[go: up one dir, main page]

DE10042959C1 - Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale

Info

Publication number
DE10042959C1
DE10042959C1 DE2000142959 DE10042959A DE10042959C1 DE 10042959 C1 DE10042959 C1 DE 10042959C1 DE 2000142959 DE2000142959 DE 2000142959 DE 10042959 A DE10042959 A DE 10042959A DE 10042959 C1 DE10042959 C1 DE 10042959C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
analog
signals
digital
signal
several
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2000142959
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Walter Baier
Michael Meurer
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.)
Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Corp
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 Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DE2000142959 priority Critical patent/DE10042959C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10042959C1 publication Critical patent/DE10042959C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H04J13/004—Orthogonal
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/05—Digital input using the sampling of an analogue quantity at regular intervals of time, input from a/d converter or output to d/a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
    • H03M1/122—Shared using a single converter or a part thereof for multiple channels, e.g. a residue amplifier for multiple stages
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00—Code division multiplex systems
    • H04J13/0007—Code type
    • H04J13/004—Orthogonal
    • H04J13/0048—Walsh

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale (s¶n¶(t)) in mehrere digitale Signale DOLLAR I1 wobei eine spektrale Spreizung der analogen Signale (s¶n¶(t)) mittels orthogonaler Codesignalformen (c¶n¶(t)), eine Analog-Digital-Wandlung des analogen Summensignals (s¶SIGMA¶(t)) der gespreizten analogen Signale (s¶n¶(t)) und eine spektrale Rückspreizung des digitalen Summensignals DOLLAR I2 zu mehreren digitalen Signalen DOLLAR I3 erfolgt. Die Erfindung ist beispielsweise in Funk-Kommunikationssystemen anwendbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analog- Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale in mehrere digi­ tale Signale sowie eine entsprechende Anordnung und eine Sende-/Empfangseinrichtung eines Funk-Kommunikationssystems, die eine solche Anordnung beinhaltet.
In vielen technischen Gebieten werden zunehmend Verfahren der digitalen Signalverarbeitung eingesetzt. Die digitale Signal­ verarbeitung setzt voraus, dass zu verarbeitende analoge Si­ gnale sn(t), n = 1 . . . N entsprechender analoger Signalquellen in digitale Form umgewandelt werden müssen. Hierzu wurde im Stand der Technik früher meist ein Analog-Digital-Wandler pro Signalquelle bzw. Signal sn(t) verwendet, der das analoge Si­ gnal mit einer bestimmten Abtastrate fs,n abtastet.
Mit steigender Zahl N der durch eine Gesamtanordnung abzuta­ stenden Signale wird jedoch die Verwendung von separaten Ana­ log-Digital-Wandlern pro abzutastendem Signal immer unwirt­ schaftlicher. Der Einsatz von N separaten Analog-Digital- Wandlern zur Abtastung von N analogen Signalen bedeutet einen hohen Aufwand an Material und eine hohe Gesamt-Leistungsauf­ nahme der N Analog-Digital-Wandler während des Betriebs einer solchen Anordnung. Soll außerdem ein synchrones Abtasten der N Signale erfolgen, d. h. für den Fall, dass die Phasen- und Zeitbezüge zwischen den einzelnen Signalen von Interesse sind, so ist ein erheblicher Aufwand an Synchronisierungsein­ richtungen vorzusehen.
Eine bisherige Lösung dieses Problems ist, einen einzigen leistungsfähigen Analog-Digital-Wandler in einer entsprechen­ den Gesamtanordnung vorzusehen, dem die N abzutastenden Si­ gnale jeweils ausschnittsweise und gegeneinander zeitversetzt, also in Form eines Zeitmultiplexverfahrens, zuzufüh­ ren. Dies ist möglich, wenn die N analogen Signale eine ein­ heitliche Bandbreite B aufweisen und mit gleicher Abtastrate fs abgetastet werden sollen. Eine solche Maßnahme wird bei­ spielsweise in D. Petrinovic, "High efficiency multiplexing scheme for multi-channel A/D conversion", Proc. Of 1998 Mid­ west Symposium on Circuits and Systems, Notre Dame, 1998, S. 534-537 sowie auch in T. J. Sobering et al., "The impact of multiplexing on the dynamic requirements of analog-to-digital converters", IEEE Transactions on Instrumentation and Meas­ urements, Bd. 45, Nr. 2, S. 616-620 beschrieben.
Es wird dabei ein leistungsstarker Analog-Digital-Wandler mit einer einzigen Einrichtung zum Abtasten und Halten (Sample) der abzutastenden Signale vorgesehen. Diese Lö­ sung bietet eine um einen Faktor 7 geringere Leistungsauf­ nahme als die Verwendung von N separaten Analog-Digital-Wand­ lern, wie C. A. Grimberg, "System configuration with A/D con­ version for multichannel bioelectric recordings", Proc. Of the 16th Annual International Conference of the IEEE Engi­ neering in Medicine and Biology Society, Baltimore, 1994, Bd. 2, S. 996-997 zeigt. Die Abtastung und Wandlung der Signale erfolgt hierbei durch schnelles Umschalten zwischen den abzu­ tastenden Signalen und anschließendes Abtasten, also durch eine serielle Abtastung mit folglich auch nachfolgender seri­ eller Wandlung. Es ist durch die serielle Abtastung keine synchrone Wandlung der N Signale möglich. Es treten vielmehr Zeit- und Phasenverschiebungen zwischen den einzelnen durch die Abtastwerte repräsentierten digitalen Signalen auf, wel­ che bei einer späteren Signalverarbeitung besonders berück­ sichtigt werden müssen. Außerdem kommt es in Folge der sprunghaften Umschaltvorgänge von einem Signal zum nächsten zu Einschwingvorgängen, welche maßgeblich die Abtastfrequenz des Analog-Digital-Wandlers bestimmen. So wird beispielsweise bei einem Analog-Digital-Wandler mit 216 Quantisierungsstufen eine Abtastfrequenz fs ≧ 15N . B benötigt.
Die Einschwingvorgänge haben zudem ein begrenztes Signal- Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR von ca. 70 dB und eine begrenzte Kanalseparierung von ca. 40 dB zur Folge.
Als Alternative zu den vorgenannten Maßnahmen schlägt D. Pe­ trinovic vor, pro Signal eine eigene Einrichtung zum Abtasten und Halten (Sample) vorzusehen, also insgesamt N solcher Einrichtungen für N Signale. Dadurch wird eine zeitgleiche Abtastung der N Signale ermöglicht, um auf diesem Weg Zeit- und Phasenverschiebungen zu vermeiden. Durch die N separaten Sample ist zwar eine erhöhte Leistungsauf­ nahme der Gesamteinrichtung gegeben, die jedoch geringer aus­ fällt als die einer Einrichtung mit N separaten Analog-Digi­ tal-Wandlern. Die Analog-Digital-Wandlung erfolgt jedoch auch in diesem Fall seriell durch schnelles Umschalten zwischen den einzelnen gehaltenen Signalpegeln der N Signale und an­ schließendes Wandeln. Es treten dabei wiederum störende Ein­ schwingvorgänge auf, die auch hier das Signal-Quantisierungs­ rausch-Verhältnis SQNR auf ca. 70 dB und die Kanalseparierung auf ca. 40 dB begrenzen. Bei einem Analog-Digital-Wandler mit 216 Quantisierungsstufen wird nun eine Abtastfrequenz fs ≧ 7,5N . B benötigt.
Aus US 5 349 351 ist darüber hinaus ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale in mehrere digitale Signale bekannt, bei dem ein Mul­ tiplexer und eine Schaltung zum Abtasten (sample and hold) verwendet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine effektivere Methode zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale mit weiterhin möglichst geringem baulichen Aufwand und mög­ lichst geringer Leistungsaufnahme bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Patentan­ sprüche 1 und 13. Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung die Anwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung im Rahmen ei­ ner Sende-/Empfangseinrichtung eines Funk-Kommunikationssy­ stems nach Anspruch 20.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analog-Digital-Wand­ lung mehrerer analoger Signale in mehrere digitale Signale sind folgende Schritte vorgesehen:
  • - spektrale Spreizung der analogen Signale mittels ortho­ gonaler Codesignalformen,
  • - Summation der gespreizten analogen Signale,
  • - Analog-Digital-Wandlung des analogen Summensignals der gespreizten analogen Signale zu einem digitalen Summen­ signal,
  • - spektrale Rückspreizung des digitalen Summensignals zu mehreren digitalen Signalen.
Es kann dieses Verfahren weiterhin mit einem einzigen, ent­ sprechend leistungsfähigen Analog-Digital-Wandler durchge­ führt werden, wodurch weiterhin eine bauliche Einfachheit und eine möglichst geringe Leistungsaufnahme der gesamten Anord­ nung gegeben ist. Jedoch erfolgt im Gegensatz zum Stand der Technik keine zeitraubende und störanfällige serielle Analog- Digital-Wandlung der Signale, sondern es erfolgt eine gleich­ zeitige Wandlung aller Signale in Form eines Summensignals, wobei die N einzelnen analogen Signale durch ein Codemulti­ plex-Verfahren zusammengefügt werden. Die serielle Abtastung der N einzelnen Signale nach dem Stand der Technik, die einem Zeitmultiplex-Verfahren entsprechen, und die damit verbunde­ nen Umschaltvorgänge, welche zu Verzerrungen der Signale füh­ ren, werden dadurch entbehrlich.
Es kann zu einer weiteren Optimierung der Signalverarbeitung vorgesehen sein, dass vor der spektralen Rückspreizung des digitalen Summensignals zusätzlich noch eine Datensignalent­ zerrung durchgeführt wird. Diese dient dazu, eventuell noch bestehende Störeinflüsse auf die Signale, die während der ge­ samten Signalverarbeitung auftreten können - z. B. durch Ver­ zerrungen der Signale durch Einschwing- und Ausschwingvor­ gänge der Sample - weitgehend zu kompen­ sieren. Diese Datensignalentzerrung kann zum Beispiel rein passiv durch fest voreingestellte Parameter einer geeigneten Einrichtung wie eines Filters erfolgen.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass eine adaptive Da­ tensignalentzerrung durchgeführt wird. Es wird hierzu eine aktive Überprüfung der Signalgüte bzw. der Effektivität der Datensignalentzerrung durchgeführt und es erfolgt eine ent­ sprechende Nachregelung der Parameter der Datensignalentzer­ rung, wenn die Überprüfung das Ergebnis liefert, dass z. B. die Signalgüte einen bestimmten Schwellwert unterschreitet. Somit wird in diesem Fall eine aktive und dynamische Anpas­ sung der Datensignalentzerrung vorgesehen.
Als orthogonale Codesignalformen können alle geeigneten or­ thogonalen Funktionensysteme Verwendung finden, wie bei­ spielsweise harmonische Funktionen, orthogonale Wavelets, Co­ designale basierend auf Gold-Sequenzen oder Codesignale ba­ sierend auf Walsh-Hadamard-Sequenzen.
Zur Analog-Digital-Wandlung können alle geeigneten Verfahren verwendet werden, wie sie aus der Standardliteratur wie z. B. aus E. Schrüfer, "Elektrische Messtechnik: Messung elektri­ scher und nichtelektrischer Größen, 4. Auflage, Hanser Ver­ lag, München/Wien, 1990 bekannt sind. So kann z. B. ein Sigma- Delta-Verfahren verwendet werden, alternativ kann aber auch ein Flash-Verfahren, ein Verfahren der sukzessiven Approxima­ tion oder ein Single-/Dual-Slope-Verfahren verwendet werden.
Um die Verarbeitung der einzelnen N analogen Signale zu ver­ einfachen, kann insbesondere vorgesehen werden, dass für alle analogen Signale eine einheitliche mittlere Leistung einge­ stellt wird. Die analogen Signale können jedoch prinzipiell auch eine unterschiedliche mittlere Leistung aufweisen.
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem eine Anordnung zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale in mehrere digitale Signale, die folgendes aufweist:
mehrere analoge Signaleingänge für analoge Eingangssignale,
  • - Einrichtungen zur Multiplikation jedes der Eingangs­ signale mit Codesignalformen, die mit den Signaleingän­ gen verbunden sind,
  • - eine Einrichtung zur Summation der multiplizierten Ein­ gangssignale, die mit den Einrichtungen zur Multiplika­ tion verbunden ist,
  • - einen Analog-Digitalwandler, der mit der Einrichtung zur Summation verbunden ist,
  • - Einrichtungen zur spektralen Rückspreizung, die mit dem Analog-Digitalwandler verbunden sind.
Wie vorstehend im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ schrieben, kann auch hier eine noch weiter optimierte Signal­ verarbeitung erreicht werden, indem die Einrichtungen zur spektralen Rückspreizung über Einrichtungen zur Datensigna­ lentzerrung mit dem Analog-Digital-Wandler verbunden sind. Dadurch können Verzerrungen der Signale noch weiter reduziert werden, wie bereits oben ausgeführt wurde.
Diese Einrichtungen zur Datensignalentzerrung können bei­ spielsweise als passive Elemente wie digitale Filter ausge­ bildet sein, bei denen die Parameter ihrer Funktion vordefi­ niert sind und während des Betriebes der gesamten Anordnung nicht verändert werden.
Es kann aber auch zur aktiven und dynamischen Anpassung der Datensignalentzerrung vorgesehen werden, dass die Einrichtun­ gen zur Datensignalentzerrung eine Einrichtung zur adaptiven Datensignalentzerrung beinhalten. Diese kann z. B. als Kon­ trolleinrichtung ausgebildet sein, die die Signalgüte in der Gesamtanordnung oder in bestimmten Teilbereichen der Anord­ nung überwacht und je nach der Güte der Signale eine Nachre­ gelung der Betriebsparameter bestimmter Teileinrichtungen der Einrichtung zur Datensignalentzerrung, wie beispielsweise be­ stimmter Parameter digitaler Filter, durchführt. Eine solche Einrichtung ist jedoch nicht allein auf die Verwendung digi­ taler Filter zur Durchführung der Datensignalentzerrung beschränkt. Da die Datensignalentzerrung auf der digitalen Seite der Gesamtanordnung durchgeführt wird, können die digi­ talen Signale z. B. auch in einem Speicher zwischengespeichert werden und dort mit jeder geeigneten mathematischen Operation zur Datensignalentzerrung bearbeitet werden. Auch in diesem Fall kann die Datensignalentzerrung durch eine entsprechende Kontrolleinrichtung nachgeregelt werden.
Die Einrichtungen zur spektralen Rückspreizung können bei­ spielsweise als an die Codesignalformen angepasste Filter (Matched Filters MF) ausgebildet sein. Es werden in diesem Fall also zur Rückspreizung passive Elemente eingesetzt, de­ ren Ausgangssignale durch eine geeignete Abtastung erfasst werden, wobei sich durch die geeignete Wahl der Abtastung eine Korrelation des Ausgangssignals mit bestimmten Funktio­ nen ergibt, die eine Rückspreizung der Signale bewirkt.
Es können aber auch aktive Elemente zur Rückspreizung verwen­ det werden. So kann vorgesehen werden, dass die Einrichtungen zur spektralen Rückspreizung als Korrelatoren ausgebildet sind. In diesem Fall erfolgt eine aktive Multiplikation der Signale mit einer bestimmten Funktion, die in der Regel einer der Codesignalformen entspricht, mit Hilfe der Korrelatoren, wobei die Multiplikation bereits die Rückspreizung der Si­ gnale bewirkt. Zur Erfassung der Ausgangssignale der Korrela­ toren kann vorgesehen werden, dass eine Integration der Aus­ gangssignale über einen bestimmten Zeitraum erfolgt und le­ diglich der Wert des Integrals als Ausgangssignal des Korre­ lators bereitgestellt wird.
Wie bei bekannten Einrichtungen aus dem Stand der Technik kann auch hier vorgesehen werden, dass die Signaleingänge Einrichtungen zum Abtasten und Halten (Sample) der Si­ gnalpegel der analogen Eingangssignale aufweisen.
Eine spezielle Anwendung einer vorgenannten erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist deren Verwendung in einer Sende-/Empfangseinrichtung eines Funk- Kommunikationssystems. So kann beispielsweise eine solche Einrichtung zum Analog-Digital-Wandeln im Empfängerteil einer Basisstation eines Funk-Kommunikationssystems vorgesehen wer­ den, die zur Verarbeitung und Wandlung von empfangenen Funksignalen einer oder mehrerer Antennen der Basisstation dient.
Ein spezielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1: Schematische Darstellung der Gesamtanordnung zum Analog-Digital-Wandeln von N analogen Eingangs­ signalen
Nach dem allgemein bekannten Shannonschen Abtasttheorem lässt sich ein analoges Signal sn(t) der Bandbreite B bekannterma­ ßen fehlerfrei aus den zugehörigen Abtastwerten rekonstruie­ ren, wenn die Abtastrate fs,n ≧ 2Bn gewählt wird.
Beim Analog-Digital-Wandeln werden die Abtastwerte gemäß ei­ nem vordefinierten Schema zur digitalen Weiterverarbeitung auf fest vordefinierte Repräsentativwerte qi, i = 1 . . . m quanti­ siert. Insgesamt stehen m verschiedene Repräsentativwerte, welche auch Quantisierungsstufen genannt werden, zur Verfü­ gung. Der Fehler, der durch die Approximation eines Ab­ tastwertes durch den ihm zugeordneten Repräsentativwert ent­ steht, wird als Quantisierungsrauschen nq,n(t)bezeichnet. Die mittlere Genauigkeit der Abtastwerte wird dabei durch das mittlere Signal-Quantisierungsrausch-Verhältnis
beschrieben.
Es kann in der Praxis der Fall auftreten, dass mehrere ana­ loge Signale sn(t) gleicher Bandbreite B in mehrere digitale Signale n(k) gewandelt werden sollen, beispielsweise bei An­ wendungen in Sende-/Empfangseinrichtungen der Funk-Kommunika­ tionstechnik. Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung zur Analog- Digital-Wandlung von N analogen Signalen sn(t) in mehrere di­ gitale Signale n(k), wobei die N analogen Signale sn(t) an N analogen Signaleingängen 1 anliegen.
Jedes der N analogen Signale sn(t) wird einer separaten Ein­ richtung 2 zum Abtasten und Halten (Sample) der Signal­ pegel zugeführt, welche jedes Signal mit einer Abtastrate von 2B abtastet und den Signalpegel für die Dauer 1/(2B) hält. Auf diesem Weg werden aus den Signalen sn(t) die analogen, wertkontinuierlichen Treppenfunktionen
n = 1 . . . N
mit
s'n(k) = sn(k/(2B))
gewonnen. In einer weiteren Signalverarbeitungsstufe werden die Signale st,n(t) mittels einer geeigneten Einrichtung 3 zur Multiplikation mit jeweils einer von N orthogonalen Code­ signalformen cn(t) der Bandbreite Q . B, Q ≧ N durch Multiplika­ tion spektral gespreizt. Für die spektral gespreizten Signale gilt dabei
Als orthogonale Codesignalformen werden beispielsweise Walsh- Hadamard-Sequenzen der Länge Q verwendet. Durch analoges Aufsummieren der gespreizten Signale ss,n(t) mittels einer Sum­ mationseinrichtung 4 erhält man ein analoges Summensignal
Dies entspricht einem Codemultiplex-Verfahren, wobei die ein­ zelnen analogen Signale sn(t) mit einem für sie charakteri­ stischen Code cn(t) versehen zu einem Summensignal zusammen­ gefügt wurden.
Das Summensignal kann jetzt gewandelt werden mit Hilfe eines einzigen, entsprechend leistungsfähigen Analog-Digital-Wand­ lers 5 mit der Abtastrate
fs = 2Q . B
welche um den Faktor Q höher gewählt ist, als dies für das Abtasten eines einzelnen Signals sn(t) der Bandbreite B nötig wäre. Somit werden effektiv alle analogen Signale sn(t) gleichzeitig gewandelt, was die Gesamtanordnung entsprechend effektiver im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik macht. Als Ergebnis der Analog-Digital-Wandlung erhält man das digitale Summensignal
Σ(k) = sΣ(k/fs) + q(k)
Dem Summensignal ist infolge der beim Analog-Digital-Wandeln durchgeführten Quantisierung ein Quantisierungsrauschen q(k) überlagert.
Die weitere Verarbeitung des digitalen Summensignals Σ(k) erfolgt nun mit Hilfe einer digitalen Signalverarbeitungs­ stufe. Sie dient dazu, das Summensignal wieder in N Einzelsi­ gnale n(k) aufzuspalten. Die digitale Signalverarbeitungsstufe weist zunächst N Einrichtungen 6 zur Datensignalentzer­ rung auf, die im Fall nach Fig. 1 als digitale Filter ausge­ bildet sind. Jedem dieser digitalen Filter 6 ist ein weiteres Filter 7 (Matched Filter) nachgeschaltet, das speziell an eine der N Codesignalformen angepasst sind. Die spezielle Ab­ tastung der Ausgangssignale dieser weiteren Filter 7 zu den Hauptabtastzeitpunkten bewirkt eine Trennung und gleichzeitig eine spektrale Rückspreizung der digitalen Einzelsignale n(k). Für die Ausgangssignale n(k) der weiteren Filter 7 zu den Hauptabtastzeitpunkten gilt hierbei
wobei Rnν(k) für die abgetastete Kreuzkorrelationsfunktion zwischen den Codesignalformen cn(t) und cν(t) sowie q(k) für das n(k) überlagerte Quantisierungsrauschen steht. Da ortho­ gonale Codesignalformen cn(t) verwendet wurden, gilt
Rnν(k) = δnν(k)
Somit gilt für die Ausgangssignale n(k)
n(k) = s'n(k) + q,n(k)
Die Ausgangssignale n(k) der weiteren Filter 7 sind damit gleich den lediglich durch ein überlagertes Quantisierungs­ rauschen q(k) gestörten Abtastwerten der betrachteten analo­ gen Signale sn(t).
Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsge­ mäße Anordnung ist es also möglich, N analoge Signale sn(t) von N analogen Signalquellen gleichzeitig mit Hilfe eines einzigen Analog-Digital-Wandlers vom Analogen ins Digitale zu wandeln. Es kann experimentell gezeigt werden, dass die Gesamtanordnung im Vergleich zum Stand der Technik ein deutlich günstigeres Verhalten aufweist. So zeigt sich, dass bei einer gegebenen Anzahl von m Quantisierungsstufen des Analog-Digi­ tal-Wandlers das für jedes analoge Signal erzielbare Signal- Quantisierungsrausch-Verhältnis SQNR für Q = N identisch ist mit dem SQNR, das für N separate Analog-Digital-Wandler mit der gleichen Anzahl m an Quantisierungsstufen erzielt wird. Durch Vergrößern von Q bis zu einer Obergrenze von 2N-1 lässt sich das SQNR für jedes Signal um
ΔSQNR/dB = 10log10(Q/N)
verbessern. Somit kann eine weitgehend freie Einstellung des erzielbaren SQNR bzw. der Abtastrate des Analog-Digital-Wand­ lers erfolgen. So lässt sich zeigen, dass beispielsweise für die anfangs zitierten Abtastraten fs1 = 15 NB und fs2 = 7,5 NB bei gleicher Anzahl N der zu wandelnden Signale sn(t) eine Ver­ besserung des SQNR um ΔSQNR1 = 8,75 dB bzw. ΔSQNR2 = 5,75 dB er­ reicht werden kann.

Claims (20)

1. Verfahren zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale (sn(t)) in mehrere digitale Signale (n(k)), gekenn­ zeichnet durch folgende Schritte:
  • - spektrale Spreizung der analogen Signale (sn(t)) mittels orthogonaler Codesignalformen (cn(t)),
  • - Summation der gespreizten analogen Signale (sn(t)),
  • - Analog-Digital-Wandlung des analogen Summensignals (sΣ(t)) der gespreizten analogen Signale (sn(t)) zu ei­ nem digitalen Summensignal (Σ(t)),
  • - spektrale Rückspreizung des digitalen Summensignals (Σ(t)) zu mehreren digitalen Signalen (n(t)).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der spektralen Rückspreizung des digitalen Summensi­ gnals (Σ(t)) eine Datensignalentzerrung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine adaptive Datensignalentzerrung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als orthogonale Codesignalformen (cn(t)) harmonische Funktionen verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als orthogonale Codesignalformen (cn(t)) orthogonale Wa­ velets verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als orthogonale Codesignalformen (cn(t)) Codesignale ba­ sierend auf Gold-Sequenzen verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als orthogonale Codesignalformen (cn(t)) Codesignale ba­ sierend auf Walsh-Hadamard-Sequenzen verwendet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analog-Digital-Wandlung ein Sigma-Delta-Verfahren verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analog-Digital-Wandlung ein Flash-Verfahren verwen­ det wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analog-Digital-Wandlung ein Verfahren der sukzessi­ ven Approximation verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Analog-Digital-Wandlung ein Single-/Dual-Slope-Ver­ fahren verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für alle analogen Signale (sn(t)) eine einheitliche mittlere Leistung eingestellt wird.
13. Anordnung zur Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale (sn(t)) in mehrere digitale Signale (n(k)) aufwei­ send:
mehrere analoge Signaleingänge (1) für analoge Eingangs­ signale (sn(t)),
Einrichtungen (3) zur Multiplikation jedes der Eingangs­ signale (sn(t)) mit Codesignalformen (cn(t)), die mit den Signaleingängen (1) verbunden sind,
eine Einrichtung (4) zur Summation der multiplizierten Eingangssignale (sn(t)), die mit den Einrichtungen (3) zur Multiplikation verbunden ist,
einen Analog-Digitalwandler (5), der mit der Einrichtung (4) zur Summation verbunden ist,
Einrichtungen (7) zur spektralen Rückspreizung, die mit dem Analog-Digitalwandler (5) verbunden sind.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (7) zur spektralen Rückspreizung über Einrichtungen (6) zur Datensignalentzerrung mit dem Analog- Digital-Wandler (5) verbunden sind.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (6) zur Datensignalentzerrung eine Einrichtung zur adaptiven Datensignalentzerrung beinhalten.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (7) zur spektralen Rückspreizung als an die Codesignalformen (cn(t)) angepasste Filter (Matched Filters MF) ausgebildet sind.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (7) zur spektralen Rückspreizung als Korrelatoren ausgebildet sind.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (6) zur Datensignalentzerrung als di­ gitale Filter ausgebildet sind.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaleingänge (1) Einrichtungen (2) zum Abtasten und Halten (Sample) der Signalpegel der analogen Ein­ gangssignale (sn(t)) aufweisen.
20. Sende-/Empfangseinrichtung eines Funk-Kommunikationssy­ stems, aufweisend eine Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19.
DE2000142959 2000-08-31 2000-08-31 Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale Expired - Fee Related DE10042959C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000142959 DE10042959C1 (de) 2000-08-31 2000-08-31 Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000142959 DE10042959C1 (de) 2000-08-31 2000-08-31 Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10042959C1 true DE10042959C1 (de) 2002-01-03

Family

ID=7654534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000142959 Expired - Fee Related DE10042959C1 (de) 2000-08-31 2000-08-31 Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10042959C1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1511176A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung sowie Verfahren zum Digitalisieren von parallel eingehenden Analogsignalen
WO2005043762A1 (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Northrop Grumman Corporation Systems and methods for signal conversion
WO2007095475A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-23 Qualcomm Incorporated Conversion of multiple analog signals in an analog to digital converter
US8099072B2 (en) 2006-11-21 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Frequency changer circuits
DE102010046187A1 (de) * 2010-09-23 2012-03-29 Atmel Automotive Gmbh Schaltung zur Analog-Digital-Umsetzung
EP3028386A4 (de) * 2013-07-31 2017-03-22 Sony Corporation Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer analog-digital-umsetzung auf mehreren eingabesignalen

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.A. Grimbergen et al., "System configuration with A/D conversion for multichannel bioelectric recordings", In: Proc of the 16th annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Baltimore, 1994, Bd. 2, S. 996-997 *
PETRINOVIC, D.: "High efficiency and Liptens, scheme for multi-channel AID conversion, In: Proc.of 1998 Midwest Symposium on circuits and systems,Notre Dame, 1998, S. 534-537 *
SCHRÜFER, E.: "Elektrische Messtechnik: Messung elektrischer und nichtelektrischer Größen", 4. Aufl. Hanser Verlag, München/Wien, 1990 *
T.J. Sohering et al.: "The impact of multiplexing on the dynamic requirements of analog - to digitalconverters", In: IEEE Transactions on instrumentation and measurement, Vol. 45, No. 2, April 1996, S. 616-620 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1511176A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-02 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung sowie Verfahren zum Digitalisieren von parallel eingehenden Analogsignalen
WO2005043762A1 (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Northrop Grumman Corporation Systems and methods for signal conversion
US7542505B2 (en) 2003-10-20 2009-06-02 Northrop Grumman Corporation Systems and methods for signal conversion
WO2007095475A1 (en) * 2006-02-10 2007-08-23 Qualcomm Incorporated Conversion of multiple analog signals in an analog to digital converter
US8059758B2 (en) 2006-02-10 2011-11-15 Qualcomm, Incorporated Conversion of multiple analog signals in an analog to digital converter
US8099072B2 (en) 2006-11-21 2012-01-17 Qualcomm Incorporated Frequency changer circuits
DE102010046187A1 (de) * 2010-09-23 2012-03-29 Atmel Automotive Gmbh Schaltung zur Analog-Digital-Umsetzung
DE102010046187B4 (de) * 2010-09-23 2012-08-30 Atmel Automotive Gmbh Schaltung zur Analog-Digital-Umsetzung
US8552899B2 (en) 2010-09-23 2013-10-08 Atmel Automotive Gmbh Analog-digital conversion
EP3028386A4 (de) * 2013-07-31 2017-03-22 Sony Corporation Verfahren und vorrichtung zur durchführung einer analog-digital-umsetzung auf mehreren eingabesignalen
US9698810B2 (en) 2013-07-31 2017-07-04 Sony Corporation Method and apparatus for performing analog-to-digital conversion on multiple input signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004012620T2 (de) Digitalisiereranordnung
DE60022361T2 (de) Paralleler analog-digital-wandler
DE69231317T2 (de) Sigma-delta Modulator
DE69015373T2 (de) Digital-analog-wandler mit grossem dynamikbereich, hoher genauigkeit und hoher geschwindigkeit.
DE2553121B2 (de) Übertragungssystem für digitale Signale, sowie System zum Umsetzen analoger Signale in entsprechende digitale Signale und Verfahren zur Verringerung des Rauschens in einem Übertragungssystem für digitale Information
DE4203879A1 (de) Verfahren zur umwandlung eines messsignals und eines referenzsignals in ein ausgangssignal, sowie konverter zur durchfuehrung des verfahrens
DE102012217582A1 (de) Kalibrierung eines rekonstruierten Signals unter Anwendung eines Mehrton-Kalibriersignals
DE60132797T2 (de) Rekonstruktion ungleichförmig abgetasteter bandbegrenzter signale
DE2705386A1 (de) Signalverarbeitungsverfahren und -vorrichtung
DE102008048908A1 (de) Kalibrierung eines Digital-Analog-Wandlers für Mehrbit-Analog-Digital-Wandler
DE10042959C1 (de) Verfahren und Anordnung zur gleichzeitigen Analog-Digital-Wandlung mehrerer analoger Signale
DE1301364B (de) Anordnung zur numerischen Verschluesselung von Analogsignalen
DE102011055813B4 (de) Konfigurierbares System zur Auslöschung des Mittelwertes eines modulierten Signals
DE19521610B4 (de) Dezimationsfilter unter Verwendung einer Nullfüllschaltung zur Lieferung eines wählbaren Dezimationsverhältnisses sowie Verfahren zur Dezimationsfilterung
DE1912981A1 (de) Codierer fuer Pulscodemodulation und differentielle Pulscodemodulation
EP3887865B1 (de) Verfahren zur bestimmung einer ankunftszeit eines eine physikalische messgrösse repräsentierenden, digitalisierten signalpulses, auswerteeinheit, vorrichtung, auswertesystem und strahlendetektionssystem
DE68926613T2 (de) Gerät zur Signalwandlung, für Fernmeldevermittlungsanwendungen das die Quantisierungsfehler reduziert
DE2544121A1 (de) Digitaler pegelregler
DE102014117457B4 (de) Stochastische Codierung bei Analog-Digital-Umsetzung
DE1762492B2 (de) Verfahren und schaltung zur hoerbarmachung der menschlichen stimme den hochgradig schwerhoerigen
EP1177638B1 (de) Empfängerschaltung für kommunikationsendgerät und verfahren zur signalverarbeitung in einer empfängerschaltung
DE2139918B2 (de) Analog-digital-codierer
DE3621446A1 (de) Geraet zum digitalen verarbeiten von kontinuierlichen bitstroemen
EP2190121B1 (de) Mehrkanaliger AD-Wandler
DE102005032982A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Analog-Digital-Wandlung eines Eingangssignals

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: NOKIA SIEMENS NETWORKS GMBH & CO.KG, 81541 MUE, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee