NO177810B

NO177810B - Receiver apparatus for radio communication signals

Info

Publication number: NO177810B
Application number: NO902829A
Authority: NO
Inventors: Michel Alard; Pierre Zaccone
Original assignee: Matra Communication
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1995-08-14
Also published as: EP0407260B1; NO177810C; NO902829D0; EP0407260A1; FI101506B1; IE902310L; DK0407260T3; DE69003317T2; PT94489B; NO902829L; FR2648973A1; ATE94708T1; FR2648973B1; IE65507B1; FI903252A0; ES2044481T3; DD300141A5; IE902310A1; DE69003317D1; PT94489A

Abstract

The reception apparatus according to the invention comprises a receiving antenna (1), a fixed-gain preamplifying element (2), an amplifying element (8) having a series of output lines (13) with fixed amplification levels connected to a common conversion element (20) by way of a sampling element (17), the conversion element (20) being associated with a storage element (21) and with a stored signals selection means (22) for transmitting to a digital processing unit (23) those of the stored signals having the amplification level best matched to the digital processing unit (23). <IMAGE>

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et mottakerapparat for å motta radiokommunikasjonssignaler, og spesielt , men ikke utelukkende, et mottakerapparat for en stasjon i et radiotelefonnett. The present invention relates to a receiver apparatus for receiving radio communication signals, and in particular, but not exclusively, a receiver apparatus for a station in a radio telephone network.

Radiokommunikasjonsapparater er kjent, spesielt tids-multipleks-radiokommunikasjonsapparater, i hvilke signalene som skal sendes er organisert i form av pakker som blir sendt i rekkefølge over en radiokanal. Mottakerapparatet for slike signaler omfatter generelt en mottakerantenne, en forforsterker med variabel forsterkning forbundet med mottakerantennen, en filterdel forbundet med forforsterkerdelen, en forsterkerdel med variabel forsterkning forbundet med utgangen fra filterdelen, en analog/digital-omformerdel med en inngang forbundet med forsterkerdelen og en utgang forbundet med en del for å analysere de omformede signaler og med en digital behandlingsenhet, hvor delen for å analysere de omformede signaler selv er forbundet med en forsterkningskontrolldel med en utgang forbundet med forforsterkerdelen og forsterkerdelen. Forsterknings-kontrolldelen tjener til å tilpasse forsterkningen i forforsterker- og forsterkerdelene til effekten av det mottatte signal. Hvis det mottatte signal blir forsterket for lite, vil det omformede signal ha for liten energi til å bli korrekt behandlet av den digitale behandlingsenhet, mens hvis signalet er forsterket for mye, blir de klippet av omformerdelen som således hindres fra å utføre sin funksjon. For å sikre at styringssystemet opererer korrekt, må transmisjonen omfatte et antall biter som er tilstrekkelig til at det mottatte nivået blir målt og forsterkningen korrigert automatisk. Radio communication apparatus are known, especially time-division multiplex radio communication apparatus, in which the signals to be transmitted are organized in the form of packets which are sent in sequence over a radio channel. The receiving apparatus for such signals generally comprises a receiving antenna, a preamplifier with variable gain connected to the receiving antenna, a filter part connected to the preamplifier part, an amplifier part with variable gain connected to the output of the filter part, an analog/digital converter part with an input connected to the amplifier part and an output connected to a part for analyzing the reshaped signals and with a digital processing unit, where the part for analyzing the reshaped signals is itself connected to a gain control part with an output connected to the preamplifier part and the amplifier part. The gain control section serves to adapt the gain in the preamplifier and amplifier sections to the effect of the received signal. If the received signal is amplified too little, the transformed signal will have too little energy to be correctly processed by the digital processing unit, while if the signal is amplified too much, they will be clipped by the converter part which is thus prevented from performing its function. To ensure that the control system operates correctly, the transmission must include a number of bits sufficient for the received level to be measured and the gain corrected automatically.

Når således betydningsfulle biter når forsterker-systemet, blir forsterkningen korrekt tilpasset til effekten av signalene, og signalene blir korrekt behandlet av den digitale prosessorenhet. Thus, when significant bits reach the amplifier system, the amplification is correctly adapted to the effect of the signals, and the signals are correctly processed by the digital processing unit.

Skjønt systemer med automatisk forsterkningskontroll har meget kort reaksjonstid, er ikke slike systemer innrettet til å motta signaler som ikke inneholder et tilstrekkelig antall biter som kan gå tapt under målings-prosessen og under den automatiske forsterkningskorreksjon. I dette tilfellet kan forsterkningen bli feil tilpasset, og data kan gå tapt. Although systems with automatic gain control have a very short reaction time, such systems are not designed to receive signals that do not contain a sufficient number of bits that can be lost during the measurement process and during the automatic gain correction. In this case, the gain may be incorrectly adjusted and data may be lost.

Fra britisk publisert patentsøknad nr. 2,040,125 er kjent et apparat for å motta og styre forsterkningen av multipleksede signaler. Apparatet omfatter en forsterkerdel med forsterkere med fast forsterkning forbundet i parallell. Videre omfatter apparatet, foran en omformerdel, en lageranordning for å lagre signaler ved forskjellige forsterkningsnivåer, og en anordning for å lese disse signalene og velge et forsterkningsnivå som er tilpasset til omformerdelen. Det kjente apparatet har samme formål som foreliggende oppfinnelse, men ifølge det som fremgår av publika-sjonen, velges et signal med korrekt nivå med én gang etter at signalet er forsterket med forskjellige forsterknings-faktorer. Det valgte signalet omvandles så til et digitalt signal, og lagres. Dette betyr at utvelgelsen av signalet med riktig nivå skal gjøres ø<y>eblikkeli<g>, hvilket er noe uheldig. Det gis utilstrekkelig tid for utvelgelse av signal med riktig nivå i det kjente apparatet. From British published patent application No. 2,040,125 an apparatus for receiving and controlling the amplification of multiplexed signals is known. The device comprises an amplifier section with amplifiers with fixed gain connected in parallel. Furthermore, the apparatus comprises, in front of a converter part, a storage device for storing signals at different amplification levels, and a device for reading these signals and selecting an amplification level which is adapted to the converter part. The known apparatus has the same purpose as the present invention, but according to what appears from the publication, a signal with the correct level is selected immediately after the signal has been amplified with different amplification factors. The selected signal is then converted to a digital signal and stored. This means that the selection of the signal with the correct level must be done instantly, which is somewhat unfortunate. Insufficient time is given for the selection of a signal with the correct level in the known apparatus.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe et mottakerapparat for å motta radiokommunikasjonssignaler, hvilket apparat er innrettet til å behandle signaler for hvilke utilstrekkelig tid er tilgjengelig til å gå videre med forsterkningskorreksjon. An object of the present invention is to provide a receiver apparatus for receiving radio communication signals, which apparatus is adapted to process signals for which insufficient time is available to proceed with gain correction.

For å nå dette mål, frembringer den foreliggende oppfinnelse et mottakerapparat for å motta radiokommunikasjonssignaler, hvilket apparat omfatter en mottakerantenne, en forforsterker- og filterdel forbundet med mottakerantennen, en forsterkerdel forbundet med utgangen fra forforsterker-og filterdelen, en analog/digital omformerdel forbundet med utgangen fra forsterkerdelen, og en digital prosessorenhet forbundet med omformerdelen, hvor forsterkerdelen omfatter forsterkere med fast forsterkning forbundet i parallell. Mottakerapparatet kjennetegnes særskilt ved at det mellom omformerdelen og den digitale prosessor, omfatter en lageranordning for å lagre signaler ved forskjellige forsterkningsnivåer og en anordning for deretter å lese hvert enkelt av disse signalene, for å velge et forsterkningsnivå som er tilpasset til den digitale prosessorenhet, og for å sende signalene som er lagret ved dette nevnte forsterkningsnivå. To achieve this goal, the present invention provides a receiver apparatus for receiving radio communication signals, which apparatus comprises a receiver antenna, a preamplifier and filter part connected to the receiver antenna, an amplifier part connected to the output of the preamplifier and filter part, an analog/digital converter part connected to the output from the amplifier part, and a digital processor unit connected to the converter part, where the amplifier part comprises amplifiers with fixed gain connected in parallel. The receiver apparatus is characterized in particular by the fact that, between the converter part and the digital processor, it comprises a storage device for storing signals at different amplification levels and a device for then reading each of these signals, in order to select an amplification level that is adapted to the digital processor unit, and to transmit the signals stored at said gain level.

Et mottatt signal blir således lagret samtidig ved forskjellige forsterkningsnivåer slik at lesning fra lageret, utvelging av det lagrede signal som tilsvarer det mest passende forsterkningsnivå, og så sending av dette signal til den digitale prosessorenhet, alt finner sted etter mottakelse og med tilstrekkelig tid tilgjengelig for forholdsvis store mengder behandling. Det kan også observeres at signalet ved det mest passende forsterkningsnivå blir valgt for hver pakke som mottas. Apparatet ifølge oppfinnelsen sikrer således at hver pakke som mottas blir sendt videre til den digitale prosessorenhet ved et i det vesentlige konstant nivå selvom effektnivået av signalet som mottas ved antennen varierer med tid, mens systemer for automatisk forsterkningskontroll bare kan innrettes mykt med slike variasjoner. A received signal is thus stored simultaneously at different gain levels so that reading from the store, selecting the stored signal corresponding to the most appropriate gain level, and then sending this signal to the digital processing unit, all take place after reception and with sufficient time available for relatively large amounts of treatment. It can also be observed that the signal at the most appropriate gain level is selected for each packet received. The device according to the invention thus ensures that each received packet is forwarded to the digital processing unit at an essentially constant level even though the power level of the signal received at the antenna varies with time, while systems for automatic gain control can only be adjusted smoothly with such variations.

I en fordelaktig versjon av oppfinnelsen, omfatter mottakeranordningen en omformerdel som er felles for et antall forsterkere, hvor den nevnte felles omformerdel er forbundet med de tilhørende forsterkere via en forbindelses-del som er styrt for å etablere forbindelser syklisk mellom den felles omformerdel og den respektive forsterker. In an advantageous version of the invention, the receiver device comprises a converter part which is common to a number of amplifiers, where said common converter part is connected to the associated amplifiers via a connection part which is controlled to establish connections cyclically between the common converter part and the respective amplifier.

Mens man således benytter en enkel omformerdel, blir det mottatte signal samplet ved forskjellige forsterkningsnivåer . While thus using a simple converter part, the received signal is sampled at different gain levels.

I en annen foretrukken utførelse av oppfinnelsen, omfatter forsterkningsdelen et flertall forsterkningstrinn i serie, hvor hvert trinn omfatter forsterkere forbundet i parallell i en generelt pyramideformet konstruksjon. In another preferred embodiment of the invention, the amplification part comprises a plurality of amplification stages in series, each stage comprising amplifiers connected in parallel in a generally pyramidal construction.

Høy kvalitetsforsterkning blir således oppnådd mens man begrenser forsterkningen for hvert trinn. High quality amplification is thus achieved while limiting the gain for each stage.

Andre egenskaper og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelse av en spesiell ikke-begrensende utførelse av oppfinnelsen, beskrevet under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et blokkdiagram av en utførelse av apparatet ifølge oppfinnelsen; og Other properties and advantages of the invention will be apparent from the following description of a particular non-limiting embodiment of the invention, described with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a block diagram of an embodiment of the apparatus according to the invention; and

fig. 2 er et mer detaljert blokkdiagram av en del av apparatet på fig. 1. fig. 2 is a more detailed block diagram of a portion of the apparatus of FIG. 1.

Med henvisning til figurene, omfatter mottakerapparatet for å motta radiokommunikasjonssignaler ifølge oppfinnelsen en mottakerantenne 1 forbundet med en forforsterker- og filterdel 2. With reference to the figures, the receiver apparatus for receiving radio communication signals according to the invention comprises a receiver antenna 1 connected to a preamplifier and filter part 2.

Som man kan se på fig. 2, omfatter forforsterker- og filterdelen en forsterker 3 med fast forsterkning hvis utgang er forbundet med et båndpassfilter 4. Utgangen fra båndpassfilteret er forbundet med en inngang til en blanderkrets 5 som har en annen inngang forbundet med en lokal oscillator 6. Utgangen fra blanderkretsen 5 er forbundet med et filter 7 som er sentrert på frekvensen til den lokale oscillator 6, og som har et bredt passbånd lik bredden til passbåndet for signalet som skal behandles. As can be seen in fig. 2, the preamplifier and filter section comprises an amplifier 3 with fixed gain whose output is connected to a bandpass filter 4. The output of the bandpass filter is connected to an input to a mixer circuit 5 which has another input connected to a local oscillator 6. The output of the mixer circuit 5 is connected to a filter 7 which is centered on the frequency of the local oscillator 6 and which has a wide passband equal to the width of the passband of the signal to be processed.

Utgangen fra forforsterker- og filterdelen 2 er forbundet med en forsterkerdel 8 omfattende et første forsterkertrinn med to forsterkere med fast forsterkning forbundet i parallell (se fig. 2). I den vist utførelsen har en av forsterkerne 9 en forsterkning g innrettet til det kraftigste signal som mottakeren forventes å motta, mens den andre forsterkeren 9 har en forsterkning g + 40 dB. Forsterkeren 9 er fulgt av blanderkretser 10 som hver har en første inngang forbundet med en respektiv forsterker 9 og en annen inngang forbundet med en lokal oscillator 11 hvis funksjon er å utføre frekvensomforming for å sentrere signalet på en frekvens Fb/2 hvor Fb er signalets bitfrekvens. Hver av blanderkretsene 10 er fulgt av et filter 12 for å eliminere rester. Utgangen fra hvert filter 12 er forbundet i parallell med fire utgangslinjer 13. I hver gruppe av utgangslinjer 13, er det en av linjene som ikke har noen forsterker, en annen linje omfatter en forsterker 14 med en forsterkning på 10 dB, en tredje linje omfatter en forsterker 15 med en forsterkning på 20 dB, og en fjerde linje omfatter en forsterker 16 med en forsterkning på 30 dB, hvilke forsterkere utgjør et annet forsterkningstrinn i forsterkerdelen 8. Som et resultat frembringer utgangslinjene 13 forsterkningsnivåer som er spredd over 0 dB til 70 dB av forsterkning i forhold til inngangssignalet til forsterkerdelen 8. The output from the preamplifier and filter part 2 is connected to an amplifier part 8 comprising a first amplifier stage with two amplifiers with fixed gain connected in parallel (see Fig. 2). In the embodiment shown, one of the amplifiers 9 has a gain g adjusted to the strongest signal that the receiver is expected to receive, while the other amplifier 9 has a gain g + 40 dB. The amplifier 9 is followed by mixer circuits 10 each having a first input connected to a respective amplifier 9 and a second input connected to a local oscillator 11 whose function is to perform frequency conversion to center the signal on a frequency Fb/2 where Fb is the bit frequency of the signal . Each of the mixer circuits 10 is followed by a filter 12 to eliminate residues. The output of each filter 12 is connected in parallel to four output lines 13. In each group of output lines 13, one of the lines has no amplifier, another line comprises an amplifier 14 with a gain of 10 dB, a third line comprises an amplifier 15 with a gain of 20 dB, and a fourth line comprises an amplifier 16 with a gain of 30 dB, which amplifiers constitute another amplification stage in the amplifier section 8. As a result, the output lines 13 produce gain levels spread over 0 dB to 70 dB of gain in relation to the input signal to the amplifier section 8.

Utgangslinjene 13 fra forsterkerdelen 8 er forbundet til respektive innganger til en samplerkrets 17 omfattende en rekke forbindelsesanordninger 18 forbundet i parallell og styrt av felles del 19 for å etablere forbindelser syklisk mellom en felles analog/digital omformerdel 20 og en av linjene 13 om gangen. I den beskrevne utførelse, hvor omformerdelen er felles for alle nivåer av forsterkning, er samplingsfrekvensen 2 Fb for hver linje 13, dvs. 16 Fb for at samplerkretsen skal oppnå betydningsfull sampling av de mottatte signaler. The output lines 13 from the amplifier part 8 are connected to respective inputs of a sampler circuit 17 comprising a number of connection devices 18 connected in parallel and controlled by common part 19 to establish connections cyclically between a common analogue/digital converter part 20 and one of the lines 13 at a time. In the described embodiment, where the converter part is common to all levels of amplification, the sampling frequency is 2 Fb for each line 13, i.e. 16 Fb for the sampler circuit to achieve significant sampling of the received signals.

Utgangen fra omformerdelen 20 er forbundet med en inngang til en lageranordning 21 som har en annen utgang forbundet med styringsdelen 19 slik at hver signalprøve som mottas fra omformerdelen 2 0 blir gitt en adresse som tilsvarer den linje 13 som er forbundet med den lagrede signalprøve. Lageranordningen 21 er forbundet til en velgeranordning for lagrede signaler 22 som leser alle signalprøvene i en pakke som lagres ved hvert forsterkningsnivå, og som velger det mest passende forsterkernivå som en funksjon av kriterier som blir gitt velgeranordningen, f.eks. middel energinivå eller antall tilfeller hvor klipping forekommer. The output from the converter part 20 is connected to an input to a storage device 21 which has another output connected to the control part 19 so that each signal sample received from the converter part 20 is given an address corresponding to the line 13 which is connected to the stored signal sample. The storage device 21 is connected to a stored signal selector device 22 which reads all the signal samples in a packet stored at each gain level and which selects the most appropriate amplifier level as a function of criteria given to the selector device, e.g. average energy level or number of instances where clipping occurs.

I tillegg er lageranordningen 21 og velgeranordningen for lagrede signaler 22 forbundet med en digital prosessorenhet 2 3 slik at, etter å ha bestemt det mest passende forsterkningsnivå for pakken som nettopp er mottatt, vil velgeranordningen for lagrede signaler sende informasjon om dette forsterkningsnivået til den digitale prosessorenhet, og samtidig bevirke at settet av prøver som er oppnådd på dette nivå av forsterkning blir overført fra lageranord- In addition, the storage device 21 and the stored signal selector device 22 are connected to a digital processing unit 2 3 so that, having determined the most appropriate gain level for the packet just received, the stored signal selector device will send information about this gain level to the digital processing unit , and at the same time cause the set of samples obtained at this level of amplification to be transferred from the storage device

ningen 21 til den digitale prosessorenhet 23. ning 21 to the digital processor unit 23.

Man kan observere, at for hver pakke blir forsterkningsnivået valgt etter at alle bitene i pakken er lagret. Velgingen blir således utformet ikke bare på de ikke-betydningsfulle biter i en pakke, men også på de betydningsfulle biter, og sikrer dermed at man oppnår et valg av meget høy kvalitet. Videre, siden velgingen blir utført på hver mottatte pakke, er den spesielt vel innrettet selv om det mottatte signalnivå varierer en god del fra en pakke til en annen. It can be observed that for each packet the gain level is selected after all the bits in the packet have been stored. The selection is thus designed not only on the non-significant bits in a package, but also on the significant bits, thus ensuring that a very high quality selection is achieved. Furthermore, since the selection is carried out on each received packet, it is particularly well arranged even if the received signal level varies a good deal from one packet to another.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til den utførelsen som er beskrevet og variasjoner kan utføres på den uten å gå utenom oppfinnelsens omfang. Spesielt, skjønt oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med en forsterkerdel 8 med åtte utgangslinjer forskjøvet over 10 dB intervaller, bør antallet forsterkningsnivåer innrettes i hver installasjon til det området av nivåer over hvilket et signal skal mottas. The invention is of course not limited to the embodiment described and variations can be made to it without going beyond the scope of the invention. In particular, although the invention is described in connection with an amplifier part 8 with eight output lines shifted over 10 dB intervals, the number of gain levels should be adjusted in each installation to the range of levels over which a signal is to be received.

Skjønt mottakerapparatet ifølge oppfinnelsen er beskrevet med en felles omformerdel forbundet med en samplingsdel, er det også mulig å utstyre hvert forsterkningsnivå med sin egen omformer, eller å kombinere et flertall omformere som hver er forbundet med et flertall forsterkerlinjer. Although the receiver apparatus according to the invention is described with a common converter part connected to a sampling part, it is also possible to equip each amplification level with its own converter, or to combine a plurality of converters which are each connected to a plurality of amplifier lines.

I tillegg, skjønt hele signalet som forsterket i forsterkerdelen 8 er sentrert på Fb/2, ville det også være mulig å bryte ned det motsatte signalet til I QgkQmponenter ved hjelp av en faseskifter, i hvilket tilfelle antallet forsterkere i det andre forsterkningstrinnet ville bli doblet, mens samplingsfrekvensen på hver linje 13 ville bli halvert i sammenligning med den viste utførelse. In addition, although the entire signal amplified in the amplifier section 8 is centered on Fb/2, it would also be possible to decompose the opposite signal into I QgkQmponents by means of a phase shifter, in which case the number of amplifiers in the second amplification stage would be doubled , while the sampling frequency on each line 13 would be halved in comparison with the embodiment shown.

Claims

1. Receiver apparatus for receiving radio communication signals, comprising a receiver antenna (1), a preamplifier and filter part (2) connected to the receiver antenna, an amplifier part (8) connected to the output of the preamplifier and filter part, an analog/digital converter part (8) connected with the output from the amplifier part, and a digital processor unit (23) connected to the converter part, where the amplifier part (8) comprises amplifiers with fixed gain (9; 14, 15, 16) connected in parallel, characterized in that the device, between the converter part (20) and the digital processor (22), comprises a storage device for storing signals at different gain levels and a device (22) for then reading each of these signals, for selecting a gain level adapted to the digital processor unit, and for sending the signals stored at this aforementioned gain level.

2. Receiver apparatus for radio communication signals according to claim 1, characterized in that it comprises a converter part (20) which is common to a plurality of amplifiers, where said converter part is connected to the associated amplifiers via a coupling part (17) which is controlled to establish connections cyclically between the common converter part (20) and the respective amplifiers.

3. Receiver device for radio communication signals according to claim 1 or 2, characterized in that the amplifier part (8) comprises a plurality of amplifier stages in series, each comprising amplifiers (9; 13, 14, 15) connected in parallel in a generally pyramidal configuration.