WO1993006667A1 - Eichverfahren zum automatischen abgleich von diversity-systemen - Google Patents

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WO1993006667A1
WO1993006667A1 PCT/EP1992/002034 EP9202034W WO9306667A1 WO 1993006667 A1 WO1993006667 A1 WO 1993006667A1 EP 9202034 W EP9202034 W EP 9202034W WO 9306667 A1 WO9306667 A1 WO 9306667A1
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WO
WIPO (PCT)
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correction
signal
receiving method
calibration process
phase
Prior art date
Application number
PCT/EP1992/002034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Schenkyr
Uwe Kreissig
Peter Kirschner
Michael Eckstein
Andreas Strayle
Original Assignee
Richard Hirschmann Gmbh & Co.
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Filing date
Publication date
Application filed by Richard Hirschmann Gmbh & Co. filed Critical Richard Hirschmann Gmbh & Co.
Publication of WO1993006667A1 publication Critical patent/WO1993006667A1/de

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a reception method for a diversity system with a plurality of individual reception antennas, the output signals of which impose an auxiliary modulation, from which a sum signal is formed, this is demodulated, and the phase position and / or amplitude of the individual signals with respect to the sum signal is derived therefrom, a calibration process for correcting errors Transmission is provided in the receiver circuit.
  • the invention further relates to a receiving antenna system for performing the method.
  • a reception method of this type is known from DE 38 36 046 C2 by the same applicant.
  • a plurality of antenna signals or linear combinations of antenna signals provided by individual receiving antennas are combined to form a sum signal.
  • Corresponding modulation of not just one but a plurality of antenna or linear combination signals by means of auxiliary modulation and subsequent demodulation of the sum signal both the difference in the amplitude and the phase position between the respective individual signal and the sum signal are determined.
  • the phases of the individual antenna or linear combination signals are regulated in such a way that the phase position of the individual signals is aligned with the phase position of the sum signal.
  • the transmission behavior of the receiving circuit is in practice see case regarding the phase and / or amplitude curve is not ideal, so that errors in the determination of the phase position and the amplitude contribution of the individual signals can occur with respect to the phase and amplitude of the sum signal. It is therefore described in the cited patent specification to apply a further, predetermined, defined auxiliary modulation to the sum signal for calibration by means of a calibration signal. As a result, the receiving circuit is calibrated so that errors in the receiving circuit which can negatively influence the transmission of the signals can be compensated for. However, the correction of transmission errors within the diversity system is not intended.
  • transmission errors mainly result from the fact that the auxiliary modulation signal is phase and amplitude distorted by the circuit arrangement of the diversity system and the receiver circuit.
  • These transmission errors and the correction values required for their compensation are therefore dependent on the receiving circuit used in each case and on the tolerances of the circuit arrangement or the components of the diversity system.
  • the filter properties and the group run distortions are essentially the same frequency filter responsible for the incorrect change in the phase position of the auxiliary modulation signal. Even with specially selected filters with filter properties within a limited tolerance range, the filter properties are very different even with the same receiver circuits or types from the same manufacturer.
  • the quality of the radio signal provided by the receiver circuit it is therefore very critical or not economically feasible to use a diversity system with different receiving devices from the same manufacturer or even with receiving devices from different manufacturers. It is theoretically conceivable to equip the diversity system used with suitable correction values for the respective receiving device. Due to the strong scatter described, even with reception circuits of the same type, a satisfactory result cannot be achieved or can only be achieved in exceptional cases. In addition, the receiving devices offered by the individual manufacturers must be constantly examined and checked in order to determine the correction data for the diversity system with regard to the respective receiving devices, which is very expensive and, moreover, is only possible to a limited extent. In other words: there is no compatibility between a diversity system and the receiving device used in each case.
  • the diversity system would have to be individually adapted or adjusted with regard to the receiving devices of the individual manufacturers.
  • the reference signal For coherent demodulation, the reference signal must be provided to the synchronous demodulators in the correct phase.
  • circuit-technical influences are important, but also the line lengths between the diversity system play and the receiver a role, because these cable lengths are very dependent on the vehicle that is equipped with the diversity system can be different.
  • the invention is therefore based on the object of providing a receiving method for a diversity system of the type mentioned at the outset, in which the compatibility between the diversity system and the receiving device used is ensured.
  • the object is achieved according to the invention in that the calibration process for correcting incorrect transmissions of the overall receiving arrangement consisting of the diversity circuit arrangement and the receiver circuit is carried out.
  • This measure according to the invention ensures the compatibility between the diversity system and the respective, individually used receiver circuit.
  • the receiving method according to the invention also takes into account the individual circumstances of the receiving circuits and the respective, individual connections between the diversity system and the receiving circuit.
  • an error correction for the information that is transmitted with an auxiliary modulation signal is also possible.
  • correction values are determined during the calibration process and stored in the diversity circuit arrangement. This can be done individually when using the individual receiver circuits.
  • correction values are stored as discrete values.
  • the discrete values can be stored in one and / or multidimensional fields.
  • a determination and / or storage of the correction values as coefficients is alternatively also and / or multi-dimensional functions possible.
  • the calibration process is applied to the transmission channel of the auxiliary modulation signal. This enables an additional error correction for the information which is transmitted with the auxiliary modulation signal.
  • An advantageous embodiment of the reception method according to the invention also consists in particular in that the calibration process comprises a runtime correction.
  • the calibration process for the runtime correction preferably has the following method steps: applying an equivalent antenna signal as a calibration signal to at least one antenna output, adjusting a delay element in the transmission channel of the antenna signal in such a way that a maximum, demodulated signal occurs and storing the setting of the delay element. In this first adjustment, only the amount of the vector is maximized, which is formed from the two components of the amplitude-demodulated and the frequency-demodulated signal.
  • the calibration process therefore includes a phase correction by means of which the phase errors are determined and taken into account.
  • the calibration process for phase correction preferably follows de Method steps to: change the phase of a level-constant antenna signal as a calibration signal in predetermined phase steps, for example in phase steps of 5 °, determine the respective phase angle between the applied, level-constant antenna signal and the summation signal, and determine a correction characteristic curve from the comparison of the measured and the calculated phase angles .
  • the correction characteristic can be saved for phase correction. However, it is particularly advantageous and simpler in terms of circuitry to store discrete values of the correction characteristic.
  • a calibration process for an amplitude correction is also advantageous.
  • a particularly preferred embodiment of the invention consists in that the calibration process for the propagation time, phase and / or amplitude correction is carried out sequentially for each individual antenna signal channel. This results in an individual correction field for each antenna channel.
  • An embodiment of the method according to the invention also consists in the fact that the calibration process includes a definition of a correction field for correcting influences of group delay errors.
  • the individual antenna signals are frequency-modulated in a predetermined, fixed phase relationship to one another with variable frequency sweeps over the bandwidth of a transmission channel, and the indexing of the correction field is derived from the sampled instantaneous voltage values of the individual signals.
  • the determined correction values are preferably stored under the respective field indices.
  • the calibration signal is preferably an unmodulated or a modulated high-frequency signal.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention consists in that a computer controls the calibration process, reads out the measured values, determines the correction values, and / or stores them in the diversity circuit arrangement.
  • the calibration process is preferably carried out under program control. This enables a simple and fully automatic basic adjustment between the diversity system and any recipient.
  • the receiving method according to the invention with the calibration process thus enables the diversity system to be easily adapted to any receiver or to any receiver circuit without it or it having to be examined with regard to its transmission properties.
  • the transmission channel for the auxiliary modulation signal can thus be virtually completely equalized with sufficient measurement accuracy.
  • multi-dimensional maps can then be generated from the correction sections, which are accessed by multiple indexing.
  • the correction variables can be stored as coefficients of one- and / or multi-dimensional functions, the diversity system then calculating the correction variables required in each case itself.
  • the program-controlled sequence of the calibration processes is particularly advantageous and inexpensive. This doesn't just mean that Basic adaptation and compatibility between any diversity system and any receiving device possible, but it is also possible to use the method according to the invention for diagnostic purposes or for troubleshooting during maintenance. Not only that, even in the manufacture of the circuit arrangement for the diversity system and / or the receiver circuits, the reception method according to the invention with the calibration processes in a program-controlled sequence can be used for a fully automatic function test and for quality assurance.
  • a receiving antenna arrangement for a diversity system with several individual receiving antennas in which a signal generator for generating at least one high-frequency signal, a calibration generator connected to the output of the signal generator for generating at least one calibration signal and a processor for determining the Correction values and for storing and reading them into or from a memory is provided.
  • Fig. 1 a circuit arrangement for performing and explaining the inventive. Receiving procedure in a schematic representation
  • Fig. 3 A vector diagram to explain the
  • Phase correction 4: A diagram to explain the correction using linearization of the measured values.
  • calibration signals 1 are supplied to a calibration generator 1 from a signal generator 2 via a line 3.
  • the output signals 4-1, 4-2, ..., 4-n of the calibration generator 1 are fed to a diversity circuit arrangement 5, which then corresponds to the diversity system described in DE-38 36 046 A1.
  • the high-frequency output signal passes via line 6 to a receiver circuit 7 in which the frequency selection takes place.
  • the diversity circuit arrangement 5 is connected via a bus line 10 to a processor 11, which outputs output signals to the calibration generator 1 and to the signal generator 2 and controls them via bus lines 12, 13.
  • the calibration generator 1 provides the diversity circuit arrangement 5 via the lines 4-1, 4-2 4-n in-phase antenna signals.
  • the processor 11 outputs a control signal to the diversity circuit arrangement 5 via the BUS line 10, with which the digital delay chain of the diversity circuit arrangement 5 for the calibration signal is changed until a maximum demodulated signal is transmitted to synchronous demodulators of the diversity circuit arrangement 5 maximum amount occurs.
  • This process is illustrated in FIG. 2 using a vector diagram.
  • the frequency-modulated component is on the abscissa and the amplitude-modulated component of the is on the ordinate
  • Auxiliary modulation signal plotted By changing the running tent chain, i.e. By means of a time-of-flight comparison of the reference signal, the initially small vector 21 shown in broken lines is enlarged to the maximum vector 22 shown with a solid line.
  • the setting of the delay element is stored in the diversity circuit arrangement 5 for the maximum output signal.
  • the change in the amount of the vector shown in FIG. 2, which is formed from the amplitude-demodulated and the frequency-demodulated signal, does not take into account that the phase, i.e. the angle can change despite in-phase antenna signals, which is due to the non-linear transmission behavior of the diversity circuit arrangement 5 and / or the receiver circuit 7.
  • the correction values for these angular errors of the vector are determined in accordance with the diagram shown in FIG. 3.
  • the antenna signals 4-1, 4-2 provided by the calibration generator 1 and in the present exemplary embodiment only the antenna signal 4-3 with the vectors A1, A2 and A3 correspond to that in DE-38 36 046 C1 method added. To avoid repetition in this respect, reference is made to the
  • the summation signal S results from the addition of the signal vectors A1, A2 and A3.
  • the set phase angle ⁇ is the angle between the vectors A2 and A3.
  • the calculated and set calibration angle ⁇ is defined by the angle of the vectors of the sum signal S and the antenna signal 4-3 or the vector A3.
  • the phase calibration is carried out by changing the phase of a signal in 5 ° steps. Taking into account the level relationships, the processor 11 calculates the exact phase angle or the calibration angle ⁇ between the individual antenna signal 4-3 or the corresponding signal vector A3 and the sum signal S. From the comparison of the measured and the calculated phase angle, a correction characteristic curve is determined, which is stored in the form of discrete values in the diversity circuit arrangement 5. The measured values are linearized from these values, as is shown schematically in FIG. 4.
  • the calibration angle is plotted on the abscissa and the measurement angle is plotted on the ordinate.
  • the measured angle values lie on a dashed curve. Due to the calibration process, the correction values are known, so that the measured phase angle G can be changed by the associated correction value K - indicated in FIG. 4 by an arrow on the abscissa - to the corrected value R which is on the linearized curve, namely the straight line through the zero crossing, this corrected value R being the phase angle of the value of the calibration angle set by the calibration generator 1 speaks .
  • the correction field is defined, which compensates for the influences of the group delay distortions of the intermediate frequency filter in the receiver circuit 7.
  • FIG. 5 again shows the calibration angle on the abscissa and the measurement angle on the ordinate, with several linearization lines now being drawn in parallel to one another.
  • their time axis t lies parallel to the linearization line.
  • the voltage values U mpx of a multiplex signal are plotted on the ordinate of this time diagram and are sampled at the time of measurement.
  • the voltage values point to the corresponding correction values.
  • a measuring point U of the voltage value sampled at the time of measurement, which points to the corresponding correction variable, is indicated on the essentially sinusoidal time profile of the multiplex signal.
  • the correction quantity is a function of the multiplex voltage.
  • these are frequency-modulated with variable strokes, so that the full transmission bandwidth of a transmission channel, for example the FM transmission channel, is covered.
  • frequencies are used in the present exemplary embodiment which are smaller than the system clock of the diversity system, because the influences of the higher frequencies integrate to zero.
  • the indexing of the correction field is derived from the voltage value of the multiplex signal sampled at a measurement instant. The determined correction value is then saved under the respective field index.

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Abstract

Bei einem Empfangsverfahren für ein Diversity-System mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, deren Ausgangssignalen eine Hilfsmodulation aufgeprägt, daraus ein Summensignal gebildet, dieses demoduliert, und daraus Phasenlage und/oder Amplitudenbetrag der Einzelsignale bezüglich des Summensignals abgeleitet wird, ergibt sich eine vollständige Kompatibilität zwischen dem verwendeten Diversity-System und den einzelnen, von verschiedenen Herstellern angebotenen Empfangsgeräten dadurch, daß der Eichvorgang zur Korrektur fehlerhafter Übertragungen des aus der Diversity-Schaltungsanordnung (5) und der Empfängerschaltung (7) bestehenden Gesamt-Empfangsanordnung durchgeführt wird. Der Eichvorgang umfaßt vorzugsweise eine Laufzeit-, eine Phasen- und/oder eine Amplitudenkorrektur. Der Eichvorgang läuft vorzugsweise programmgesteuert und vollautomatisch ab. Eine Empfangs-Antennenanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist angegeben.

Description

Eichverfahren zum automatischen Abgleich von
Diversity-Systemen
Die Erfindung betrifft ein Empfangsverfahren für ein Diversity-System mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, deren Ausgangssignalen eine Hilfsmodulation aufgeprägt, daraus ein Summensignal gebildet, dieses demoduliert, und daraus Phasenlage und/oder Amplitudenbetrag der Einzelsignale bezüglich des Summensignals abgeleitet wird, wobei ein Eichvorgang zur Korrektur fehlerhafter Übertragungen in der Empfängerschaltung vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Empfangs- Antennensystem zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Empfangsverfahren dieser Art ist aus der DE 38 36 046 C2 derselben Anmelderin bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren für mobilen Empfang, das insbesondere für den Rundfunkempfang in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, werden mehrere von einzelnen Empfangsantennen bereitgestellte Antennensignale oder Linearkombinationen von Antennensignalen zu einem Summensignal zusammengefaßt. Durch entsprechende Modulation nicht nur eines, sondern mehrerer Antennen- bzw. Linearkombinations- signale mittels einer Hilfsmodulation und nachfolgender Demodulation des Summensignales werden sowohl die Differenz des Amplitudenbetrages als auch die Phasenlage zwischen dem jeweiligen Einzelsignal und dem Summensignal festgestellt. In Abhängigkeit davon werden jeweils die Phasen der einzelnen Antennen- bzw. Linearkombinationssignale derart geregelt, daß die Phasenlage der Einzelsignale zur Phasenlage des Summensignals ausgerichtet wird.
Das Übertragungsverhalten der Empfangsschaltung ist im prakti sehen Fall hinsichtlich des Phasen- und/oder Amplitudenverlaufs nicht ideal, so daß Fehler in der Bestimmung der Phasenlage und des Amplitudenbeitrages der Einzelsignale bezüglich Phase und Amplitude des Summensignals auftreten können. In der genannten Patentschrift ist daher beschrieben, dem Summensignal zur Eichung eine weitere, vorgegebene, definierte Hilfsmodulation mittels eines Eichsignales aufzuprägen. Dadurch wird eine Eichung der Empfangsschaltung vorgenommen, so daß Fehler der Empfangsschaltung, die die Übertragung der Signale negativ beeinflussen können, kompensiert werden können. Die Korrektur von Übertragungsfehlern innerhalb des Diversity- Systems ist Jedoch nicht vorgesehen.
Aus der DE 37 36 S69 Cl derselben Inhaberin ist ein Verfahren bekannt, mit dem die Übertragungsfehler der Empfangsschaltung mit digital abgespeicherten Korrekturwerten korrigiert werden können. Die Richtdiagramme der Einzelantennen werden dabei in einem festen Meßfeld gemessen und durch Fourier-Transformation in ebenen Feldmoden-Vektoren ausgedrückt. Daraus wird ein orthogonales, normiertes Basissystem abgeleitet und die sich dabei ergebenden Matrix-Koeffizienten zur Dimensionierung der Additionsmatrix herangezogen. Eine Korrektur des Übertragungsverhaltens des Diversity-Systems und/oder der Empfängerschaltung selbst ist damit jedoch nicht vorgesehen.
Übertragungsfehler ergeben sich in der Praxis hauptsächlich dadurch, daß das Hilfsmodulationssignal durch die Schaltungsanordnung des Diversity-Systems und die Empfängerschaltung Phasen- und amplitudenverzerrt werden. Diese Übertragungsfehler und die zu ihrer Kompensation benötigten Korrekturwerte sind daher von der jeweils verwendeten Empfangsschaltung und von den Toleranzen der Schaltungsanordnung bzw. den Bauelementen des Diversity-Systems abhängig. In der Empfängerschaltung, in der die Frequenzselektion erfolgt, sind im wesentlichen die Filtereigenschaften und die Gruppenlaufverzerrungen des Zwi schenfrequenz-Filters für die fehlerhafte Änderung der Phasenlage des Hiifsmodulationssignales verantwortlich. Selbst bei besonders ausgewählten Filtern mit Filtereigenschaften in einem begrenzten Toleranzbereich sind die Filtereigenschaften auch bei gleichen Empfängerschaltungen oder -typen desselben Herstellers sehr unterschiedlich. Im Hinblick auf die Qualität des von der Empfängerschaltung bereitgestellten Rundfunksignals ist es daher sehr kritisch oder gar wirtschaftlich nicht realisierbar, ein Diversity-System mit verschiedenen Empfangsgeräten desselben Herstellers oder gar mit Empfangsgeräten verschiedener Hersteller einzusetzen. Zwar ist es theoretisch vorstellbar, das verwendete Diversity-System mit geeigneten Korrekturwerten für das jeweilige Empfangsgerät auszustatten. Durch die beschriebene, starke Streuung selbst bei Empfangsschaltungen vom selben Typ ist jedoch ein befriedigendes Ergebnis nicht oder nur in Ausnahmefällen erreichbar. Darüber hinaus müssen die von den einzelnen Herstellern angebotenen Empfangsgeräte ständig untersucht und geprüft werden, um die Korrekturdaten für das Diversity-System hinsichtlich der jeweiligen Empfangsgeräte zu ermitteln, was einen hohen Aufwand bedingt und darüber hinaus nur begrenzt möglich ist. Mit anderen Worten: die Kompatibilität zwischen einem Diversity-System und dem jeweils verwendeten Empfangsgerät ist nicht gegeben. Darüberhinaus müßte das Diversity-System bezüglich der Empfangsgeräte der einzelnen Hersteiler jeweils individuell angepaßt, bzw. abgeglichen werden. Für die kohärente Demodulation muß das Referenzsignal den Synchrondemodulatoren phasenrichtig bereitgestellt werden. Für die Anpassung des Diversity-Systems an die Empfangsgeräte der einzelnen Hersteller, bzw. für den Grundabgleich der Diversity-Schaltung im Hinblick auf die verwendete Empfangsschaltung sind daher nicht nur schaltungstechnische Einflüsse von Bedeutung, sondern es spielen auch die Leitungs längen zwischen dem Diversity-System und dem Empfänger eine RolLe, da diese Leitungslängen je nach dem Fahrzeug, das mit dem Diversity-System ausgerüstet wird, sehr unterschiedlich sein können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Empfangsverfahren für ein Diversity-System der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Kompatibilität zwischen Diversity- System und verwendetem Empfangsgerät gewährleistet ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Eichvorgang zur Korrektur fehlerhafter Übertragungen der aus der Diversity-Schaltungsanordnung und der Empfängerschaltung bestehenden Gesamt-Empfangsanordnung durchgeführt wird. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist die Kompatibilität zwischen dem Diversity-System und der jeweiligen, individuell verwendeten Empfängerschaltung sichergestellt. Darüberhinaus trägt das erfindungsgemäße Empfangsverfahren gleichzeitig auch den individuellen Gegebenheiten der Empfangsschaltungen und den jeweiligen, individuellen Verbindungen zwischen dem Diversity-System und der Empfängerschaltung Rechnung. Zusätzlich ist damit auch eine Fehlerkorrektur für die Information möglich, die mit einem Hilfsmodulationssignal übertragen wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werderwährend des Eichvorgangs Korrekturwerte ermittelt und in der Diversity-Schaltungsanordnung abgespeichert. Dies kann jeweils individuell bei der Verwendung der einzelnen Empfängerschaltungen vorgenommen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Korrekturwerte als diskrete Werte abgespeichert werden. Die diskreten Werte können dabel in ein- und/oder mehrdimensionalen Feldern abgespeichert werden.
Statt die Korrekturwerte als solche zu ermitteln und/oder abzuspeichern, ist alternativ auch eine Ermittlung und/oder Abspeicherung der Korrekturwerte als Koeffizienten ein- und/oder mehrdimensionaler Funktionen möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Eichvorgang auf den Übertragungskanal des Hilfsmodulationssignals angewandt wird. Dadurch ist eine zusätzliche Fehlerkorrektur für die Information möglich, die mit dem Hilfsmodulationssignal übertragen wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Empfangsverfahrens besteht insbesondere auch darin, daß der Eichvorgang eine Laufzeitkorrektur umfaßt.
Der Eichvorgang zur Laufzeitkorrektur weist vorzugsweise folgende Verfahrensschritte auf: Anlegen eines gleichwertigen Antennensignals als Eichsignal an wenigstens einen Antennenausgang, Verstellen eines Laufzeitglieds im Übertragungskanal des Antenntensignals derart, daß ein maximales, demoduliertes Signal auftritt und Abspeichern der Einstellung des Laufzeitglieds. In diesem ersten Abgleich wird also nur der Betrag des Vektors maximiert, der aus den beiden Komponenten des amplituden-demodulierten und des frequenz-demodulierten Signals gebildet wird.
Aufgrund des nicht idealen Übertragungsverhaltens der Empfängerschaltung und/oder der Schaltungsanordnung für das Diversity-System können trotz gleichphasiger Antennensignale auch fehlerhafte Phasendrehungen auftreten, d.h. der Vektor, der aus den Komponenten amplituden-demoduliertes und frequenzdemoduliertes Signal gebildet ist, kann einen Winkel ungleich Null aufweisen. Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Eichvorgang daher eine Phasenkorrektur, durch die die Phasenfehler ermittelt und berücksichtigt werden.
Der Eichvorgang zur Phasenkorrektur weist vorzugsweise folgen de Verfahrensschritte auf: Änderung der Phase eines pegelkonstanten Antennensignals als Eichsignal in vorgegebenen Phasenschritten, beispielsweise in Phasenschritten von 5°, Ermitteln des jeweiligen Phasenwinkels zwischen dem angelegten, pegelkonstanten Antennensignal und dem Summsignal, und Ermitteln einer Korrekturkennlinie aus dem Vergleich der gemessenen und der berechneten Phasenwinkel. Die Korrekturkennlinie kann zur Phasenkorrektur gespeichert werden. Besonders vorteilhaft und schaltungstechnisch einfacher ist es jedoch, diskrete Werte der Korrekturkennlinie abzuspeichern.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, die Meßwerte auf der Korrekturkennlinie zu linearisieren.
Neben einem Eichvorgang für eine Laufzeitkorrektur und/oder eine Phasenkorrektur ist auch ein Eichvorgang für eine Amplitudenkorrektur vorteilhaft.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Eichvorgang für die Laufzeit-, Phasen- und/oder Amplitudenkorrektur für jeden einzelnen Antennensignal-Kanal sequentiell durchgeführt wird. Dadurch ergibt sich für jeden Antennenkanal ein individuelles Korrekturfeld.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht weiterhin darin, daß der Eichvorgang eine Festlegung eines Korrekturfeldes zur Korrektur von Einflüssen von Gruppenlaufzeit-Fehlem umfaßt. Vorzugsweise werden die einzelnen Antennensignale bei einer, vorgegebenen, festen Phasenbeziehung zueinander mit variablen Frequenzhüben über die Bandbreite eines Übertragungskanals hinweg frequenzmoduliert, und die Indizierung des Korrekturfeldes wird aus den abgetasteten Momentan- Spannungswerten der Einzelsignale abgeleitet. Vorzugsweise werden die ermittelten Korrekturwerte unter den jeweiligen Feldindizes abgespeichert. Das Eichsignal ist vorzugsweise ein unmoduliertes oder ein moduliertes Hochfrequenz-Signal.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Rechner den Eichvorgang steuert, die Meßwerte ausliest, die Korrekturwerte ermittelt, und/oder diese in der Diversity-Schaltungsanordnung einspeichert.
Vorzugsweise läuft der Eichvorgang programmgesteuert ab. Dadurch ist ein einfacher und vollautomatischer Grundabgleich zwischen dem Diversity-System und jedem beliebigem Empfänger möglich. Das erfindungsgemäße Empfangsverfahren mit dem Eichvorgang ermöglicht also die einfache Anpassung des Diversity- Systems an jeden beliebigen Empfänger, bzw. an jede beliebige Empfängerschaltung ohne daß er, bzw. sie hinsichtlich seiner bzw. ihrer Übertragungeigenschaften untersucht werden müßte. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Übertragungskanal also für das Hilfs-Modulationssignal mit ausreichender Meßgenauigkeit praktisch vollständig entzerrt werden. Dem Fachmann bleibt es überlassen, bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit das Korrekturverfahren entsprechend zu verfeinern. Beispielsweise ist es in diesem Zusammenhang möglich, die Abhängigkeit der Fehlergrößen vom Pegel der Einzelsignaie für den Korrekturvorgang zu berücksichtigen. Wie bereits ausgeführt, können dann aus den Korrekturtabeilen entsprechend mehrdimensionale Kennfelder erzeugt werden, auf die durch Mehrfachindizierung zugegriffen wird. Wie ebenfalls bereits ausgeführt wurde, können die Korrekturgrößen als Koeffizienten ein- und/ oder mehrdimensionaler Funktionen abgespeichert werden, wobei das Diversity-System dann die jeweils benötigten Korrekturgrößen selbst berechnet.
Der programmgesteuerte Ablauf der Eichvorgänge ist besonders vorteilhaft und kostengünstig. Dadurch ist nicht nur die Grundanpassung und Kompatibilität zwischen jedem beliebigen Diversity-System und jedem beliebigen Empfangsgerät möglich, sondern es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren für Diagnosezwecke oder zur Fehlersuche bei der Wartung einzusetzen. Nicht genug damit, auch bei der Fertigung der Schaltungsanordnung für das Diversity-System und/oder der Empfängerschaltungen kann das erfindungsgemäße Empfangsverfahren mit den Eichvorgängen bei programmgesteuertem Ablauf zu einer vollautomatischen Funktionsprüfung und zur Qualitätssicherung verwendet werden.
Die gestellte Aufgabe wird weiterhin durch eine Empfangs- Antennenanordnung für ein Diversity-System mit mehreren einzelnen Empfangsantennen gelöst, bei dem ein Signalgenerator zur Erzeugung wenigstens eines Hochfrequenzsignals, ein mit dem Ausgang des Signalgenerators verbundener Eichgenerator zur Erzeugung wenigstens eines Eichsignals und ein Prozessor zur Ermittlung der Korrekturwerte und zu deren Abspeicherung und Auslesung in einen, bzw. aus einem Speicher vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1: eine Schaltungsanordnung zur Durchführung und zur Erläuterung des erfindungsgemäßer. Empfangsverfahrens in schematischer Darstellung;
Fig. 2: Eine Vektordarstellung des Hiifsmodulations-Signales zur Erläuterung einer Laufzeitkorrektur;
Fig. 3: Ein Vektordiagramm zur Erläuterung der
Phasenkorrektur; Fig. 4: Ein Diagramm zur Erläuterung der Korrektur unter Verwendung einer Linearisierung der Meßwerte; und
Fig. 5: Ein weiteres Diagramm zur Erläuterung der
Phasenkorrektur unter Verwendung eines Multiplexsignales.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Empfangsverfahren für ein Diversity-System einem Eichgenerator 1 Eichsignale von einem Signalgenerator 2 über eine Leitung 3 zugeführt. Die Ausgangssignale 4-1, 4-2,..., 4-n, des Eichgenerators 1 werden einem Diversity-Schaltungsanordnung 5 zugeleitet, die dann dem in der DE-38 36 046 A1 beschriebenen Diversity-System entspricht.
Um Wiederholungen hinsichtlich der Diversity-Schaltungsanordnung 5 zu vermeiden, wird auf die DE-38 36 046 C1 verwiesen, die insofern zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Das Hochfrequenz-Ausgangssignal gelangt über die Leitung 6 an eine Empfängerschaltung 7 in der die Frequenzselektion stattfindet.
Das Hochfrequenz-Ausgangssignal entsprechend dem aus der
DE-38 36 046 C1 bekannten Empfangs- und Antennensystem wird amplituden- und phasendemoduliert. Das in der Empfängerschaltung 7 erhaltene Zwischenfrequenzsignal wird der Diversity- Schaltungsanordung 5 über eine Leitung 8 zurückgeführt und an die Empfängerschaltung 7 sind Lautsprecher 9 angeschlossen.
Die Diversity-Schaltungsanordnung 5 ist über eine BUS-Leitung 10 mit einem Prozessor 11 verbunden, der über BUS-Leitungen 12, 13 Ausgangssignale an den Eichgenerator 1 und an den Signalgenerator 2 abgibt und diese steuert. Der Eichgenerator 1 stellt der Diversity-Schaltungsanordnung 5 über die Leitungen 4-1, 4-2 4-n gleichphasige Antennensignale bereit. Der Prozessor 11 gibt an die Diversity-Schaltungsanordnung 5 über die BUS-Leitung 10 ein Steuersignal ab, mit dem die digitale Laufzeitkette der Diversity-Schaltungsanordnung 5 für das Eichsignal derart geändert wird, bis an Synchrondemodulatoren der Diversity-Schaltungsanordnung 5 ein maximales demodulatiertes Signal mit maximalem Betrag auftritt.
In Fig. 2 ist dieser Vorgang anhand eines Vektordiagrammes dargestellt. Auf der Abszisse ist die frequenzmodulierte und auf der Ordinate die amplitudenmodulierte Komponente des
Hilfsmoduiationssignals aufgetragen. Durch Änderung der Laufzeltkette, d.h. durch einen Laufzeitabgleich des Referenzsignals wird der zunächst kleine, strichliniert dargestellte Vektor 21 auf den maximalen, mit einer ausgezogenen Linie dargestellten Vektor 22 vergrößert.
Für das maximale Ausgangssignal wird die Einstellung des Laufzeitglieds In der Diversity-Schaltungsanordnung 5 abgespeichert.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Änderung des Betrages des Vektors, der aus dem amplitudendemodulierten und dem frequenzdemodulierten Signal gebildet ist, ist nicht berücksichtigt, daß sich auch die Phase, d.h. der Winkel trotz gleichphasiger Antennensignale ändern kann, was auf das nichtlineare Übertragungsverhalten der Diversity-Schaltungsanordnung 5 und/oder der Empfängerschaltung 7 zurückzuführen ist.
In einem nächsten Eichschritt werden nun die Korrekturgrößen für diese Winkelfehler des Vektors entsprechend dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm ermittelt. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, werden die vom Eichgenerator 1 bereitgestellten Antennensignale 4-1, 4-2 und im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur noch das Antennensignal 4-3 mit den Vektoren A1, A2 und A3 entsprechend dem in der DE-38 36 046 C1 beschriebenen Verfahren addiert. Um Wiederholungen insofern zu vermeiden, wird diesbezüglich auf die
DE-38 36 046 C1 Bezug genommen. Aus der Addition der Signalvektoren A1, A2 und A3 ergibt sich das Summensignal S. Der eingestellte Phasenwinkel ψ ist der Winkel zwischen den Vektoren A2 und A3. Der errechnete und eingestellte Eichwinkel φ ist durch den Winkel der Vektoren des Summensignales S und des Antennensignales 4-3 bzw. des Vektors A3 definiert.
Beispielsweise wird bei pegelgleichen Signalen die Phaseneichung dadurch vorgenommen, daß die Phase eines Signals in 5°-Schritten verändert wird. Unter Berücksichtigung der Pegelverhältnisse errechnet der Prozessor 11 den exakten Phasenwinkel bzw. den Eichwinkel φ zwischen dem Einzel-Antennensignal 4-3 bzw. dem entsprechenden Signalvektor A3 und dem Summensignal S. Aus dem Vergleich der gemessenen und der berechneten Phasenwinkel wird eine Korrekturkennlinie ermittelt, die in Form diskreter Werte in der Diversity-Schaltungsanordnung 5 abgespeichert wird. Aus diesen Werten wird eine Linearisierung der Meßwerte vorgenommen, wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist.
In Fig. 4 ist auf der Abszisse der Eichwinkel und auf der Ordinate der Meßwinkel aufgetragen. Die gemessenen Winkelwerte liegen auf einer strichlinierten Kurve. Aufgrund des Eichvorganges sind die Korrekturwerte bekannt, so daß der gemessene Phasenwinkel G durch den zugehörigen Korrekturwert K - in Fig. 4 durch einen Pfeil auf der Abszisse angedeutet - in den korrigierten Wert R geändert werden kann, der auf der linearisierten Kurve, nämlich der Geraden durch den Nulldurchgang, liegt, wobei dieser korrigierte Wert R dem Phasenwinkel des vom Eichgenerator 1 eingestellten Wertes des Eichwinkels ent spricht .
In einem weiteren möglichen Eichschritt wird - wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist - das Korrekturfeld definiert, das die Einflüsse der Gruppenlaufzeit-Verzerrungen des Zwischenfrequenz-Filters in der Empfängerschaltung 7 kompensiert.
In Fig. 5 ist wiederum auf der Abszisse der Eichwinkel und auf der Ordinate der Meßwinkel aufgetragen, wobei nunmehr mehrere Linearisierungsgeraden parallel zueinander eingezeichnet sind. In einem weiteren Diagramm liegt deren Zeitachse t der Linearisierungsgeraden parallel. Auf der Ordinate dieses Zeitdiagrrammes sind die Spannungswerte Umpx eines Multiplexsignales aufgetragen, die zum Meßzeitpunkt abgetastet werden. Die Spannungswerte zeigen auf die entsprechenden Korrekturgrößen. Ein Meßpunkt U des zum Meßzeitpunkt abgetasteten Spannungswertes, der auf die entsprechende Korrekturgröße zeigt, ist auf dem im wesentlichen sinusförmigen zeitlichen Verlauf des Multiplexsignals angegeben. Die Korrekturgröße ist dabei eine Funktion der Multiplex-Spannung.
Bei einer willkürlich gewählten festen Phasenbeziehung der einzelnen Antennensignale werden diese mit variablen Hüben frequenzmoduliert, so daß die volle Übertragungsbandbreite eines Übertragungskanals, beispielswelse des UKW-Übertragungskanals überstrichen wird. Im Hinblick auf die Meßzeitintervalle des Diversity-Systems wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Frequenzen gearbeitet, die kleiner als der Systemtakt des Diversity-Systems sind, weil sich die Einflüsse der höheren Frequenzen zu Null integrieren. Aus dem zu einem Meßzeitpunkt abgetasteten Spannungswert des Multiplexsignals wird die Indizierung des Korrekturfeldes abgeleitet. Der ermittelte Korrekturwert wird dann unter dem jeweiligen Feld- index abgesoeichert.

Claims

Patentansprüche
1. Empfangsverfahren für ein Diversity-System mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, deren Ausgangssignalen eine Hilfsmodulation aufgeprägt, daraus ein Summensignal gebildet, dieses demoduliert, und daraus Phasenlage und/oder Amplitudenbetrag der Einzelsignale bezüglich des Summensignales abgeleitet wird, wobei ein Eichvorgang zur Korrektur fehlerhafter Übertragungen in der Empfängerschaltung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang zur Korrektur fehlerhafter Übertragungen des aus der Diversity-Schaltungsanordnung und der Empfängerschaltung bestehenden Gesamt-Empfangsanordnung durchgeführt wird.
2. Empfangsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Eichvorganges Korrekturwerte ermittelt und in der Diversity-Schaltungsanordnung abgespeichert werden.
3. Empfangsverfahren Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte als diskrete Werte abgespeichert werden.
4. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten Werte in ein- und/oder mehrdimensionalen Feldern abgespeichert werden.
5. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwerte als Koeffizienten ein- und/oder mehrdimensionaler Funktionen ermittelt werden.
6. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang zur iterativen Kompensation fehlerhafter Übertragungen wenigstens einmal wiederholt wird.
7. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang auf den Übertragungskanal des Hilfsmodulationssignals angewandt wird.
8. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang eine Laufzeitkorrektur umfaßt.
9. Emp-fangsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang zur Laufzeitkorrektur folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Anlegen eines gleichphasigen Antennensignals als Eichsignal an wenigstens einen Antennenausgang;
- Verstellen eines Laufzeitgliedes im Übertragungskanal des Antennensignals derart, daß ein maximales, demoduliertes Signal auftritt; und
- Abspeichern der Einstellung des Laufzeitgliedes.
10. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang eine Phasenkorrektur umfaßt.
11. Empfangsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang zur Phasenkorrektur folgende Verfahrensschritte aufweist:
- Änderung der Phase eines pegelkonstanten Antennensignales als Eichsignal in vorgegebenen Phasenschritten;
- Ermitteln des jeweiligen Phasenwinkels zwischen dem angelegten, pegelkonstanten Antennensignal und dem Summensignal; und - Ermitteln einer Korrekturkennlinie aus dem Vergleich der gemessenen und der berechneten Phasenwinkel.
12. Empfangsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte auf der Korrekturkennlinie linearisiert werden.
13. Empfangsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß diskrete Werte der Korrekturkennlinie abgespeichert werden.
14. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang eine Amplitudenkorrektur umfaßt.
15. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang für die Laufzeit-, Phasen- und/oder Amplitudenkorrektur für jeden einzelnen Antennensignal-Kanal sequentiell durchgeführt wird.
16. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang eine Festlegung eines Korrekturfeldes zur Korrektur von Einflüssen von Gruppenlaufzeit-Fehlern umfaßt.
17. Empfangsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Antennensignale bei einer vorgegebenen, festen Phasenbeziehung zueinander mit variablen Frequenzhüben über die Bandbreite eines Übertragungskanales hinweg frequenzmoduliert werden und die Indizierung des Korrekturfeldes aus den abgetasteten Momentan-Spannungswerten der Einzelsignale abgeleitet werden.
18. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Korrekturwerte unter den jeweiligen Feldindizes abgespeichert werden.
19. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eichsignal ein unmoduliertes oder ein moduliertes Hochfrequenzsignal ist.
20. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner den Eichvorgang steuert, die Meßwerte ausliest, die Korrekturwerte ermittelt und/oder diese in der Diversity-Schaltungsanordnung speichert.
21. Empfangsverfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichvorgang programmgesteuert abläuft.
22. Empfangs-Antennenanordnung für ein Diversity-System mit mehreren einzelnen Empfangsantennen zur Durchführung eines Empfangsverfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- einen Slgnalgenerator (2) zur Erzeugung wenigstens eines
Hochfrequenzsignales;
- einen mit dem Ausgang des Signalgenerators (2) verbundenen Eichgenerator (3) zur Erzeugung wenigstens eines Eichsignales; und
- einen Prozessor (11) zur Ermittlung der Korrekturwerte und zu deren Abspeicherung in einem Speicher.
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