DE3828817A1 - Raumdiversity-empfaengerschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Raumdiversity-Empfängerschaltung, welche einen an eine Antenne angeschlossenen Hauptempfangspfad und mindestens einen weiteren ebenfalls an eine Antenne angeschlossenen Nebenempfangspfad aufweist, wobei alle Empfangspfade zu einem Signalsummierer führen, und welche Schaltung einen Phasendiskriminator besitzt, der bei Ablage der Empfangssignalphase im Nebenempfangspfad von der Empfangssignalphase im Hauptempfangspfad einen Phasenschieber im Nebenempfangspfad so nachsteuert, daß die zum Signalsummierer gelangendenden Empfangssignale möglichst phasengleich sind.

Insbesondere bei Mobilfunksystemen werden die Sendesignale von den mobilen Funkempfängern häufig nicht auf direktem Wege empfangen, sondern auf Umwegen nach Reflexionen an verschiedenen Hindernissen. Während der Fortbewegung eines mobilen Funkempfängers treten daher durch die Überlagerung der sich auf unterschiedlichen Wegen ausbreitenden Funkfelder sogenannte Fadings auf. Zur Verringerung solcher Fadings wird üblicherweise ein Diversity-Empfänger eingesetzt. Es gibt mehrere Diversity-Verfahren, von denen hier das Raumdiversity-Verfahren angewendet werden soll. Eine einleitend dargelegte Raumdiversity-Empfängerschaltung ist aus der EP 01 93 953 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Raumdiversity-Empfängerschaltung der eingangs genannten Art anzugeben, die auch bei schlechten Übertragungsverhältnissen noch ein auswertbares Signal liefert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Dadurch, daß nach der Erfindung Empfangspfade mit sehr schlechter Empfangssignalqualität abgeschaltet werden, addiert sich bei der Signalsummierung auch nicht der hohe Rauschanteil von minderwertigen Empfangssignalen zu den weniger stark verrauschten Empfangssignalen eines oder mehrerer anderer Empfangssignalpfade. Somit erhält man auch bei ungünstigen Übertragungseigenschaften oft noch ein gut auswertbares Summensignal.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.

Die der Zeichnung zu entnehmende Raumdiversity-Empfängerschaltung besitzt einen Hauptempfangspfad E 1 und einen Nebenempfangspfad E 2. Statt nur einen Nebenempfangspfad vorzusehen, ist es u.U. zweckmäßig, mehrere solcher Nebenempfangspfade zusammen mit dem Hauptempfangspfad E 1 auf einen Signalsummierer SS zu schalten. Da alle Nebenempfangspfade gleich aufzubauen wären, dürfte eine Raumdiversity-Empfängerschaltung mit mehreren Nebenempfangspfaden ohne weiteres aus dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit nur einem Nebenempfangspfad herleitbar sein.

Der Hauptempfangspfad E 1 und der Nebenempfangspfad E 2 besitzen im wesentlichen die gleichen Schaltungselemente. Jeder Empfangspfad E 1 bzw. E 2 ist an eine Empfangsantenne A 1 bzw. A 2 angeschlossen. An dem Ausgang der Antenne A 1 bzw. A 2 sind ein Bandpaß BP 11 bzw. BP 21 und ein Vorverstärker V 1 bzw. V 2 angeschaltet. Der Bandpaß BP 11 bzw. BP 21 ist so dimensioniert, daß er das gesamte Empfangsfrequenzband, das in der Regel in mehrere Teilfrequenzbänder aufgeteilt ist, durchläßt. Nach dem Vorverstärker V 1 bzw. V 2 folgt ein Zwischenfrequenzumsetzer U 1, der seine Umsetzfrequenz von einem Oszillator OS bezieht. Er ist in seiner Frequenz so verstellbar, daß jedes der Teilfrequenzbänder in die Zwischenfrequenzlage umgesetzt werden kann. Der dem Zwischenfrequenzumsetzer U 1 bzw. U 2 nachgeschaltete Bandpaß BP 12 bzw. BP 22 ist auf die Bandbreite der Teilfrequenzbänder abgestimmt. Das in die Zwischenfrequenzlage umgesetzte Empfangssignal eines jeden Empfangssignalpfades E 1 bzw. E 2 wird einem Regelverstärker (AGC) RV 1 bzw. RV 2 zugeführt. Dieser wird von einem Komparator K 1 bzw. K 2 angesteuert. Der Komparator K 1 bzw. K 2 leitet entweder nur aus dem Ausgangssignalpegel des Regelverstärkers RV 1 bzw. RV 2 eine Regelgröße für dessen Verstärkung ab. Dem Komparator K 1 bzw. K 2 kann aber auch, wie dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen ist, das Eingangssignal des Regelverstärkers RV 1 bzw. RV 2 als Regelkriterium zugeführt werden. Das Eingangssignal wird vom Komparator K 1 bzw. K 2 überwacht, und er veranlaßt z.B. den Regelverstärker RV 1 bzw. RV 2 rasch hochzuregeln, wenn nach einem Ausbleiben des Eingangssignals dieses plötzlich wiedererscheint. Der Komparator K 1 bzw. K 2 kann gegebenenfalls auch das Erreichen eines maximal zulässigen Eingangssignalpegels detektieren, um einen Fehler zu signalisieren, wenn bei Überschreiten des maximal zulässigen Eingangssignalpegels der Regelverstärker RV 1 bzw. RV 2 in seinem nichtlinearen Bereich betrieben wird.

Der Komparator K 1 bzw. K 2 gibt sein aus dem Empfangssignal abgeleitetes Regelsignal auch an einen Schwellwertentscheider SE 1 bzw. SE 2 weiter. Liegt dieses Regelsignal, welches ein Maß für die Amplitude bzw. die Qualität (z.B. das Signal-Rauschleistungsverhältnis) des Empfangssignals ist, unterhalb der im Schwellwertentscheider SE 1 bzw. SE 2 vorgegebenen Abschaltschwelle, so gibt der Schwellwertentscheider SE 1 bzw. SE 2 ein Steuersignal an einen Schalter S 1 bzw. S 2 ab, der den entsprechenden Empfangspfad E 1 bzw. E 2 unterbricht. Damit wird vermieden, daß im Signalsummierer SS ein stark verrauschtes, nicht mehr auswertbares Empfangssignal eines Empfangspfades einem qualitativ besseren Empfangssignal eines anderen Empfangspfades überlagert wird. Das nicht so stark verrauschte Empfangssignal allein läßt sich noch mit einer verträglichen Fehlerrate demodulieren. Durch die Überlagerung mit dem stark verrauschten Empfangssignal ginge es aber selbst auch im Rauschen unter und wäre nicht mehr demodulierbar. Werden sämtliche Empfangspfade wegen zu schlechter Qualität der Empfangssignale abgeschaltet, so wird dieser Zustand von einer Abschaltauswertung AA an ihren Ausgang b signalisiert.

Der Schwellwertentscheider SE 1 bzw. SE 2 besitzt eine gegenüber der Abschaltschwelle versetzte Einschaltschwelle, bei deren Überschreiten durch das vom Komparator K 1 bzw. K 2 abgegebene Regelsignal der Schalter S 1 bzw. S 2 wieder eingeschaltet wird. Es wird dadurch also eine Schalthysterese erzeugt, um ein "Flattern" des Schalters S 1 bzw. S 2 zu vermeiden.

Haben die Empfangssignale auf allen Empfangspfaden E 1 und E 2 ausreichend gute Qualität, so entsteht dann am Ausgang des Signalsummierers SS ein optimal auswertbares Summensignal, wenn die Empfangssignale an den Eingängen des Signalsummierers SS eine möglichst geringe gegenseitige Phasenablage aufweisen. Um dieser Forderung nachzukommen, ist ein Phasendiskriminator PD vorhanden, der die Phasendifferenz der Empfangssignale an den Augängen der Regelverstärker RV 1 und RV 2 der beiden Empfangspfade E 1 und E 2 detektiert. Das der Phasendifferenz proportionale Ausgangssignal des Phasendiskriminators PD steuert einen in den Nebenempfangspfad E 2 eingefügten Phasenschieber PS 1, PS 2 oder PS 3 so, daß das Empfangssignal des Nebenempfangspfades die gleiche Phase hat wie das Empfangssignal des Hauptempfangspfades. Die Zeichnung verdeutlicht, daß es drei geeignete Stellen im Nebenempfangspfad für den Einsatz eines mit seinem Steuereingang an den Ausgang a des Phasendiskriminators PD angeschlossenen Phasenschiebers PS 1, PS 2 oder PS 3 gibt. Der Phasenschieber PS 1 kann z.B. vor den Zwischenfrequenzumsetzer U 2 geschaltet sein. Ein anderer geeigneter Ort für den Phasenschieber PS 2 ist nach dem Regelverstärker RV 2, wo das in die Zwischenfrequenz ungesetzte Empfangssignal vorliegt. Ein weiterer möglicher Einsatzort für den Phasenschieber PS 3 ist die Zuführungsleitung der Umsetzfrequenz für den Zwischenfrequenzumsetzer U 2. Die auf diese Weise phasengleich oder zumindest annähernd phasengleich gemachten Empfangssignale werden in dem Signalsummierer SS einander überlagert, und das Summensignal wird schließlich einem Demodulator DM zugeführt. Ein dem Signalsummierer SS nachgeschalteter Regelverstärker RV 3, der in gleicher Weise wie die oben beschriebenen Regelverstärker RV 1 und RV 2 von einem Komparator K 3 ein Regelkriterium erhält, dient insbesondere dazu, Pegelschwankungen auszugleichen, die beim Ab- und Einschalten des einen oder anderen Empfangspfades auftreten. Die Schalter R 1, R 2 in den Empfangspfaden bewirken kein abruptes sondern ein kontinuierliches Ein- und Abschalten mit einer auf die Regelgeschwindigkeit des Regelverstärkers RV 3 abgestimmten Zeitkonstanten.

Sollte wegen mangelnder Empfangssignalqualität der Hauptempfangspfad E 1 abgeschaltet werden, bewirkt der Phasendiskriminator PD, daß die augenblickliche Phase des Phasenschiebers PS 1, PS 2 oder PS 3 im Nebenempfangspfad festgehalten und während der Abschaltzeit nicht verändert wird. Da in diesem Fall der Hauptpfad verrauschte Signale führt, kann dies zu unkontrollierten Regelvorgängen im Phasendiskriminator führen, wodurch die Phase des in die Zwischenfrequenz umgesetzten Signals nicht nur vom empfangenen Signal, sondern auch von den unkontrollierten Regelvorgängen des Phasendiskriminators beeinflußt würde, was zu Fehlentscheidungen im Demodulator führt.

Claims (6)

1. Raumdiversity-Empfängerschaltung, welche einen an eine Antenne (A 1) angeschlossenen Hauptempfangspfad (E 1) und mindestens einen weiteren ebenfalls an eine Antenne (A 2) angeschlossenen Nebenempfangspfad (E 2) aufweist, wobei alle Empfangspfade (E 1, E 2) zu einem Signalsummierer (SS) führen, und welche Schaltung einen Phasendiskriminator (PD) besitzt, der bei Ablage der Empfangssignalphase im Nebenempfangspfad (E 2) von der Empfangssignalphase im Hauptempfangspfad (E 1) einen Phasenschieber (PS 1, PS 2, PS 3) im Nebenempfangspfad (E 2) so nachsteuert, daß die zum Signalsummierer (SS) gelangenden Empfangssignale möglichst phasengleich sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Empfangspfaden (E 1, E 2) Mittel (S 1, S 2) vorhanden sind, welche jeweils den(die) Emfangspfad(e) (E 1, E 2) mit zu schlechter Empfangssignalqualität vom Signalsummierer (SS) abschalten und daß der Phasendiskriminator (PD) die Phase des Phasenschiebers (PS 1, PS 2, PS 3) im Nebenempfangspfad (E 2) unverändert festhält, wenn es zu einer Abschaltung des Hauptempfangspfades (E 1) kommt.

2. Raumdiversity-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (PS 1) im Nebenempfangspfad (E 2) vor einer das Empfangssignal in eine Zwischenfrequenz umsetzenden Schaltung (U 2) angeordnet ist.

3. Raumdiversity-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (PS 2) im Nebenempfangspfad (E 2) nach einer das Empfangssignal in eine Zwischenfrequenz umsetzenden Schaltung (U 2) angeordnet ist.

4. Raumdiversity-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (PS 3) im Nebenempfangspfad (E 2) in der Referenzfrequenz-Zuführungsleitung einer das Empfangssignal in eine Zwischenfrequenz umsetzenden Schaltung (U 2) angeordnet ist.

5. Raumdiversity-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (S 1, S 2) in ihrem Ein­ und Ausschaltverhalten auf das Regelverhalten eines dem Signalsummierer (SS) nachgeschalteten Regelverstärkers (RV 3) abgestimmt sind.

6. Raumdiversity-Empfängerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- und Einschaltung der Schaltmittel (S 1, S 2) mit einer Hysterese erfolgt.