DE3029034C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Funkempfänger der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Anwendungsgebiete für Funkempfänger mit unabhängiger Energieversorgung sind z. B. in maritimen, atmosphärischen o. a. Einsatzfällen gegeben, wo diese Empfänger in Verbindung mit einem Gerät über einen längeren Zeitraum ohne Bedienungspersonal und ohne Wartung einsatzbereit sind oder bei mobilen Empfangsgeräten, die sich ständig in Rufbereitschaft befinden. Die Funktion der Empfänger besteht dann darin, daß die Verbindung mit einer Befehlsstation nur auf Betreiben dieser Befehlsstation zustande kommt, indem von der Station zu beliebiger Zeit ein Funksignal abgestrahlt wird, welches für den speziellen Empfänger bestimmt ist. Dieses Signal wird aus der Vielfalt der auf der Empfangsfrequenz empfangenen Signale auf der Empfängerseite dadurch herausgefiltert, daß das Signal bzw. die in ihm enthaltene Nachricht mit einer vorbekannten und im Empfänger vorprogrammierten Kennung versehen ist. Ein derartiges Signal kann auf der Empfängerseite die Ausführung eines Befehls, die Rückmeldung von Daten oder Betriebsparametern u. ä. auslösen. Hierzu muß der Empfänger ständig empfangsbereit sein. Durch die ständige Empfangsbereitschaft wird jedoch auch der Energiequelle des Empfängers Energie entzogen, wodurch die Einsatzdauer begrenzt ist. Die Verwendung leistungsstärkerer Energiequellen ist aus Platz- und Gewichtsgründen häufig nicht möglich.

Aus der DE-AS 22 51 639 ist beispielsweise ein Funkempfänger bekannt, bei welchem innerhalb eines Fernmeldevermittlungssystems von einer oder mehreren festen Übertragungsstationen selektive Teilnehmer-Kennsignale abgestrahlt werden, die in mobilen Teilnehmer-Geräten empfangen und entschlüsselt werden und in einem gerufenen Gerät z. B. ein akustisches Signal auslösen. Die übertragenen Signale bestehen aus einem Synchronisierteil zur Synchronisierung der Abtastzeitpunkte im Empfänger und einem Nachrichtenteil mit mehreren digital codierten Adreß-Kennworten gerufener Teilnehmer.

Ein Funkempfänger der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 35 10 777 bekannt. Bei dem dort zugrunde gelegten Selektivrufsystem sind die den Funksignalen aufmodulierten Teilnehmeradressen digital codiert. Im Empfänger werden die empfangenen Signale wieder in eine serielle Bitfolge umgesetzt und durch ein Schieberegister geführt, das einen Signalausschnitt der Länge eines Adressenworts aufnimmt. Der mit jedem Taktschritt erneuerte Registerinhalt wird jeweils auf Übereinstimmung mit der für das Empfangsgerät vorgegebenen Adresse verglichen, so daß ein im Empfangssignal enthaltenes Adressenwort ohne vorherige Kenntnis seiner zeitlichen Lage im decodierten Datenstrom erkannt wird. Die Sicherheit bei der Erkennung eines bestimmten Adressenworts kann erhöht werden, indem ein Adressenwort kontinuierlich wiederholt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Funkempfänger der eingangs genannten Art anzugeben, der gegenüber bekannten Empfängern eine geringere Leistungsaufnahme und somit eine längere Einsatzdauer für die genannten Anwendungsfälle mit unabhängiger Stromversorgung aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Funkempfänger mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist insbesondere für Systeme mit schmalbandiger Signalübertragung geeignet, da schmalbandige Empfangseinrichtungen an sich stromsparend sind und für schmalbandige Empfangssignale die Abtastfrequenz niedrig ist. Bei geringer Abtastfrequenz bleibt zum einen der Energieverbrauch für die Abtastung des Signals und die Einspeicherung in das Pufferregister gering, zum anderen kann aber im Sinne der Erfindung der Zeitabstand aufeinanderfolgender Auswertezyklen groß gewählt werden. Da die Arbeitstaktfrequenz der Auswerteeinheit unabhängig vom Abtasttakt und groß gegenüber diesem ist, ergibt sich ein günstiges Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit der Auswerteeinheit und damit ein geringer Energieverbrauch.

Die Anzahl der Abtastwerte, die sich bei Abtastung der vollständigen vorbekannten Kennung ergeben, hängt ab von der Abtastfolgezeit Δt und der Dauer der Kennung. Diese Zahl sei im folgenden ohne Einschränkung der Allgemeinheit mit N bezeichnet. Zur sicheren Entdeckung der für den Empfänger bestimmten Nachricht müssen alle sich beim Empfang der Kennung ergebenden Abtastwerte bei der Auswertung zur Verfügung stehen, so daß in einer hierfür vorgesehenen Auswerteeinheit immer mindestens N aufeinanderfolgende Abtastwerte bereitgehalten werden müssen. Die Abtastwerte werden in einen Pufferspeicher sukzessive eingespeichert, welcher mehr als N Speicherplätze aufweist. Die Einspeicherung neuer Werte und Löschung alter Werte erfolgt nach dem first-in-first-out-Prinzip. Die Werte im Register stehen der Auswerteeinheit gleichzeitig zur Verfügung und werden in einem Arbeitszyklus, welcher etwa die Zeit T beansprucht, auf das Vorhandensein der Kennung überprüft. Die Arbeitsgeschwindigkeit gebräuchlicher Bausteine für eine derartige Auswerteeinheit ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung völlig unabhängig von der Abtastfolgezeit und so hoch, daß die Zeit T für einen Arbeitszyklus vorteilhafterweise kleiner gehalten werden kann als die Taktfolgezeit Δt. Hierin zeigt sich ein weiterer Vorteil der schmalbandigen Abtastung, da die längeren Pausen zwischen zwei Abtastungen das Einfügen einen Arbeitszyklus zwischen zwei solche Abtastungen vereinfachen. Damit ergeben sich keine Überschneidungen eines Arbeitszyklus mit einem Speichertakt. Durch die Verlängerung des Pufferregisters über die eigentliche Zahl N von Speicherplätzen hinaus ergibt sich als wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß die Arbeitszyklen der Auswerteeinheit zeitlich weiter auseinander liegen können als die Abtastmomente.

Die Zeit τ, die jeweils zwischen dem Beginn zweier Arbeitszyklen der Auswerteeinheit liegt, beträgt ein Mehrfaches der Abtastfolgezeit Δt. Bei M Speicherplätzen des Pufferregisters beträgt vorteilhafterweise der Zeitabstand τ das (M-N+1)-fache der Abtastfolgezeit Δt. Die Zeitabstände τ können selbstverständlich kürzer gewählt werden, was jedoch die Funktion des Empfängers im Prinzip nicht verbessert, sondern lediglich eine gewisse Redundanz durch Überlappen der in verschiedenen Arbeitszyklen ausgewerteten Abtastwerte ergibt. Durch diese verlängerte Pause zwischen zwei Arbeitszyklen wird eine beträchtliche Verringerung des Leistungsverbrauchs erreicht, da die Auswerteeinheit von den Bauteilen des Empfängers, die zum Entdecken der Kennung notwendig sind, mit Abstand den größten Verbraucher darstellt. Als vorteilhafte Ausführungsform für das Pufferregister ist ein synchron mit der Abtastung getaktetes Schieberegister vorgesehen. Der Leistungsverbrauch für das Register kann mit derzeit erhältlichen Bauteilen bis in den µW-Bereich gedrückt werden.

Vorteilhafterweise wird als Auswerteeinheit ein Mikroprozessor eingesetzt. Wenngleich auch diese Bausteine als stromsparend angesehen werden können, zeigt im in Frage stehenden Anwendungsfall ein Vergleich der Leistungsaufnahme eines Mikroprozessors mit größenordnungsmäßig 100 mA im Vergleich zu einem schmalbandigen Eingangsteil mit etwa 3 mA Stromaufnahme und dem bereits angeführten Schieberegister die Schwachstelle beim Leistungsverbrauch eines derartigen Empfängers.

Zur digitalen Verarbeitung des analog empfangenen Signals wird dieses vorteilhafterweise nach der Abtastung und vor der Einspeicherung in das Register in einem Analog/Digital-Wandler umgesetzt. Für die Steuerung der Abtast- und Speicherzyklen sowie des Arbeitszyklus der Auswerteeinheit kann ein gemeinsamer Taktimpulsgenerator verwendet werden, dessen Pulsfolge für den Start der Auswerteeinheit im Verhältnis 1 : (M-N+1) herabgesetzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen noch veranschaulicht. Die Schmalbandigkeit des Signals kann bei einigen Anwendungsfällen so weit gehen, daß sich beispielsweise bei PCM-codierten Nachrichten eine Übertragungsgeschwindigkeit von <1 Baud ergibt. Das Signal wird über die Antenne 1 des Empfängers empfangen und dem schmalbandig ausgeführten Eingangsteil 2 zugeführt (Fig. 1). Im Eingangsteil, welches dauernd in Betrieb ist, wird das Empfangssignal analog verarbeitet und demoduliert. Das Ausgangssignal des Eingangsteils wird in einer Abtastschaltung 3 in regelmäßigen Zeitabständen Δt abgetastet. Die Abtastwerte werden über den Analog/Digital-Wandler 4 in ein Schieberegister als Pufferregister 5 eingespeichert. Die Abtastung und die Taktung des Schieberegisters werden durch den gemeinsamen Taktimpulsgenerator 7 gesteuert. Die Pulsfrequenz des Generators 7 wird in einem Zähler 8 im Verhältnis 1 : (M-N+1) geteilt und die herabgesetzte Frequenz wird zum Start der Arbeitszyklen der Auswerteeinheit 6 herangezogen. Die Auswerteeinheit 6 steht mit dem Schieberegister 5 in Verbindung und überprüft bei jedem Arbeitszyklus den gesamten Registerinhalt auf das Vorhandensein einer Kennung. Wird von der Auswerteeinheit die Kennung festgestellt, so wird ein entsprechendes Signal abgegeben, welches beispielsweise die Ausführung eines vorprogrammierten Befehls, die Rückmeldung von Daten o. ä. veranlaßt.

Fig. 2 zeigt das Verhältnis des Abtasttaktes zur Folge der Auswertezyklen. In regelmäßigen Zeitabständen Δt gibt der Impulsgenerator einen Impuls zur Abtastung des analogen und demodulierten Signals auf die Abtastschaltung. Im Zähler 8 wird diese Pulsfrequenz herabgeteilt, im vorliegenden Beispiel im Verhältnis 1 : 5, d. h. daß bei diesem Beispiel das Register 5 vier Plätze mehr hat als sich Abtastwerte bei Abtastung der Kennung ergeben. Die Größenordnung von eingesetzten Codes liegen in der Größenordnung zwischen 50 und 100 Abtastwerten für die Kennung. Ein günstiges Verhältnis der Werte M und N liegt bei etwa doppelt so vielen Speicherplätzen wie sich Abtastwerte für die Kennung ergeben. Bei der Optimierung des Verhältnisses M : N ist noch zu berücksichtigen, daß mit größer werdendem Speicher auch die Auswertung des Speicherinhalts komplexer wird. Mit dieser geteilten Frequenz werden die Arbeitszyklen der Auswerteeinheit gestartet. Die Dauer T eines solchen Arbeitszyklus ist kleiner als der Abstand zweier Abtastimpulse.

Claims (7)

1. Funkempfänger mit Einrichtungen zum Erkennen einer vorbekannten Kennung in einem Empfangssignal, mit Mitteln zur Abtastung des Empfangssignals mit einer Abtastfolgezeit Δt, einem Taktimpulsgenerator und Zähler zur Teilung seiner Pulsfrequenz, einem durch den Taktimpulsgenerator getakteten Pufferregister zur Aufnahme von Abtastwerten und einer Auswerteeinheit zur Überprüfung der im Pufferregister gespeicherten Abtastwerte auf das Vorliegen der bekannten Kennung, wobei sich bei der Abtastung der Kennung N Abtastwerte ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß das Pufferregister (5) mehr als N Speicherplätze aufweist, daß die Abtastung durch eine vor dem Pufferregister (5) angeordnete Abtastschaltung (3) vorgenommen ist, daß die durch den Zähler (8) geteilte Pulsfrequenz zum Auslösen von in Zeitabständen τ, die ein Mehrfaches der Abtastfolgezeit Δt betragen, durchzuführenden Arbeitszyklen der Auswerteeinheit (6) herangezogen ist, und daß die Überprüfung des gesamten Pufferregisters auf das Vorliegen einer Kennung in diesen Arbeitszyklen erfolgt.

2. Funkempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch ist wie die Bandbreite des Empfangssignals.

3. Funkempfänger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei M Speicherplätzen (M<N) des Pufferregisters (5) die Zeitabstände τ das (M-N+1)-fache der Abtasttaktfolgezeit Δt betragen.

4. Funkempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfolgezeit Δt größer ist als die Zeit T für einen Arbeitszyklus der Auswerteeinrichtung.

5. Funkempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Pufferregister (5) ein synchron mit der Abtastschaltung getaktetes Schieberegister vorgesehen ist.

6. Funkempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (6) ein Mikroprozessor ist.

7. Funkempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einen A/D-Wandler (4) zwischen der Abtastschaltung (3) und dem Pufferregister (5).