Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung eines Störsignals bei der Detektion eines Chirp-Signals aus einem Eingangssignal. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Unterdrückung eines Störsignals bei der Detektion eines Chirp-Signals aus einem Eingangssignal.

Stand der Technik

Bei der Übertragung von Daten über Bussysteme ist es üblich, vollständige Datenpakete zu übertragen. Ein solches Datenpaket umfasst beispielsweise ein Chirp-Signal am Anfang eines Datenpakets gefolgt von Nutzdaten. Ein Sender erzeugt dabei das Datenpaket, welches ein definiertes Chirp-Signal und die Nutzdaten umfasst. Ein Empfänger detektiert das definierte Chirp-Signal und verarbeitet die folgenden Nutzdaten. Somit ist eine Synchronisierung von Datenpaketen zwischen Sendern und Empfängern bei der Übertragung von Daten über das Bussystem möglich.

Eine derartige Übertragung von Daten wird bei einer Vielzahl von Bussystemen eingesetzt, beispielsweise in Powerline-Systemen, bei welchen

Energieübertragung und Datenübertragung über die gleichen Leitungen stattfindet. Unter anderem aus dem Dokument "Specification for PowerLine Intelligent Metering Evolution", RI.4 von PRIME Alliance TWG ist es bekannt, Chirp-Signale zur Synchronisierung zu verwenden.

Die Druckschrift EP 1 011 234 Al offenbart ein OFDM (Orthogonal Frequency- Division Multiplexing) System, welches einen Hochfrequenzempfänger umfasst. Zur Synchronisierung ist ein Korrelator vorgesehen, welcher eine Korrelation zwischen einem empfangenen Signal und einem definierten Chirp-Signal durchführt.

Bei der Übertragung von Daten über Bussysteme können Störungen,

insbesondere in Form von Störsignalen, auftreten. Störsignale werden beispielsweise über Datenleitungen eingekoppelt, welche wie Antennen wirken. Eingekoppelte Störsignale werden den Datensignalen überlagert, wodurch die übertragenen Daten verändert werden können. Auch die Detektion von Chirp- Signale wird durch Störsignale erschwert.

Ein Chirp-Signal ist in der Regel sinusförmig. Eine Detektion des Chirp-Signals ist besonders erschwert, wenn eingekoppelte Störsignale eine gleiche oder ähnliche Frequenz wie das zu detektierende Chirp-Signal aufweisen. Eine zuverlässige Erkennung des Chirp-Signals ist aber für die Synchronisation bei der Übertragung von Daten wesentlich.

Aus der US 2014/0112398 ist ein OFDM-Synchronisierer für eine

Datenübertragung mittels Powerline bekannt. Der Synchronisierer umfasst dabei einen Korrelator, welche eine Multiplikation eines Eingangssignals mit einem lokal gespeicherten Chirp- Referenzsignal durchführt.

Ein Verfahren zum Empfangen von Chirp-Signalen an einer

Empfängereinrichtung ist auch aus der DE 10 2012 007 874 Al bekannt. Dabei wird ein empfangenes Chirp-Signal mit einem generierten Chirp-Signal multipliziert. Das so erhaltene Mischsignal wird anschließend mit einem Chirp- Referenzsignal korreliert.

Die CN 105553511 offenbart ein Verfahren zur Unterdrückung von Störsignalen für ein Breitbandübertragungssystem, welches auf nicht linearen Chirp-Pulsen basiert. Dabei wird das zur Datenübertragung genutzte Breitband in mehrere schmale Bänder unterteilt, und in den schmalen Bändern werden separate Chirp- Pulse zur Synchronisierung verwendet. Offenbarung der Erfindung

Es wird Verfahren zur Unterdrückung eines Störsignals bei der Detektion eines Chirp-Signals aus einem Eingangssignal vorgeschlagen. Das Verfahren ist in verschiedenen Bussystemen zur Datenübertragung verwendbar, insbesondere bei Powerline-Systemen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst mehrere Schritte, welche nachfolgend erläutert werden:

Zunächst erfolgt das Aufnehmen des Eingangssignals. Bei dem Eingangssignal handelt sich es um ein Nutzsignal, welchem ein Störsignal überlagert ist. Das Nutzsignal umfasst Datenpakete, welche jeweils ein definiertes Chirp-Signal und Nutzdaten umfassen.

Vorzugsweise erfolgt das Aufnehmen des Eingangssignals durch Abtastung eines Analogsignals. Dabei wird das Analogsignal in vorgegebenen,

insbesondere äquidistanten Zeitabschnitten abgetastet und einzelne Werte werden gespeichert, welche das Eingangssignal bilden. Die einzelnen Werte des Eingangssignals stellen dabei komplexe Werte dar, welche einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen.

Anschließend erfolgt die Berechnung eines Ausgangssignals als Korrelation aus dem aufgenommenen Eingangssignal und einem Chirp- Referenzsignal mittels eines Korrelators. Bei der Korrelation erfolgt beispielsweise eine Multiplikation einer definierten Anzahl von Werten des Eingangssignals mit einer

entsprechenden Anzahl von Werten des Chirp- Referenzsignals.

Auch die einzelnen Werte des Chirp-Referenzsignals stellen komplexe Werte dar, welche einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen. Somit stellen auch die einzelnen Werte des Ausgangssignals komplexe Werte dar, welche einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen. Die Werte des Eingangssignals, die Werte des Chirp-Referenzsignals und die Werte des Ausgangssignals sind auch als Zeiger mit einem Betrag und einer Phasenlage darstellbar. Ferner erfolgt eine Berechnung eines Betrags des Eingangssignals aus dem aufgenommenen Eingangssignal. Die Berechnung des Betrags des

Eingangssignals wird dabei für die definierte Anzahl von abgetasteten Werten des Eingangssignals durchgeführt, zu welchen die Werte des Ausgangssignals berechnet werden.

Ebenso erfolgt einer Berechnung eines Betrags des Ausgangssignals aus dem zuvor berechneten Ausgangssignal. Die Berechnung des Betrags des

Ausgangssignals wird dabei für die zuvor berechneten Werte des

Ausgangssignals durchgeführt.

Ferner erfolgt eine Berechnung einer Phasendifferenz zwischen dem

Eingangssignal und dem Ausgangssignal. Die Berechnung der Phasendifferenz wird dabei für die definierte Anzahl von abgetasteten Werten des

Eingangssignals mit den jeweils zugehörigen Werten des Ausgangssignals durchgeführt.

Anschließend erfolgt eine Berechnung eines synthetisierten Störsignals. Das synthetisierte Störsignal wird aus dem Betrag des Eingangssignals, dem Betrag des Ausgangssignals und der Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal berechnet. Die Berechnung des synthetisierten

Störsignals erfolgt mittels eines Rotators. Das synthetisierte Störsignal ist dabei eine Nachbildung des Störsignals.

Die Berechnung des synthetisierten Störsignals wird dabei für die definierte Anzahl von abgetasteten Werten des Eingangssignals mit den jeweils

zugehörigen Werten des Ausgangssignals und den jeweils zugehörigen Werten der Phasendifferenz durchgeführt. Somit stellen auch die einzelnen Werte des synthetisierten Störsignals komplexe Werte dar, welche einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen. Die Werte des synthetisierten Störsignals sind auch als Zeiger mit einem Betrag und einer Phasenlage darstellbar.

Anschließend erfolgt eine Berechnung eines Residualsignals. Das Residualsignal wird dabei als Differenz aus dem Ausgangssignal und dem synthetisierten Störsignal mittels eines Subtrahierers berechnet. Die Berechnung des Residualsignals wird dabei für die berechneten Werte des Ausgangssignals mit den jeweils zugehörigen Werten des synthetisierten Störsignals durchgeführt. Durch Berechnung dieser Differenz wird der Signal- Rausch- Abstand vorteilhaft erhöht. Die Qualität der Nachbildung des Störsignals spielt dabei eine wichtige Rolle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dann die

Detektion des Chirp-Signals aus dem Residualsignal.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Berechnung eines Betrags des Residualsignals aus dem Residualsignal. Die Berechnung des Betrags des Residualsignals wird dabei für die zuvor berechneten Werte des Residualsignals durchgeführt. Dann erfolgt die Detektion des Chirp-Signals aus dem Betrag des Residualsignals.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus mehreren Werten des Betrags des Eingangssignals ein Mittelwert gebildet, welcher dann als Betrag des Eingangssignals zur Berechnung des synthetisierten Störsignals verwendet wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus mehreren Werten des Betrags des Ausgangssignals ein Mittelwert gebildet, welcher dann als Betrag des Ausgangssignals zur Berechnung des

synthetisierten Störsignals verwendet wird.

Gemäß noch einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird aus mehreren berechneten Werten der Phasendifferenz ein Mittelwert gebildet, welcher dann als Phasendifferenz zur Berechnung des synthetisierten Störsignals verwendet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Chirp- Referenzsignal eine zeitlich veränderliche Frequenz auf.

Es wird auch ein System zur Unterdrückung eines Störsignals bei der Detektion eines Chirp-Signals aus einem Eingangssignal vorgeschlagen. Das System ist in verschiedenen Bussystemen zur Datenübertragung verwendbar, insbesondere bei Powerline-Systemen.

Das System umfasst einen Korrelator zur Berechnung eines Ausgangssignals als Korrelation aus einem aufgenommenen Eingangssignal und einem Chirp- Referenzsignal. Bei der Korrelation erfolgt beispielsweise eine Multiplikation einer definierten Anzahl von Werten des Eingangssignals mit einer entsprechenden Anzahl von Werten des Chirp- Referenzsignals.

Die einzelnen Werte des Eingangssignals, die einzelnen Werte des Chirp- Referenzsignals und die einzelnen Werte des Ausgangssignals stellen jeweils komplexe Werte dar, welche einen Realteil und einen Imaginärteil aufweisen. Die Werte des Eingangssignals, die Werte des Chirp- Referenzsignals und die Werte des Ausgangssignals sind auch als Zeiger mit einem Betrag und einer

Phasenlage darstellbar.

Das System umfasst auch einen Betragsbildner zur Berechnung eines Betrags des Eingangssignals aus dem Eingangssignal.

Das System umfasst auch einen Betragsbildner zur Berechnung eines Betrags des Ausgangssignals aus dem Ausgangssignal.

Das System umfasst ferner einen Phasenestimator zur Berechnung einer Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal.

Ebenfalls umfasst das System einen Rotator zur Berechnung eines

synthetisierten Störsignals aus dem Betrag des Eingangssignals, dem Betrag des Ausgangssignals und der Phasendifferenz.

Ebenfalls umfasst das System einen Subtrahierer zur Berechnung eines

Residualsignals als Differenz aus dem Ausgangssignal und dem synthetisierten Störsignal. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das System auch einen Betragsbildner zur Berechnung eines Betrags des Residualsignals aus dem Residualsignal.

Vorzugsweise umfasst das System auch einen Abtaster zum Aufnehmen des Eingangssignals durch Abtastung eines Analogsignals. Der Abtaster tastet in vorgegebenen, insbesondere äquidistanten Zeitabschnitten das Analogsignal ab und speichert einzelne Werte des Eingangssignals.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das System einen Mittelwertbildner zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten des Betrags des Eingangssignals.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das System einen Mittelwertbildner zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten des Betrags des Ausgangssignals.

Gemäß noch einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das System einen Mittelwertbildner zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten der Phasendifferenz.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße System ermöglichen eine zuverlässige Unterdrückung von Störsignalen bei der Detektion von Chirp-Signalen aus Eingangssignalen. Somit ist eine robuste und wenig störanfällige Übertragung von Daten über ein Bussystem ermöglicht.

Insbesondere ist eine Synchronisierung von Datenpaketen zwischen Sendern und Empfängern bei der Übertragung von Daten über das Bussystem wenig störanfällig, auch wenn ein eingekoppeltes Störsignal eine gleiche oder ähnliche Frequenz wie das zu detektierende Chirp-Signal aufweist. Das Verfahren ist mathematisch verhältnismäßig einfach ausgebildet und erfordert nur eine verhältnismäßig geringe Rechenleistung. Somit ist das Verfahren insbesondere für Echtzeitanwendungen geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße System sind nicht ausschließlich bei der Übertragung von Daten über Bussysteme sondern auch in anderen Anwendungen verwendbar.

Als Beispiele seien hier Navigation und Entfernungsmessung genannt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Unterdrückung eines Störsignals,

Figur 2 eine beispielhafte Darstellung mehrerer in dem System aus Figur 1 verarbeiteter Werte als Zeiger,

Figur 3a einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals eines

Korrelators bei der Detektion eines Chirp-Signals und,

Figur 3b einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Residualsignals bei der

Detektion eines Chirp-Signals.

Ausführungsformen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10 zur

Unterdrückung eines Störsignals. Das System 10 umfasst einen Abtaster 80 zum Abtasten eines Analogsignals S. Bei dem Analogsignal S handelt sich es um ein Nutzsignal, welchem ein Störsignal überlagert ist. Das Nutzsignal umfasst Datenpakete, welche jeweils ein definiertes Chirp-Signal und Nutzdaten umfassen. Der Abtaster 80 tastet das Analogsignal S in äquidistanten

Zeitabschnitten ab und speichert einzelne Werte c,, welche ein Eingangssignal X bilden.

Das System 10 umfasst ferner einen Korrelator 30 zur Berechnung eines Ausgangssignals RI als Korrelation aus dem aufgenommenen Eingangssignal X und einem Chirp- Referenzsignal CR. Bei der Korrelation in dem Korrelator 30 erfolgt eine Multiplikation einer definierten Anzahl n von Werten x, des

Eingangssignals X mit einer entsprechenden Anzahl n von Werten q des Chirp- Referenzsignals CR.

Die Korrelation, die in dem Korrelator 30 durchgeführt wird, wird mathematisch folgendermaßen beschrieben, wobei ein Laufindex i verwendet wird:

Das System 10 umfasst einen Betragsbildner 41 zur Berechnung eines Betrags XB des Eingangssignals X aus dem Eingangssignal X. Ebenso umfasst das System 10 einen Mittelwertbildner 42 zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten des Betrags XB des Eingangssignals X.

Das System 10 umfasst einen Betragsbildner 41 zur Berechnung eines Betrags R1B des Ausgangssignals RI aus dem Ausgangssignal RI. Ebenso umfasst das System 10 einen Mittelwertbildner 42 zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten des Betrags R1B des Ausgangssignals RI.

Das System 10 umfasst ferner einen Phasenestimator 50 zur Berechnung einer Phasendifferenz P zwischen dem Eingangssignal X und dem Ausgangssignal RI. Ebenso umfasst das System 10 einen Mittelwertbildner 42 zur Berechnung eines Mittelwerts aus mehreren Werten der Phasendifferenz P.

Ebenfalls umfasst das System 10 einen Rotator 60 zur Berechnung eines synthetisierten Störsignals R2 aus dem Betrag XB des Eingangssignals X, dem Betrag R1B des Ausgangssignals RI und der Phasendifferenz P. Die Operation, die in dem Rotator 60 durchgeführt wird, kann mathematisch folgendermaßen beschrieben werden:

R2 = X b* ^r R1B / XB

Ferner umfasst das System 10 einen Subtrahierer 70 zur Berechnung eines Residualsignals DR als Differenz aus dem Ausgangssignal RI und dem synthetisierten Störsignal R2. Die Operation des Subtrahierers 70 kann mathematisch folgendermaßen beschrieben werden:

DR = R1 - R2

Aus dem Residualsignal DR kann eine Detektion des Chirp-Signals erfolgen. Das System 10 umfasst vorliegend aber auch einen Betragsbildner 41 zur

Berechnung eines Betrags DRB des Residualsignals DR aus dem Residualsignal DR. Die Detektion des Chirp-Signals erfolgt dann aus dem Betrag DRB des Residualsignals DR.

Die Werte des Eingangssignals X, die Werte des Ausgangssignals RI und die Werte des synthetisierten Störsignals R2 sind auch als Zeiger mit einem Betrag und einer Phasenlage darstellbar. Figur 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Eingangssignals X, des Ausgangssignals RI und des synthetisierten Störsignals R2, welche in dem System 10 aus Figur 1 verarbeitetet werden, als Zeiger. Die in dem Phasenestimator 50 berechnete Phasendifferenz P entspricht dabei einem Winkel zwischen dem Zeiger des Eingangssignals X und dem Zeiger des

Ausgangssignals RI.

Figur 3a zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals RI bei der Detektion eines Chirp-Signals anhand eines Diagramms. Auf der

Ordinate des Diagramms ist dabei eine Amplitude A aufgetragen und auf der Abszisse des Diagramms ist der Laufindex i aufgetragen. In dem Diagramm sind dabei der Realteil des Ausgangssignals RI und der Imaginärteil des

Ausgangssignals RI separat dargestellt. Etwa zum Zeitpunkt des 220ten Wertes des Ausgangssignals RI, also etwa wenn der Laufindex i den Wert 220 annimmt, wird vorliegend das Chirp-Signal erkannt. Figur 3b zeigt einen beispielhaften zeitlichen Verlauf eines Residualsignals DR bei der Detektion eines Chirp-Signals anhand eines Diagramms. Auf der Ordinate des Diagramms ist dabei eine Amplitude A aufgetragen und auf der Abszisse des Diagramms ist der Laufindex i aufgetragen. In dem Diagramm sind dabei der Realteil des Residualsignals DR und der Imaginärteil des

Residualsignals DR separat dargestellt. Etwa zum Zeitpunkt des 220ten Wertes des Residualsignals DR, also etwa wenn der Laufindex i den Wert 220 annimmt, wird vorliegend das Chirp-Signal erkannt.

Aus der Darstellung in Figur 3b ist ersichtlich, dass im Vergleich zu dem in Figur 3a dargestellten zeitlichen Verlaufs des Ausgangssignals RI die Amplitude A des Residualsignals DR vor der Detektion des Chirp-Signals, also bevor der

Laufindex i den Wert 220 annimmt, deutlich geringer ist. Das Verhältnis der Amplitude A des Residualsignals DR bei Erkennung des Chirp-Signals zu der

Amplitude A des Residualsignals DR vor Erkennung des Chirp-Signals ist somit deutlich größer als das Verhältnis der Amplitude A des Ausgangssignals RI bei Erkennung des Chirp-Signals zu der Amplitude A des Ausgangssignals RI vor Erkennung des Chirp-Signals.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.