EP0418265A1 - Empfangsverfahren und empfangs-antennensystem für mobilen empfang - Google Patents

Empfangsverfahren und empfangs-antennensystem für mobilen empfang

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Publication number
EP0418265A1
EP0418265A1 EP89905692A EP89905692A EP0418265A1 EP 0418265 A1 EP0418265 A1 EP 0418265A1 EP 89905692 A EP89905692 A EP 89905692A EP 89905692 A EP89905692 A EP 89905692A EP 0418265 A1 EP0418265 A1 EP 0418265A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
antenna
signals
sample
receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP89905692A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Buck
Dieter Schenkyr
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 Electronics GmbH and Co KG
Original Assignee
Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
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 Electronics GmbH and Co KG filed Critical Hirschmann Electronics GmbH and Co KG
Publication of EP0418265A1 publication Critical patent/EP0418265A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H04B7/0802—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
    • H04B7/0808—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 comparing all antennas before reception

Definitions

  • the invention relates to a reception method for mobile reception with a plurality of individual reception antennas, in which a switch is made between individual antenna signals and / or signals formed from linear combinations of antenna signals.
  • the invention further relates to a receiving antenna system for mobile reception with a plurality of individual receiving antennas, a switch which switches between the individual antenna signals and / or signals formed from linear combinations of antenna signals, and a receiving circuit.
  • interference occurs which significantly impair reception.
  • Such reception interference is based on the radiation of the radio or television waves from more than one direction onto the antenna.
  • This so-called multi-path reception occurs because the radio or television waves not only reach the antenna directly from the transmitter, but are reflected, for example, on buildings and also reach the receiving antenna in other ways.
  • the reception paths for the plurality of signals picked up by the receiving antenna are of different lengths, so that interference interference occurs in the radio or television signal, particularly in the case of frequency-modulated carriers, as a result of which the resulting carrier experiences both amplitude modulation and phase modulation.
  • This type of diversity system also referred to as a parallel or receiver diversity system, is very complex in terms of circuitry, however, since each antenna must be provided with a receiver. Furthermore, it is not said that the individual antenna which emits the strongest antenna signal and which is connected to the radio receiver in accordance with the said criterion necessarily delivers the best signal, which applies in particular to frequency-modulated signals.
  • Another major disadvantage of this reception system is that an antenna which delivers a relatively poor reception signal, but which is just below the switching threshold, continues to operate, although other antennas provide better reception signals with less interference. Furthermore, if there is interference on the currently activated antenna, the signal is switched on an arbitrarily selected following antenna or another linear combination of antenna signals, which may also be disturbed, or, as described above, is just below the switching threshold. The reception properties of this diversity system are therefore unsatisfactory.
  • the invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages of the conventional systems and methods by means of simple circuitry measures and means and ensuring that of the adjacent ones Antenna or linear combination signals the strongest and / or least disturbed signal is selected for reception.
  • a sample signal is taken from each of the individual antenna or linear combination signals, the sample signal taken in each case is modulated in a phase and / or phase manner by means of auxiliary modulation and an arbitrarily selected antenna or Linear combination signal is added to form a sum signal, the sum signal amplified and selected in a receiving circuit is demodulated, the demodulated signal is evaluated according to magnitude and / or phase, the strongest sample signal is determined and the antenna signal or antenna signal corresponding to the strongest sample signal is determined.
  • Linear combination signal is selected for reception.
  • the measures according to the invention By means of the measures according to the invention of taking sample signals and monitoring them continuously or sequentially with regard to the signal strength, and depending on this effecting the switching on of the corresponding strongest antenna or linear combination signal to the receiving circuit, it is possible to always have the strongest signal for the To be able to use reception. Since the individual antenna or linear combination signals are constantly monitored for their signal strength according to the invention by taking the sample signals, the switching process can be optimized so that a relatively bad received signal is excluded, which is, however, just below the switching threshold remains on, although other antennas are better Deliver catch signals. With the measures according to the invention, it is thus possible, as in the case of parallel or receiver diversity methods, to continuously examine the quality of the individual received signals and thus to enable an optimal switchover, without, however, providing a receiver for each antenna should be. The method according to the invention can therefore be implemented with the simplest circuit-like measures.
  • the sample signal taken in each case is preferably subjected to a carrierless modulation and in particular a double sideband modulation. It is therefore particularly advantageous if the sample signal subjected to a carrierless modulation is added to the arbitrarily selected antenna or linear combination signal both without a phase shift and with a phase shift o of 90. Since there is no reference to a carrier, this phase shift of 90 means that both the real and the imaginary part of a sample signal are determined with a single demodulator, and from this the amount, but also the phase, is determined. By double the number of measuring steps, the amount and phase of the sample signal can be determined with only one demodulator, which can be an amplitude or a phase demodulator. As a result, the demodulator of the receiving circuit can also be used as the frequency demodulator.
  • the modulation parameters of the modulated sample signals are selected such that the auxiliary modulation frequencies occur in an unused frequency range of a transmission channel. This ensures that the useful signals themselves are not disturbed by the modulation processes according to the method described here.
  • the antenna signals contain frequency-demodulated stereo multiplex signals, it is therefore particularly advantageous if the sample signals modulated with the auxiliary modulation contain the auxiliary modulation in a frequency range above 57 kHz and / or around 17 or 21 kHz of the stereo multiplex signal. In other words, it is advantageous if the spectral components added to the antenna or linear combination signal by the auxiliary modulation lie in a frequency range outside the useful range.
  • the auxiliary modulation is advantageously impressed during the line or frame blanking interval of the respective individual signal. Since the line or picture blanking interval has essentially the same amplitude in each period, constant, defined relationships are predetermined. There can therefore be no measurement errors in the system due to different levels, which would be the case if the auxiliary modulation was impressed during the interval in which the actual video information was transmitted with a wide variety of amplitudes. With this further feature, the modulation of the individual signal is subjected to a time condition, so that a time-multiplex method results.
  • the individual sample signals are tapped repeatedly one after the other in time.
  • the repetition period can be selected depending on the existing circumstances in order to switch sufficiently quickly to the respectively optimal antenna or. To ensure linear combination signal. It is also advantageous to change the sample signal tapping frequency as a function of external parameters, such as the vehicle speed, in order to achieve a correspondingly constant reception quality even at moderate speeds.
  • a particularly advantageous development of the invention consists in that, alternatively or in addition to determining the strongest antenna or linear combination signal, the interference signal content of the sum signal amplified and selected in the receiving circuit is determined and this as a parameter for the selection of an antenna or linear combination ⁇ on signal is used for reception.
  • the signal level for the selection criterion of the optimal signal does not provide sufficient information in a strongly disturbed environment, for example when driving through urban districts with multi-path reception due to reflections from tall buildings.
  • the determination of the interference signal content and the corresponding, depending on this, selection of the antenna or linear combination signals result in a further improvement of the reception method according to the invention.
  • time and / or the sequence of the extraction of the respective sample signals and / or the phase changeover of the respective sample signal subjected to modulation is controlled by a processor. It is also advantageous if the determination of the strongest sample signal and the selection of the antenna or linear combination signal corresponding to the strongest sample signal is processor-controlled.
  • phase information is used to compensate for a phase jump that arises when changing from one antenna or linear combination signal to another. This prevents a cracking noise that otherwise occurs during phase jumps without additional circuitry.
  • the object according to the invention is also achieved according to the invention in connection with a receiving antenna system of the type mentioned at the outset, in each case by a sample signal extraction circuit, a modulator which modulates the extracted sample signal with an auxiliary modulation signal, and a summing circuit which comprises an arbitrarily selected antenna or Linear combination signal with the demodulated sample signal to form a sum signal, a demodulator which demodulates the amplified and selected sum signal in the receiving circuit, an evaluation circuit which evaluates the demodulated signal according to magnitude and / or phase and determines the strongest sample signal and a control circuit which controls a selection switch so that the antenna or linear combination signal corresponding to the strongest sample signal is selected for reception.
  • the features according to the invention make it possible to continuously or sequentially check all antenna or linear combination signals for the strongest signal, namely by taking sample signals in each case. In this way it is possible to select the optimal antenna or linear combination signal for reception at any time.
  • the modulator imparts a carrierless modulation to the sample signal and is preferably designed as a double-sideband modulator for this purpose.
  • the advantageous feature of connecting the output of the modulator to the input of the receiving circuit either directly or via a 90-phase shifter by means of an alternative U switch makes it possible in the simplest possible way to select the antenna or Li to add the near-combination signal with both the amplitude-modulated and the phase-modulated sample signal to form a sum signal.
  • a single demodulator which can optionally be sensitive to amplitude or phase modulation, and with twice the number of measuring steps, it is therefore possible to determine both the real and the imaginary part and thus the amount and phase of the sample signal.
  • sample signal extraction circuits are connected to a sample signal switch.
  • the individual sample signals are connected to the modulator for sequential modulation and addition to the arbitrarily selected antenna or linear combination signal.
  • the control signal of the sample signal switch is preferably generated by the evaluation or control circuit. This provides an assignment to the respective sample signal when evaluating the demodulated signal.
  • an interference signal de detector is additionally or alternatively provided, the output of which is connected to an input of the evaluation and / or control circuit.
  • the evaluation and / or control circuit is preferably a processor.
  • the output signal of the demodulator and / or the interference detector must be converted into a digital signal by means of an analog-to-digital converter.
  • a phase actuator can be switched on between the selector switch 6 and the summing circuit 7.
  • the antenna output signals from individual antennas 1-1, 1-2, ..., 1-n are fed to a matrix circuit 2.
  • the matrix circuit 2 linearly combines the antenna signals with one another in such a way that synthetic antenna signals with orthogonal directional diagrams are produced at the outputs with the least overlap of the absolute value function.
  • Such a matrix circuit is described in the older, not previously published German patent application P 37 37 011, the content of which is made the subject of this application.
  • sample signals are taken in sample signal extraction circuits 3-1, 3-2, ..., 3-n, which are the connections of a sample signal Switch 5 are fed.
  • the sample signal extraction circuits 3-1, 3-2,. .., 3-n each contain coupling impedances 4-1, 4-2,. . . , 4-n, via which the sample signals are tapped.
  • Another network known to the person skilled in the art can also be used as the sample signal extraction circuit.
  • a selector switch 6 Via a selector switch 6, one of the antenna or linear combination signals which appear at the output of the matrix circuit 2 is fed to a summing circuit 7.
  • the sample signal switch 5 conducts one of the sample signals As soon as it is passed, it is forwarded to a modulator 8, in which modulation takes place with an auxiliary frequency f, which is provided by an auxiliary oscillator 9.
  • the output signal of the modulator 8 arrives directly and on the other hand via a 90 phase shifter 10 to connections of an alternative switch 11, which alternately outputs the unchanged and the 90-phase-rotated output signal of the modulator 8 of the summing circuit 7 via a Koppeli ⁇ pedanz 12 feeds.
  • the modulator 8 is a double sideband modulator.
  • the auxiliary frequency modulation signal, which is provided by the auxiliary oscillator 9, preferably has a frequency f which is in a band gap of
  • the arbitrarily selected antenna or linear combination signal which is applied to the summing circuit 7 in accordance with the switching setting of the selection switch 6, is added to both the amplitude and the phase-modulated sample signal, the according to the switching creation of the sample signal switch 5 is fed to the modulator 8.
  • the sum signal is fed to an input circuit 13 and the sum signal amplified and selected in it is taken after the FM demodulator in the case of a radio reception circuit as a stereo multiplex signal in the unfiltered state and fed to a filter circuit 14 and a subsequent synchronous demodulator 15 , in which the auxiliary signal is filtered out and, after digitization in an analog-digital converter 16, reaches a processor 17.
  • the processor 17 determines the strongest antenna or linear combination signal in each case, and depending on this, the selection switch 6 is controlled by the processor 17 via a BUS line 18 such that the corresponding strongest antenna or linear combination signal is switched through. Via a further bus line 19, the processor controls the sample signal changeover switch 5 in such a way that the individual ones via the sample signal extraction circuit 3-1, 3-2,.
  • phase control element 22 connected between the selection switch 6 and Suranier circuit 7, this is also connected to the processor 17 via a BUS line 23.
  • the phase information present in the processor 17 can be used to control the phase actuator 22 in such a way that a phase jump occurring when changing from an antenna or linear combination signal to another is compensated for. A cracking noise that otherwise occurs in the event of phase jumps is thereby avoided in a simple manner.
  • the unfiltered stereo multiplex signal taken from the receiving circuit 13 is further fed to an interference detector 21, which detects the interference component in the multiplex signal and provides information about this to the processor 17.
  • the processor can either select the signal with the least interference by appropriate control of the selection switch 6 or independently of the strength of the signal, or else make a combined selection depending on both the signal strength and the interference signal component.

Landscapes

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Description

Empfangsverfahren und Empfangs-Antennensvstem für mobilen Empfang
Die Erfindung betrifft ein Empfangsverfahren für mobilen Empfang mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, bei dem zwischen einzelnen Anten¬ nensignalen und/oder aus Linearkombinationen von Antennensignalen gebil¬ deten Signalen umgeschaltet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Empfangs-Antennensystem für mobilen Empfang mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, einem Umschalter, der zwischen den einzelnen Antennen¬ signalen und/oder aus Linearkombinationen von Antennensignalen gebilde¬ ten Signalen umschaltet, und einer Empfangsschaltung.
Bei mobilem Empfang, beispielsweise beim Empfang von Rundfunk- und/oder Fernsehsendungen in Kraftfahrzeugen treten Empfangsstörungen auf, die den Empfang erheblich beeinträchtigen. Derartige Empfangsstörungen beru¬ hen auf der Einstrahlung der Rundfunk- bzw. Fernsehwellen aus mehr als einer Richtung auf die Antenne. Dieser sogenannte Mehrwegeempfang tritt dadurch auf, daß die Rundfunk- bzw. Fernsehwellen nicht nur vom Sender direkt zur Antenne gelangen, sondern beispielsweise an Gebäuden reflek¬ tiert werden und auf anderen Wegen ebenfalls die Empfangsantenne erreichen. Die Empfangswege für die mehreren, von der Empfangsantenne aufgenommenen Signale sind unterschiedlich lang, so daß im Rundfunk¬ bzw. Fernsehsignal besonders bei frequenzmoduliertem Träger Interferenz¬ störungen auftreten, wodurch der resultierende Träger sowohl eine Ampli¬ tudenmodulation als auch eine Phasenmodulation erfährt. Diese ergeben dann die lästigen und den Empfang erheblich beeinträchtigenden Empfangsstörungen, die aufgrund der physikalischen Gegebenheiten unab¬ hängig von der Antennenart, seien es Teleskopantennen, elektronische Kurzstabantennen oder elektronische Scheibenantennen, auftreten. In einem Aufsatz von R. Heidester & K. Vogt in NTZ 1958, Heft 6, Seiten 315-319 ist beispielsweise ein Empfangsantennensystem beschrieben, das zur Verringerung dieser aufgrund von Mehrwegeempfang auftretenden Stö¬ rungen mehrere einzelne Empfangsantennen für den mobilen Empfang aufweist. Bei dieser bekannten Anordnung ist jeder Einzelantenne ein Empfänger zugeordnet, mit dem die Amplitude jedes Einzelsignals der je¬ weiligen Einzelantenne kontinuierlich festgestellt und überwacht wird. Die ermittelten Amplituden werden verglichen und das jeweils stärkste Signal einer Einzelantenne wird als Empfangssignal verwendet. Diese Art eines Diversity-Systems, auch als Parallel- oder Empfänger-Diversity- System bezeichnet, ist jedoch schaltungstechnisch sehr aufwendig, da je¬ de Antenne mit einem Empfänger versehen sein muß. Darüber hinaus ist nicht gesagt, daß die das stärkste Antennensignal abgebende Einzel¬ antenne, die mit dem Rundfunkempfänger gemäß dem besagten Kriterium ver¬ bunden wird, notwendigerweise das beste Signal liefert, was insbesondere für freque{izmodulierte Signale gilt.
Beispielsweise aus der EP-A2-0201 977, der DE-A23334735 und der Zeitschrift "Funkschau", 1986, Seiten 42-45 ist ein weiteres Empfangs- Antennensystem der eingangs genannten Art bekannt, bei dem von einem An¬ tennensignal zum anderen oder von einer Linearkombination aus Antennen¬ signalen zu anderen Linearkombinationen umgeschaltet wird, wenn eine vorgegebene Schwelle der Eπpfangsqualität unterschritten wird. Dieses auch als Scanning-Diversity oder Antennen-Auswahl-Diversity-System be¬ zeichnete Verfahren hat jedoch den wesentlichen Nachteil, daß der Schaltvorgang erst bei eingetretener Störung ausgelöst wird. Um dabei einen für den Benutzer zufriedenstellenden, unhörbaren Übergang zwischen den Antennensignalen bzw. Linearkombinationen aus Antennensignalen zu erreichen, muß das umschalten extrem schnell vonstatten gehen, was schaltungstechnisch schwierig, sehr aufwendig und dennoch nur begrenzt möglich ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieses E pfangssystβπs besteht auch darin, daß eine Antenne, die ein relativ schlechtes Emp¬ fangssignal liefert, das jedoch knapp unterhalb der Schaltschwelle liegt, weiter in Betrieb gehalten wird, obgleich andere Antennen bessere Empfangssignale mit geringeren Störungen liefern. Weiterhin wird bei Auftreten von Störungen an der gerade aktivierten Antenne auf das Signal einer willkürlich gewählten folgenden Antenne bzw. eine andere Linear¬ kombination von Antennensignalen umgeschaltet, die ebenfalls gestört sein kann, oder, wie zuvor beschrieben, gerade noch unterhalb der Schaltschwelle liegt. Die Empfangseigenschaften dieses Diversity-Systems sind daher nicht befriedigend.
Ausgehend von den herkömmlichen Antennen-Auswahl-Diversity-Verfahren und -Systemen liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, durch einfach¬ ste schaltungstechnische Maßnahmen und Mittel die genannten Nachteile der herkäπmlichen Systeme und Verfahren zu vermeiden und zu gewähr¬ leisten, daß von den anliegenden Antennen- bzw. Linearko binationssigna- len das stärkste und/oder am wenigsten gestörte Signal für den Empfang ausgewählt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den einzelnen Antennen- bzw. Linearkombinationssignalen jeweils ein Probensignal ent¬ nommen wird, das jeweilig entnommene Probensignal mittels einer Hilfsmo¬ dulation a plituden- und/oder phasenmoduliert und einem, willkürlich aus¬ gewählten Antennen- bzw. Linearkombinationssignal zur Bildung eines Sum¬ mensignals zuaddiert wird, das in einer Empfangsschaltung verstärkte und selektierte Summensignal demoduliert wird, das demodulierte Signal nach Betrag und/oder Phase ausgewertet wird, das jeweils stärkste Probensig¬ nal ermittelt und das dem stärksten Probensignal entsprechende Antennen¬ bzw. Linearkombinationssignal für den Empfang ausgewählt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, Probensignale zu entnehmen und kontinuierlich oder sequentiell hinsichtlich der Signalstärke zu überwachen, und in Abhängigkeit davon das Anschalten des entsprechenden stärksten Antennen- bzw. Linearkombinationssignals an die Empfangsschal¬ tung zu bewirken, ist es möglich, immer das stärkste Signal für den Emp¬ fang ausnützen zu können. Da die einzelnen Antennen- bzw. Linearko bina- tionssignale durch Entnahme der Probensignale ständig auf ihre Signal¬ stärke hin erfindungsgemäß überwacht werden, kann der Umschaltvorgang optimiert werden, so daß ausgeschlossen ist, daß ein relativ schlechtes Empfangssignal, das jedoch noch knapp unterhalb der Schaltschwelle liegt, weiterhin angeschaltet bleibt, obgleich andere Antennen bessere E pfangssignale liefern. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es also möglich, wie bei Parallel- oder Empfänger-Diversity-Verfahren die ein¬ zelnen Empfangssignale ständig auf ihre Qualität zu untersuchen und da¬ mit eine optimale jeweilige Umschaltung zu ermöglichen, ohne daß jedoch für jede Antenne ein Empfänger vorgesehen sein müßte. Das erfindungsge¬ mäße Verfahren läßt sich daher mit einfachsten schaltungsmäßigen Maßnah¬ men realisieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das jeweilig entnommene Probensignal vorzugsweise einer trägerlosen Modulation und insbesondere einer Zweiseitenband-Modulation unterzogen. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn das einer trägerlosen Modulation unterzogene Probensignal dem willkürlich ausgewählten Antennen- bzw. Linearkombina¬ tionssignal sowohl ohne Phasendrehung als auch mit einer Phasendrehung o von 90 zuaddiert wird. Da kein Bezug zu einem Träger vorliegt, bedeutet o diese Phasendrehung von 90 , daß sowohl der Real- als auch der Imaginär¬ teil eines Probensignals mit einem einzigen Demodulator ermittelt und daraus der Betrag, aber auch die Phase bestimmt wird. Durch eine doppel¬ te Anzahl von Meßschritten kann mit nur einem Demodulator, der ein Amplituden- oder ein Phasen-Demodulator sein kann, Betrag und Phase des Probensignals ermittelt werden. Als Frequenzdemodulator kann dadurch auch der Demodulator der Empfangsschaltung verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Modulationsparameter der modu¬ lierten Probensignale derart gewählt sind, daß die Hilfsmodulationsfre- quenzen in einem nicht genutzten Frequenzbereich eines Übertragungska¬ nals auftreten. Dadurch wird sichergestellt, daß durch die Modulations¬ vorgänge gemäß dem hier beschriebenen Verfahren die Nutzsignale selbst nicht gestört werden. Wenn die Antennensignale frequenzdemodulierte Stereo-Mulitplexsignale enthalten, ist es daher besonders vorteilhaft, wenn die mit der Hilfsmodulation modulierten Probensignale die Hilfsmo¬ dulation in einem Frequenzbereich oberhalb 57 kHz und/oder um 17 bzw. 21 kHz des Stereo-Multiplexsignals enthalten. Oder anders ausgedrückt, vor¬ teilhaft ist es, wenn die durch die Hilfsmodulation dem Antennen- bzw. Linearkombinationssignal zugefügten Spektralanteile in einem Frequenz¬ bereich außerhalb des Nutzbereichs liegen. Im Falle , daß das Nutzsignal ein Video-Signal ist, wird die Hilfsmodula¬ tion vorteilhafterweise während der Zeilen- oder Bild-Austastlücke des jeweiligen Einzelsignals aufgeprägt. Da die Zeilen- oder Bild-Austast¬ lücke in jeder Periode im wesentlichen dieselbe Amplitude aufweist, sind konstante, definierte Verhältnisse vorgegeben. Es können daher keine Meßfehler des Systems auf Grund unterschiedlicher Pegel auftreten, was der Fall wäre, wenn die Hilfsmodulation während des Intervalls aufge¬ prägt wird, in dem die eigentliche Video-Information mit unterschied¬ lichsten Amplituden übertragen wird. Durch dieses weitere Merkmal wird die Modulation des Einzelsignals einer Zeitbedingung unterworfen, so daß sich ein Zeit-Mulitplex-Verfahren ergibt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die einzelnen Probensignale zeitlich nacheinander wiederholt abgegriffen werden. Die Wiederholperiode kann dabei je nach den vorliegenden Gegebenheiten gewählt werden, um eine ausreichend schnelle Umschaltung auf das. jeweils optimale Antennen-bzw. Linearkombinationssignal zu gewährleisten. Vorteilhaft ist es dabei auch, die Probensignal-Abgriff -Frequenz in Abhängigkeit äußerer Para¬ meter, etwa der Fahrzeuggeschwindigkeit, zu ändern, um auch bei häieren Geschwindigkeiten eine entsprechend konstante Empfangsqualität zu er¬ reichen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß alternativ oder zusätzlich zur Ermittlung des stärksten Antennen¬ bzw. Linearkombinationssignals der Störsignalgehalt des in der Empfangs¬ schaltung verstärkten und selektierten Summensignals ermittelt und die¬ ser als Parameter für die Auswahl eines Antennen- bzw. Linearkombinati¬ onssignals zum Empfang herangezogen wird. Dies ist besonders dann vor¬ teilhaft , wenn in stark gestörter Umgebung, beispielsweise beim Durch¬ fahren von Stadtbezirken mit Mehrwegeempfang durch Reflexionen an hohen Gebäuden, der Signalpegel für das Auswahlkriterium des optimalen Signals keine ausreichende Aussage liefert. Die Ermittlung des Störsignalgehalts und die entsprechende in Abhängigkeit davon vorgenommene Auswahl der Antennen- bzw. Linearkombinationssignale ergeben dadurch eine weiter Verbesserung des erfindungsgemäßen Empfangsverfahrens. Vorteilhaft ist es, wenn der Zeitpunkt und/oder die Abfolge der Entnahme der jeweiligen Probensignale und/oder die Phasenumschaltung des jeweili¬ gen einer Modulation unterzogenen Probensignals mit einem Prozessor ge¬ steuert wird. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlung des jeweils stärksten Probensignals und die Auswahl des dem stärksten Probensignal entsprechenden Antennen- bzw. Linearkombinationssignals prozessorgesteu¬ ert ist.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Phaseninformation dazu ver¬ wendet wird, einen beim Wechsel von einem Antennen- bzw. Linearkombi¬ nationssignal auf ein anderes entstehenden Phasensprung auszugleichen. Dadurch wird ein bei Phasensprüngen sonst auftretendes Knackgeräusch oh¬ ne zusätzlichen Schaltungsaufwand verhindert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls im Zusammenhang mit einem Empfangs-Antennensystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß ge¬ löst durch jeweils eine Probensignal-Entnahmeschaltung, einen das ent¬ nommene Probensignal mit einem Hilfsmodulationssignal modulierenden Modulator, eine Suπmierschaltung, die ein willkürlich ausgewähltes Antennen- bzw. Linearkombinationssignal mit dem demodulierteπ Probensig¬ nal zur Bildung eines Summensignals addiert, einen Demodulator, der das in der EmpfangsSchaltung verstärkte und selektierte Summensignal demoduliert, eine Auswerteschaltung, die das demodulierte Signal nach Betrag und/oder Phase auswertet und das jeweils stärkste Probensignal ermittelt und eine Steuerschaltung, die einen Auswahlschalter so steuert, daß das dem stärksten Probensignal entsprechende Antennen- bzw. Linearkombinationssignal für den Empfang ausgewählt wird.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist es möglich, säntliche Antennen¬ bzw. Linearkombinationssignale ständig bzw. sequentiell auf das stärkste Signal hin zu überprüfen, nämlich dadurch, daß jeweils Probensignale entnommen werden. Auf diese Weise ist es möglich, zu jedem Zeitpunkt auch das optimale Antennen- bzw. Linearkombinationssignal für den Emp¬ fang auszuwählen. Wie im Falle des erfindungsgemäßen Empfangs-Antennenverfahrens ist es aus denselben dort bereits angegebenen Gründen vorteilhaft, wenn der Mo¬ dulator dem Probensignal eine trägerlose Modulation aufprägt und dazu vorzugsweise als Zweiseitenband-Modulator ausgebildet ist.
Durch das vorteilhafte Merkmal, den Ausgang des Modulators mittels eines o Alternativ-U schalters wahlweise direkt oder über einen 90 -Phasen¬ schieber mit dem Eingang der Empfangsschaltung zu verbinden, ist es auf einfachste Weise möglich, das willkürlich ausgewählte Antennen- bzw. Li¬ nearkombinationssignal sowohl mit dem amplitudenmodulierten als auch mit dem phasenmodulierten Probensignal zur Bildung eines Summensignals zu addieren. Mit nur einem einzigen Demodulator, der wahlweise auf Amplituden- oder Phasenmodulation empfindlich sein kann, und mit der doppelten Anzahl von Meßschritten ist es daher möglich, sowohl den Real- als auch den Imaginärteil und damit Betrag und Phase des Proben¬ signals zu ermitteln.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Probensignal-Entnahmeschaltungen mit einem Probensignal -Umschalter verbunden sind. Durch Umschalten des Probensignal-Umschalters werden die einzelnen Probensignale zur sequentiellen Modulation und Aufaddierung auf das willkürlich ausgewählte Antennen- bzw. Linearkombinationssignal mit dem Modulator verbunden. Vorzugsweise wird das Steuersignal des Probensignal -Umschalters von der Auswerte- oder Steuerschaltung erzeugt. Dadurch ist bei der Auswertung des demodulierten Signals eine Zuordnung zu dem jeweiligen Probensignal gegeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich oder alternativ ein Störsignal de tektor vorgesehen, dessen Ausgang mit einem Eingang der Auswerte- und/oder Steuerschaltung verbunden ist. Wie be¬ reits erwähnt, ist es durch die Störs ignaldetektion mittels des Störsig¬ naldetektors möglich, das Auswahlkriterium für die Antennen- bzw. Li¬ nearkombinationssignale nicht nur auf das stärkste Signal zu be¬ schränken, sondern auch oder alternativ dazu in Abhängigkeit vom Stör¬ signalgehalt des jeweiligen Antennen- bzw. Linearkombinationssignals auszuwählen. Dadurch wird die Signalauswahl noch weiter verbessert. Vorzugsweise ist die Auswerte- und/oder Steuerschaltung ein Prozessor.
Das Ausgangssignal des Demodulators und/oder des Stördetektors muß mit¬ tels eines Analog-Digital-Umsetzers in diesem Falle in ein digitales Signal umgesetzt werden.
Zwischen dem Auswahlschalter 6 und der Summierschaltung 7 kann ein Pha¬ senstellglied eingeschaltet sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Zeichnung beispiels¬ weise näher erläutert.
Die Antennenausgangs Signale von Einzelantennen 1-1 , 1-2, ... , 1-n werden einer Matrixschaltung 2 zugeleitet. Die Matrixschaltung 2 kombiniert die Antennensignale linear derart miteinander, daß an den Ausgängen vorzugs¬ weise synthetische Antennensignale mit orthogonalen Richtdiagrammen bei geringster Überlappung der Betragsfunktion entstehen. Eine derartige Ma¬ trixschaltung ist in der älteren, nicht vorverδffentlichten deutschen Patentanmeldung P 37 37 011 beschrieben, deren Inhalt zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird.
Den Ausgangs Signalen der Matrixschaltung 2, die die Antennen- bzw. Line¬ arkombinationssignale darstellen, werden in Probensignal-Entnahme¬ schaltungen 3-1 , 3-2, ... , 3-n jeweils Probensignale entnommen, die den Anschlüssen eines Probεnsignal-Umschalters 5 zugeleitet werden. Die Probensignal-Entnahmeschaltungen 3-1 , 3-2, . .. , 3-n enthalten jeweils Koppelimpedanzen 4-1 , 4-2, . . . , 4-n, über die der Abgriff der Probensig¬ nale erfolgt. Als Probensignal-Entnahmeschaltung kann auch ein anderes , dem Fachmann bekanntes Netzwerk verwendet werden.
Über einen Auswahlschalter 6 wird eines der Antennen- bzw. Linearkombi¬ nationssignale, die am Ausgang der Matrixschaltung 2 auftreten, einer Summierschaltung 7 zugeleitet. Der Probensignal-Umschalter 5 leitet eines der Probensignale entspre- chend seiner Seh alt erst eilung an einen Modulator 8 weiter, in dem eine Modulation mit einer Hilfsfrequenz f erfolgt, die von einem Hilfsoszil¬ lator 9 bereitgestellt wird. Das Ausgangs signal des Modulators 8 gelangt o einmal direkt und zum anderen über einen 90 -Phasenschieber 10 an An¬ schlüsse eines Alternativ-Schalters 1 1 , der abwechselnd das unveränderte und das um 90 phasenverdrehte Ausgangssignal des Modulators 8 der Suπ- mierschaltung 7 über eine Koppeliπpedanz 12 zuleitet.
Der Modulator 8 ist ein Zweiseitenband-Modulator. Das Hilfsfrequenz- Modulationssignal , welches vom Hilfsoszillator 9 bereitgestellt wird, weist vorzugsweise eine Frequenz f auf, die in einer Bandlücke des
H Nutzsignals liegt . Auf Grund der trägerlosen Modulation wird dem will- ' kürlich ausgewählten Antennen- bzw. Linearkombinationssignal , das ent¬ sprechend der Schalt erstellung des Auswahlschalters 6 an der Summier¬ schaltung 7 anliegt, sowohl das amplituden- als auch das phasenmodulier¬ te Probensignal aufaddiert, das entsprechend der Schalt erstellung des Probensignal -Umschalters 5 dem Modulator 8 zugeleitet wird.
Das Summensignal wird einer Eiηpfangs Schaltung 13 zugeführt und das in ihr verstärkte und selektierte Summensignal wird nach dem FM-Demodulator im Falle einer Rundfunk-Empfangsschaltung als Stereo-Multiplex-Signal im ungefilterten Zustand entnommen und einer Filterschaltung 14 sowie einem anschließenden Synchron-Demodulator 15 zugeleitet, in denen das Hilfs¬ signal ausgefiltert wird und nach Digitalisierung in einem Analog- Digital -Wandler 16 zu einem Prozessor 17 gelangt. Der Prozessor 17 er¬ mittelt das jeweils stärkste Antennen- bzw. Linearkombinationssignal, und in Abhängigkeit davon wird der Auswahlschalter 6 über eine BUS- Leitung 18 vom Prozessor 17 derart gesteuert, daß das entsprechende stärkste Antennen- bzw Linearkombinationssignal durchgeschaltet wird. Über eine weitere BUS-Leitung 19 steuert der Prozessor den Probensignal- Umschalter 5 derart, daß die einzelnen über die Probensignal -Entnahme¬ schaltung 3-1 , 3-2, . . . , 3-n abgegriffenen Probensignale sequentiell an den Modulator 8 geführt werden. Durch die Kenntnis der Schalt erstellung des Probensignal-Umschalters 5 im Prozessor ergibt sich die Ermittlung des stärksten Antennen- bzw. Linearkombinationssignals . Eine weitere Steuerleitung 20 führt von Prozessor 17 zum Alternativ¬ schalter 11 , um diesen umzuschalten. Die Schalt frequenz des Alternativ¬ schalters 11 ist doppelt so hoch wie die Schaltfrequenz, d.h. die Probensignal -Abgriff -Frequenz des Probensignal-Umschalters 5.
Zur Steuerung eines zwischen Auswahlschalter 6 und Suranierschaltung 7 eingeschalteten Phasenstellglieds 22 ist dieses über eine BUS-Leitung 23 ebenfalls mit dem Prozessor 17 verbunden. Die im Prozessor 17 vorliegen¬ de Phaseninformation kann zur Steuerung des Phasenstellglieds 22 ausge¬ nutzt werden, derart, daß ein beim Wechsel von einem Antennen bzw. Line¬ arkombinationssignal auf ein anderes entstehender Phasensprung ausgegli¬ chen wird. Dadurch wird ein bei Phasensprüngen sonst auftretendes Knack¬ geräusch auf einfache Art vermieden.
Das der Empfangsschaltung 13 entnommene ungefilterte Stereo-Multiplex- Signal wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weiterhin einem Stördetektor 21 zugeleitet, der den Störanteil im Multiplex-Signal fest¬ stellt und eine Aussage darüber dem Prozessor 17 bereitstellt. Der Pro¬ zessor kann nunmehr in Abhängigkeit vom Störanteil des jeweiligen Pro¬ bensignals und damit des Antennen- bzw. Linearkombinationssignals ent¬ weder unabhängig von der Stärke des Signals das Signal mit der gering¬ sten Störung durch entsprechende Steuerung des Auswahlschalters 6 auswählen, oder aber eine kombinierte Auswahl in Abhängigkeit sowohl von der Signalstärke als auch vom Störsignalanteil treffen.

Claims

Patentansprüche
1. Empfangsverfahren für mobilen Empfang mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, bei dem zwischen einzelnen Antennensignalen und/oder aus Linearkombinationen von Antennensignalen gebildeten Signalen umgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- den einzelnen Antennen- bzw. Linearkombinationssignalen jeweils ein Probensignal entnommen wird,
- das jeweilig entnommene Probensignal mittels einer Hilfsmodula¬ tion amplituden- und/oder phasenmoduliert und einem willkürlich ausgewählten Antennen- bzw. Linearkombinationssignal zur Bildung eines Summensignals zuaddiert wird,
- das in einer Empfangsschaltung verstärkte und selektierte Sum¬ mensignal demoduliert wird,
- das demodulierte Signal nach Betrag und/oder Phase ausgewertet wird, *
- das jeweils stärkste Probensignal ermittelt und
- das dem stärksten Probensignal entsprechende Antennen- bzw. Li¬ nearkombinationssignal für den Empfang ausgewählt wird.
2. Empfangsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilig entnommene Probensignal einer trägerlosen Modulation un¬ terzogen wird.
3. Empfangsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilig entnommene Probensignal einer Zweiseitenband-Modulation unterzogen wird.
4. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einer trägerlosen Modulation unterzogene Probensignal dem willkürlich ausgewählten Antennen- bzw. Linearkom¬ binationssignal zeitlich nacheinander sowohl ohne Phasendrehung als o auch mit einer Phasendrehung von 90 zuaddiert wird.
5. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsparameter der modulierten Proben¬ signale derart gewählt sind, daß die Hilfsmodulationsfrequenzen
(f ) in einem nicht genutzten Frequenzbereich eines Übertragungska-
H nals auftreten.
6. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzsignale frequenzmodulierte Stereo- Multiplex-Signale sind, und daß die mit der Hilfsmodulation modu¬ lierten Probensignale die Hilfsmodulation in einem Frequenzbereich oberhalb 57 kHz und/oder um 17 bzw. 21 kHz des Stereo-Multiplex- Signals enthalten.
7. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nutzsignal ein Videosignal ist, und daß die Hilfsmodulation während der Zeilen- oder Bild-Austastlücke des je¬ weiligen Einzelsignals aufgeprägt wird.
8. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Probensignale zeitlich nacheinan¬ der wiederholt abgegriffen werden.
9. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Störsignalanteil des in der Empfangsschal¬ tung verstärkten und selektierten Summensignals ermittelt und die¬ ser alternativ oder zusätzlich zur Stärke des Probensignals als Pa¬ rameter für die Auswahl eines Antennen- bzw. Linearkombinationssig¬ nals herangezogen wird.
10. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt und/oder die Abfolge der Entnahme der jeweiligen Probensignale und/oder die Phasen πschaltung des je¬ weiligen einer Modulation unterzogenen Probensignals prozessorge¬ steuert wird.
11. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung des jeweils stärksten Probensig¬ nals und/oder die Auswahl des dem stärksten Probensignal entspre¬ chenden Antennen- bzw. Linearkombinationssignals prozessorgesteuert wird.
12. Empfangsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Phaseninformation dazu verwendet wird, ei¬ nen beim Wechsel von einem Antennen- bzw. Linearkombinationssignal auf ein anderes auftretenden Phasensprung auszugleichen.
13- Empfangs-Antennensystem für mobilen Empfang mit mehreren einzelnen Empfangsantennen, einem Umschalter, der zwischen den einzelnen An¬ tennensignalen und/oder aus Linearkombinationen von Antennensigna¬ len gebildeten Signalen umschaltet, und einer Empfangsschaltung, gekennzeichnet durch x
- jeweils eine Probensignal-Entnahmeschaltung (3-1, 3-2, ..., 3-n),
- einen das entnommene Probensignal mit einem Hilfs odulationssig- nal modulierenden Modulator (8),
- eine Suπmierschaltung (7), die ein willkürlich ausgewähltes Antennen- bzw. Linearkombinationssignal mit dem modulierten Pro¬ bensignal zur Bildung eines Sunmensignals addiert,
- einen Demodulator (15), der das in der Empfangsschaltung (13) verstärkte und selektierte Sunmensignal demoduliert,
- eine Auswerteschaltung (17), die das demodulierte Signal nach Betrag und/oder Phase auswertet und das jeweils stärkste Proben¬ signal ermittelt und
- eine Steuerschaltung (17), die einen Auswahlschalter (6) so steuert, daß das dem stärksten Probensignal entsprechende Antennen- bzw. Linearkombinationssignal für den Empfang ausge¬ wählt wird.
14. Empfangs-Antennensystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (8) dem Probensignal eine trägerlose Modulation aufprägt.
15. Empfangs-Antennensystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (8) ein Zweiseitenband-Modulator ist.
16. Empfangs-Antennensystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Modulators (8) mittels eines o Alternativ-U schalters (1 1 ) abwechselnd direkt oder über einen 90 -
Phasenschieber (10) mit der Sunmierschaltung (7) verbunden ist.
17. Empfangs-Antennensystβn nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Probensignal-Entnahmeschaltungen (3-1 , 3-2, . .. , 3-n) mit einem Probensignal-Umschalter (5) verbunden sind.
18. Empfangs-Antennensystem nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal des Probensignal-Umschalters (5) von der Steuerschaltung (17) erzeugt wird.
19. Empfangs-Antennensystsn nach einan der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stδrsignaldetektor (21 ) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einen Eingang der Auswerte- und/oder Steuer¬ schaltung (17) verbunden ist.
20. Empfangs-Antennensystem nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte- und/oder Steuerschaltung (17) ein Prozessor ist.
21. Empfangs-Antennensystem nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekenn¬ zeichnet durch ein zwischen dem Auswahlschalter (6) und der Sum¬ mierschaltung (7) angeordnetes Phasenstellglied (22) , dessen Steuer¬ eingang mit dem Prozessor (17) verbunden ist.
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