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Title:
METHOD FOR REDUCING TRANSMISSIONS IN BOUNDARY ZONES, IN AMPLITUDE MODULATION TRANSMITTERS OPERATING IN DIGITAL MODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/032597
Kind Code:
A1
Abstract:
Digital transmission using existing amplitude modulation transmitters (AM) results in transmissions in undesired boundary zones. This results from the fact that the two signals, the A signal and the RF-P signal, formed from the digital modulation signal (I/Q signal), which are required for controlling the AM transmitter have bandwidths much larger than the separate branches, namely the A branch and the RF branch, and said two signals enter with a propagation time difference in the multiplier of the transmitter output stage. Known methods for equalizing propagation time, up to at least 0.3 microseconds, and for reducing bandwidth, for example by a hole in the vectogram of the I/Q signal around the point 0/0, do not allow to reduce sufficiently transmissions in boundary zones. The method, in accordance with the present invention, is based on the fact that the use of an adapted filter for the phase modulated RF-P signal enables to reduce distortions occurring as a result of band limitation and that transmissions in boundary zones can therefore be likewise reduced. The adapted filter is a Gaussian filter with linear phase route. But if it is directly introduced in the transmitter output stage, the filtered RF-P signal does not enable achievement of the objective since the amplitude variations would once more be interrupted as a result of the switched mode. Therefore the amplitude variations are detected by the derived RF-P signal after passing through the filter by an envelope phase detector and introduced as correction signal with the A signal in a multiplier used as an auxiliary in the A branch. The corrected A signal is then multiplied with the RF-P signal in the transmitter output stage.

Inventors:
RUDOLPH DIETMAR (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/003322
Publication Date:
April 17, 2003
Filing Date:
September 07, 2002
Export Citation:
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Assignee:
DEUTSCHE TELEKOM AG (DE)
RUDOLPH DIETMAR (DE)
International Classes:
H03C7/02; H04B1/04; H04L27/36; (IPC1-7): H04L27/36; H03F1/02
Foreign References:
EP0942563A21999-09-15
EP0708545A21996-04-24
Other References:
RUDOLPH D: "OUT-OF-BAND EMISSIONS OF DIGITAL TRANSMISSIONS USING KAHN EER TECHNIQUE", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, IEEE INC. NEW YORK, US, vol. 50, no. 8, August 2002 (2002-08-01), pages 1979 - 1983, XP001123401, ISSN: 0018-9480
Attorney, Agent or Firm:
DEUTSCHE TELEKOM AG (Rechtsabteilung PA10 Darmstadt, DE)
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Description:
Verfahren zur Reduzierung der Randaussendungen von AM-Sendern im Digitalbetrieb Beschreibung Die Erfindung betrifft das Gebiet der AM-Rundfunksender (AM-Amplitudenmodulation), die für digitale Ausstrahlung eingesetzt werden.

Die üblichen Sendertypen sind nichtlineare AM-Sender mit RF-Zweig (Radio Frequency) und Amplituden-Zweig. Aus Gründen des höheren Wirkungsgrades arbeiten RF-Zweig und Amplituden-Zweig im Schaltbetrieb. In der Endstufe des Senders werden RF-Signal und Amplituden-Signal mit einander multipliziert, was aus Gründen des Wirkungsgrades ebenfalls im Schaltbetrieb erfolgt. Der Schaltbetrieb wird durch das RF-Signal gesteuert. Für das Amplituden-Signal ist der Eingang des Multiplizieres dagegen linear.

Die Erzeugung des modulierten digitalen Signals erfolgt mittels zweier zueinander orthogonaler Teilsignale (I und Q). Das 1-Signal ("In Phase") wird auf eine Kosinus- schwingung mit der Frequenz Ft (Trägerfrequenz) moduliert. Das Q-Signal ("Quadratur") wird auf eine Sinusschwingung der gleichen Frequenz Ft moduliert. Die Summe beider modulierten Schwingungen ergibt das komplexe modulierte Datensignal (Kosinus 0-180 Grad, Sinus-90 - +90 Grad). Das modulierte I/Q-Signal wird durch Filter so geformt, dass es exakt die vorgeschriebene Kurvenform mit der gewünschten Bandbreite hat.

Für die digitale Ausstrahlung wird das modulierte I/Q-Signal so umgewandelt, dass die beiden Signale, Amplituden-Signal (A-Signal) und phasenmoduliertes Trägersignal (RF-P-Signal), daraus entstehen, die geeignet sind, den AM-Sender richtig anzusteuern. Am Ausgang des AM-Senders ergibt sich hernach wiederum das modulierte I/Q-Signal mit größerer Leistung.

Um die Randaussendungen zu minimieren, ist es erforderlich, dass A-Signal und RF-P-Signal zeitgleich zur Multiplikation in der Senderendstufe anstehen. Daraus folgt, dass die Laufzeit (Delay) zwischen beiden Signalen ausgeglichen werden muss und die verbleibende Differenz

bei einer Kanalbandbreite von 9-10 KHz nicht größer als 0,3 Mikrosekunden sein darf, da die zulässige Laufzeitdifferenz reziprok proportional zur Kanalbandbreite ist.

Da sowohl das A-Signal als auch das RF-P-Signal eine wesentlich größere Bandbreite als das I/Q-Signal aufweisen sollte innerhalb des Senders die erhöhte Bandbreite verfügbar sein, was aber aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht in ausreichendem Maße realisiert werden kann. Die ungenügenden Bandbreiten verursachen unerwünschte Randaussendungen, die minimiert werden müssen.

Aus Lit. 1 (DE 10112025. 7) ist bekannt, dass die Bandbreite von A-Signal und RF-P-Signal verringert werden kann, wenn das Vektodiagramm des I/Q-Signals um den Punkt 0/0 ein Loch erhält. Je größer das Loch im Vektordiagramm des I/Q-Signals ist, um so geringer sind die Steigungen der Randaussendungen im Spektrum. Der Zusammenhang ist dadurch gegeben, dass spektral die Steigungen der Randaussendungen infolge der Laufzeitunterschiede mit der Steigung des RF-P-Signals übereinstimmen und durch das Loch im Vektordiagramm teilweise korrigiert werden können. Das Loch im Vektordiagramm kann nicht beliebig groß gemacht werden, weil sonst die Modifikation des Signals als Störung auftritt.

Auch ist bekannt, dass der Schulterabstand der Randaussendungen sowohl von der Größe der Laufzeitdifferenz als auch von der verfügbaren Bandbreite im Amplituden-Zweig und auch im RF-Zweig des Senders abhängen. Daraus folgt, dass die Laufzeitdifferenz gegen Null gehen sollte und die Bandbreite in den Zweigen so groß wie möglich sein sollte.

Eine möglichst große Bandbreite für beide Zweige zu realisieren ist damit das Ziel, um die Randaussendungen des AM-Senders weiter zu reduzieren. Für den Amplituden-Zweig kann durch laufzeitmäßige Entzerrung ein linearer Phasenverlauf und damit eine konstante Laufzeit bis zur Grenzfrequenz erreicht werden.

Das phasenmodulierte RF-P-Signal hat wie ein frequenzmoduliertes Signal eine unendliche Anzahl von Seitenspektrallinien, so dass die zur Übertragung benötigte Bandbreite theoretisch

auch unendlich groß sein müsste. Da die Gewichtung der Spektrallinien schnell abnimmt, kann durch den Einsatz eines geeigneten Filters erreicht werden, dass nur ein Minimum an Verzerrungen aufgrund der begrenzten Bandbreite auftritt. Es ist bekannt, dass ein Filter mit Gaußscher Übertragungsfunktion diese Bedingung erfüllt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren anzubieten, mit dem die durch den Einsatz eines Gauß-Filters erzielbare Beeinflussung des Frequenzganges für das RF-P-Signal zu nutzen, um die Verzerrungen aufgrund der Bandbreitenbegrenzung zu minimieren und dadurch die Randaussendungen bei der Ausstrahlung digitaler Signale durch AM-Sender zu reduzieren.

Das Verfahren geht davon aus, dass ein Filter mit Gauß-förmigen Amplitudengang und linearer Phase für das RF-P-Signal verwendet wird. Dadurch erhält das RF-P-Signal am Ausgang des Filters einen Amplitudenverlauf entsprechend dieser Übertragungsfunktion.

Könnte das RF-P-Signal in dieser Form mit dem A-Signal multipliziert werden, wäre eine Reduzierung der Randaussendungen zu verzeichnen und das gewünschte Ergebnis recht einfach zu realisieren. Da aber die Senderendstufe aus Gründen des Wirkungsgrades im Schaltbetrieb arbeitet, würde der durch das Gauß-Filter erzielte Amplitudenverlauf des RF-P-Signals wieder abgeschnitten werden.

Für die Lösung der Aufgabe wird deshalb folgende Verfahrensweise angewendet. Das RF-P-Signal wird aus dem RF-Zweig abgezweigt und über ein Filter mit Gauß-förmigen Amplitudengang und linearer Phase geführt. Am Ausgang des Filters hat das modifizierte RF-P-Signal einen Amplitudenverlauf entsprechend der Gaußschen Übertragungsfunktion.

Diese Amplitudenschwankungen werden mittels eines Hüllkurvengleichrichters detektiert, so dass das Hüllkurvensignal als Korrektursignal zur Verfügung steht, mit dem das A-Signal in einem zusätzlich in den A-Zweig implementierten Multiplizierer multipliziert wird. Das im Ergebnis der Multiplikation entstehende korrigierte A-Signal gelangt zum linearen Eingang der Senderendstufe, während am geschalteten Eingang der Senderendstufe das RF-P-Signal in seiner ursprüglichen Form anliegt (siehe Fig. 1). Durch die Multiplikation dieser beiden

Signale in der Senderendstufe wird das digitale Sendesignal gebildet, das aufgrund des Korrekturverfahrens wesentlich geringere Randaussendungen verursacht.

Das beschriebene Verfahren führt zu dem gewünschten Ergebnis, weil zum einen der Multiplizierer der Senderendstufe für den A-Eingang ohne Verringerung des Wirkungsgrades linearen Betrieb zulässt und zum anderen weil für ein Produkt das assoziative Gesetz gilt, das hier wie folgt angewendet wird : r*a= (l *k) *a= l * (k*a) r-gefiltertes RF-P-Signal (mit Amplitudenschwankungen) a-Amplituden-Signal -ungefiltertes RF-P-Signal (konstante Amplitude) k-Amplitudenschwankungen des gefilterten RF-P-Signals = Korrektursignal Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Gauß-Filter (Gaussean Band Pass Filter) 2 Hüllkurvengleichrichter (Envelope Detector) 3. Multiplizierer (Multiplier) 4. Senderendstufe (Transmitter Power Output Stage) A-Signal Amplituden-Signal RF-P-Signal phasenmoduliertes RF (Radio Frequency) Signal