 bis 25 wird dann einem zugehörigen Demodulator 26 bis 28 zugeführt, der ein Ausgangssignal bereitstellt, das zur Wiedergabe geeignet ist.
In Figur 1 ist erkennbar, dass das digitale Ausgangssignal des jeweiligen Breitbandwandlers 6, 7 der zugehörigen Mischeinrichtung 8 bis 13 zugeführt wird, dann mit dem Signal des zugehörigen Oszillators 20 bis 22 multipliziert und ungefiltert oder gefiltert ein derart erhaltenes ZF-Signal der zugehörigen Phasendiversity-Einrichtung 23 bis 25 zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal einer jeden Phasendiversity-Einrichtung 23 bis 25 dem zugehörigen Demodulator 26 bis 28 zugeführt wird. Das bedeutet, dass durch die Zwischenschaltung der Phasendiversity-Einrichtung 23 bis 25 zwischen der Mischung und der Demodulation, wie es in Figur 1 dargestellt ist, so wird es möglich, durch Vervielfachung der entsprechenden Schaltungsteile für mehrere Frequenzen parallel ein Phasendiversity durchzuführen. Das bedeutet, dass damit zum Beispiel an dem Ausgang des einen Demodulators ein Signal anliegt, welches aktuell gehört oder gesehen werden soll, während gleichzeitig im Hintergrund nach Alternativfrequenzen gesucht werden kann. Werden Alternativfrequenzen aufgefunden, so kann auf diese abgestimmt werden, so dass danach entschieden werden kann, ob von dem einen Empfangszug mit der einen Frequenz zwecks Wiedergabe eines Programmes auf den anderen Empfangszug zwecks Wiedergabe einer alternativen Frequenz, aber mit dem gleichen Programm, mit besseren Empfangseigenschaften (bessere Empfangsqualität wie zum Beispiel ein höherer Empfangspegel) umgeschaltet werden soll. Zur Verdeutlichung, was in diesem Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff „Empfangszug" zu verstehen ist, wird auf Folgendes hingewiesen.
Die in Figur 1 gezeigte Empfangsvorrichtung weist einmal einen Signalpfad der hochfrequenten Signale von der Antenne 2 über das HF-Teil 3 zu dem ersten Breitbandwandler 6 auf. Daneben ist ein weiterer Signalpfad gegeben, der von der weiteren Antenne 4 über das HF-Teil 5 zu dem Breitbandwandler 7 führt. Da am Ausgang des jeweiligen Breitbandwandlers 6, 7 in entsprechender Anzahl die Mischeinrichtungen 8 bis 13 und die nachfolgenden Elemente nachgeschaltet sind, wird hiermit definiert, dass ein erster Empfangszug vom Ausgang des Breitbandwandlers 6 über die Mischeinrichtung 8, gegebenenfalls den ZF-Filter 14 zu der Phasendiversity-Einrichtung 23 führt. In entsprechender Weise sind die anderen Empfangszüge genauso aufgebaut. Ergänzend dazu besteht ein erster Gesamtsignalpfad von der Antenne 2 über das HF-Teil 3, weiter über den Breitbandwandler 6, die Mischeinrichtung 8, gegebenenfalls den ZF-Filter 14 über die Phasendiversity-Einrichtung 23 bis zu dem Demodulator 26. Analog dazu gibt es einen weiteren Gesamtsignalpfad von der Antenne 4 über das HF-Teil 5, den Breitbandwandler 7, die Mischeinrichtung 1 1 , gegebenenfalls den ZF-Filter 17 hin zu der Phasendiversity-Einrichtung 23 bis zu dem Demodulator 26. Weiterhin kann der Figur 1 entnommen werden, dass in gleicher Weise über die Mischeinrichtungen 9, 10 und 12, 13 in gleicher Weise in diesem Zusammenhang Empfangszüge und Gesamtsignalpfade, unter Berücksichtigung der Antennen 2, 4, der HF-Teile 3, 5 sowie der Breitbandwandler 6, 7 gebildet sind.
Aufgrund der Ausgestaltung der Empfangsvorrichtung 1 gemäß Figur 1 ist es darüber hinaus möglich, entweder auf das gleiche Programm, welches wiedergegeben werden soll, mittels der vorhandenen Empfangszüge auf drei verschiedene Alternativfrequenzen abzustimmen. Alternativ dazu kann durch die beschriebene Vorgehensweise auf zwei Alternativfrequenzen abgestimmt werden und je nach Empfangsqualität zwischen diesen beiden Empfangsfrequenzen umgeschaltet werden, wohingegen an dem dritten Demodulator im Hintergrund ein anderes Programm empfangen werden kann. Dieses dritte empfangene Programm kann beispielsweise hinsichtlich von Verkehrsfunknachrichten ausgewertet werden. Die vorstehend beschriebene Anzahl der Empfangszügen mit zwei Antennen für drei Empfangsfrequenzen ist hinsichtlich ihrer Anzahl nicht fest vorgegeben. So können bei einem System mit drei Antennen und wiederum drei Empfangszügen ebenfalls drei Empfangsfrequenzen ausgewertet und weiterverarbeitet werden. Es kann aber auch mit mehr als drei Empfangszügen auch auf mehr als drei Sender abgestimmt werden. Das heißt, dass durch die Vervielfachung der entsprechenden Schaltungsteile, wie sie in der Empfangsvorrichtung 1 gemäß Figur 1 vorhanden sind, für mehrere Frequenzen parallel ein Phasendiversity durchgeführt werden kann. Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel mit Zweifachantennendiversity für drei Empfangsfrequenzen ist mittels der heutigen Halbleitertechnologie einfach, klein und sehr kostengünstig realisierbar. Gleichzeitig steigen die Rechengeschwindigkeiten der beteiligten Bauelemente extrem stark an, so dass es auch möglich ist, ein Schaltungsteil oder mehrere Schaltungsteile durch ein Rechenwerk im Multiplex zu realisieren.
An den Ausgängen zumindest zweier Demodulatoren (zum Beispiel 26, 27 oder 27, 28 oder 26,28) oder an mehr als zwei Demodulatoren ist eine Auswerteeinrichtung angeschlossen. Diese Auswerteeinrichtung erhält die Signale der zugehörigen Demodulatoren und bewertet diese anhand vorgebbarer Kriterien. Diese sind zum Beispiel der Pegel oder die Empfangsqualität. Am Ausgang der Auswerteeinrichtung steht dann dasjenige Signal (insbesondere das niederfrequente Signal) an, das wiedergegeben werden soll. Hierbei handelt es dann zum Beispiel um ein Radio-, Fernseh- oder sonstiges Signal. Das bedeutet, dass die Umschaltung von einem Empfangszug auf einen anderen Empfangszug in diesem Zusammenhang in der Auswerteeinrichtung erfolgt.
Zur Verdeutlichung, wie durch Vervielfachung der entsprechenden Schaltungsteile für mehrere Frequenzen parallel ein Phasendiversity durchgeführt werden kann, wird noch auf folgendes hingewiesen. Unter„Vervielfachung" wird verstanden, dass die Bauteile, die in Figur 1 vorhanden und beschrieben sind, in analoger Weise zu jedem der Empfangszüge ergänzt werden. Das heißt, dass ein weiterer Empfangszug ebenfalls zumindest die Antennen 2, 4 und die zugehörigen HF-Teile 3, 5 nutzen würde, wobei dem HF-Teil ein weiterer Breitbandwandler nachgeschaltet ist. Diesem Breitbandwandler wären dann in entsprechender Anzahl wie bei den anderen Empfangszügen auch Mischeinrichtungen nachgeschaltet, genauso wie ergänzend oder weglassend die ZF-Filter. Die Ausgangssignale der zusätzlichen Mischeinrichtungen beziehungsweise die Ausgangssignale der zusätzlichen ZF-Filter würden in geeigneter Weise weiteren Phasendiversity-Einrichtungen und weiteren nachgeschalteten Demodulatoren zugeführt.
Bezugszeichenliste
1 . Empfangsvorrichtung
2. Erste Antenne
3. Erstes HF-Teil
4. Weitere Antenne
5. Weiteres HF-Teil
6. Erster Breitbandwandler
7. Weiterer Breitbandwandler
8. Mischeinrichtung
9. Mischeinrichtung
10. Mischeinrichtung
1 1 . Mischeinrichtung
12. Mischeinrichtung
13. Mischeinrichtung
14. ZF-Filter
15. ZF-Filter
16. ZF-Filter
17. ZF-Filter
18. ZF-Filter
19. ZF-Filter
20. Oszillator
21 . Oszillator
22. Oszillator
23. Phasendiversity-Einrichtung
24. Phasendiversity-Einrichtung
25. Phasendiversity-Einrichtung
26. Demodulator
27. Demodulator
28. Demodulator

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Breitbandabtastung mit Phasendiversity
1 . Verfahren zum Betreiben einer Empfangsvorrichtung für hochfrequente Signale, wobei zumindest zwei Antennen (2, 4) zum Empfangen und Weiterverarbeiten der hochfrequenten Signale vorhanden sind, wobei in Abhängigkeit der Empfangsqualität der empfangenen hochfrequenten Signale umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Frequenzbereich der mit der jeweiligen Antenne (2, 4) empfangenen hochfrequenten Signale mittels eines Breitbandwandlers (6, 7) von analogen in digitale Signale umgewandelt wird und danach eine Frequenzselektion erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die digitalen Signale zumindest einer Mischeinrichtung (8 bis 13) zugeführt werden, wobei die Signale in der Mischeinrichtung (8 bis 13) mit zumindest einem Signal zumindest eines Oszillators (20 bis 22) multipliziert werden, um zumindest ein ZF-Signal zu erhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des zumindest einen Oszillators (20 bis 22) von einem nummerisch gesteuerten Oszillator erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine ZF-Signal einem ZF-Filter (14 bis 19) zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine ungefilterte oder gefilterte ZF-Signal einer Phasendiversity- Einrichtung (23 bis 25) zugeführt und nach seiner Verarbeitung in der Phasendiversity-Einrichtung (23 bis 25) einem Demodulator (26 bis 28) zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Empfangszug das digitale Ausgangssignal des jeweiligen Breitbandwandlers (6, 7) der zugehörigen Mischeinrichtung (8 bis 13) zugeführt wird, mit dem Signal des zugehörigen Oszillators (20 bis 22) multipliziert und ungefiltert oder gefiltert ein derart für jeden Empfangszug erhaltenes ZF-Signal der zugehörigen Phasendiversity-Einrichtung (23 bis 25) zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Phasendiversity-Einrichtung (23 bis 25) jeweils ein aus jedem Empfangszug erhaltenes ZF-Signal zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder auf das gleiche Programm, welches wiedergegeben werden soll, auf drei verschiedene Alternativfrequenzen abgestimmt wird oder es wird auf zwei Alternativfrequenzen abgestimmt und je nach Empfangsqualität zwischen diesen beiden Empfangsfrequenzen umgeschaltet, wobei gleichzeitig im Hintergrund ein anderes Programm empfangen werden kann.
9. Empfangsvorrichtung für den Empfang und die Weiterverarbeitung von hochfrequenten Signalen, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens gemäß zumindest einem der vorhergehenden Patentansprüche.
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