DE4020191C2 - Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals und Anordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Phasen-
und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersig
nals und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
Im Digitalmobilfunk-Telefonnetz (D-Netz), bei dem zur Übertragung
von Informationssignalen im wesentlichen eine Quadraturphasenmo
dulation eines Trägersignals zur Anwendung kommt, ist bei kohären
tem Empfang eine hohe Präzision in der Trägerversorgung erfor
derlich. Dabei werden die Träger- bzw. Oszillatorfrequenzen auf
Sende- und Empfangsseite für die zahlreichen Funkkanäle üblicher
weise durch Synthesizer-Phasenregelkreise (PLL) realisiert. Die
so erzeugten Frequenzen laufen im Sender und im Empfänger frei.
Die Synthesizer-Phasenregelkreise orientieren sich an lokalen
Quarzoszillatoren, deren Frequenzgenauigkeit in den meisten Fäl
len nicht ausreicht. Es gibt deshalb im System spezielle abruf
bare Bursts zur Messung der Frequenzdrift zwischen den Oszilla
toren auf Sende- und Empfangsseite. Aufgrund der Burst-Struktur
enthalten die Empfänger keine spezielle Phasenregelkreise zur
kohärenten Trägerrückgewinnung.
Üblicherweise wird durch Ausnutzen der Bursts die Phasendrift
über einen Phasenvergleicher detektiert. Zur Beseitigung der
Phasendrift wird nun abhängig von der vom Phasenvergleicher
erkannten Phasendrift der Quarz-Referenzoszillator durch einen
langsamen Phasenregelkreis, einen sogenannten long-Loop-PLL,
nachgestellt. Dies bringt jedoch folgende Nachteile mit sich:
- - Der an sich konstante Quarz-Referenzoszillator muß als steuer barer Oszillator aufgebaut sein. Hierdurch leidet jedoch die Langzeitfrequenzkonstanz des Referenzoszillators.
- - Das Steuersignal für den steuerbaren Oszillator muß in rela tiv langen Intervallen zwischen den Bursts hochpräzise ge speichert sein.
- - Nach diesem Verfahren aufgebaute Systeme weisen eine relativ große Einschwingzeit auf.
- - Bei der Durchführung des bekannten Verfahrens ist ein erheb licher Schaltungsaufwand notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs
genannten Art und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
anzugeben, bei dem diese Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1
bzw. durch eine Anordnung gemäß Patentanspruch 3 gelöst. Aus
gestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind
in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der einzigen Figur
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu
tert.
Die zu übertragenden Informationen sind durch zwei zueinander
um 90° phasenverschobene, ansonsten identische, also orthogonale
Informationssignale is und ic gegeben. Die beiden Informations
signale is und ic werden einem Quadraturmodulator zugeführt, der
aus zwei Multiplizierern M1 und M2 sowie einem Addierer A1 be
steht. An die Eingänge der beiden Multiplizierer M1 und M2 ist
zum einen das Informationssignal is bzw. ic und zum anderen je
weils ein Teilsignal ms bzw. mc angelegt. Die Teilsignale ms
und mc sind die orthogonalen Komponenten eines durch einen Oszil
lator OC1 erzeugten Trägersignals. Die Ausgangssignale der beiden
Multiplizierer M1 und M2 werden mittels des Addierers A1 auf
addiert, dessen Ausgangssignal das quadraturphasenmodulierte
Trägersignal tr bildet. Die Multiplizierer M1 und M2, der Addie
rer A1 sowie der Oszillator OC1 sind als Sender T vorgesehen.
Das vom Sender abgegebene quadraturphasenmodulierte Trägersignal
tr wird einem Empfänger R zugeführt. Dieser weist zur Demodulation
zwei Multiplizierer M5 und M6 sowie zwei Tiefpässe L1 und L2 auf.
Den beiden Multiplizierern M5 und M6 wird jeweils das quadratur
phasenmodulierte Trägersignal tr und zum anderen ein Teilsignal
ds bzw. dc angelegt. Die Teilsignale ds und dc bilden wiederum
orthogonale Komponenten eines von einem Oszillator OC2 abgegebe
nen Signals. Den Multiplizierern M5 und M6 ist jeweils einer der
Tiefpässe L1 und L2 nachgeschaltet.
Zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern, beispielsweise
durch Frequenzdriften der Oszillatoren OC1 und OC2 sowie einer
generellen Phasenverschiebung zwischen den Signalen beider Oszil
latoren OC1 und OC2 hervorgerufen, werden Phasenunterschiede
durch eine Auswerteschaltung CC1 detektiert. Als Detektionsprin
zipien sei hier stellvertretend ein beispielsweise bei Phasen
regelkreisen üblicher Phasenvergleicher oder Anordnungen, die
nach bekannten Probiermethoden unter Ausnutzung eines fehlerer
kennenden Codes arbeiten, genannt. Die Auswerteschaltung CC1
spricht beispielsweise bevorzugt nur auf die Bursts an. Beim ge
zeigten Ausführungsbeispiel ist die Auswerteschaltung CC1 zum
einen mit dem quadraturphasenmodulierten Trägersignal tr und ei
nem Signal des Oscillators OC2, das beispielsweise gleich einem
der Teilsignale ds oder dc sein kann, beaufschlagt. Die Auswerte
schaltung CC1 erzeugt vier Steuersignale k1, k2, k3 und k4, die
jeweils an den Eingang je eines Multiplizierers M7, M8, M9 bzw. M10
angelegt sind. Der jeweils andere Eingang der Multiplizierer M7,
M8 ist mit dem Ausgang des Tiefpasses L1 und der jeweils andere
Eingang der Multiplizierer M9 und M10 mit dem Ausgang des Tief
passes L2 verbunden. An den Ausgängen der Multiplizierer M7 bis
M10 liegen Korrektursignale an, wobei das Korrektursignal am
Ausgang des Multiplizierers M9 von dem Korrektursignal am Ausgang
des Multiplizierers M7 mittels eines Subtrahierers S2 subtrahiert
wird. Die Korrektursignale an den Ausgängen der Multiplizierer M9
und M10 werden durch einen Addierer A2 aufsummiert. An den Aus
gängen des Summierers S2 und des Addierers A2 erscheinen die de
modulierten und in der Phase korrigierten Ausgangssignale is' und
ic'.
Neben diesem Phasenfehler, der zwischen den Signalen des Oszilla
tors OC1 und des Oscillators OC2 der bei unterschiedlicher Pha
sen- und/oder Frequenzlage beider auftritt, ergeben sich auf
Empfängerseite Probleme bei der Demodulation, wenn die Teilsig
nale mc und ms, also die orthonogalen Komponenten des Trägersig
nals, nur in etwa orthogonal sind, d. h. eine Phasenverschiebung
ungleich 90° auftritt. Dieser Orthogonalitätsphasenfehler wird er
heblich reduziert, wenn in Weiterbildung der Erfindung eines der
beiden Informationssignale is und ic, nämlich beispielsweise das
Informationssignal is, mit einem fünften Steuersignal k5 multi
pliziert wird und wenn vom anderen Informationssignal ic das mit
dem fünften Steuersignal k5 und einem sechsten Steuersignal k6
multiplizierte Informationssignal is subtrahiert wird. Dies er
folgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit den Multiplizie
rern M3 und M4 sowie dem Subtrahierer S1. Das Informationssignal
is ist dabei auf einen Eingang des Multiplizierers M3 geführt,
an dessen anderen Eingang das Steuersignal k5 angelegt ist. Der
Ausgang des Multiplizierers M3 führt nun zum einen auf einen
Eingang des Multiplizierers M1 und zum anderen auf einen Eingang
des Multiplizierers M4. Dessen anderer Eingang wiederum ist mit
dem Steuersignal k6 belegt. Mittels des Subtrahierers S1 wird
von dem Informationssignal ic das Ausgangssignal des Multipli
zierers M4 subtrahiert. An den Ausgang des Subtrahierers S1 ist
ein Eingang des Multiplizierers M2 angeschlossen. Die Steuersig
nale k5 und k6 werden durch eine Auswerteschaltung CC2 erzeugt,
an deren Eingängen die Teilsignale mc und ms anliegen. Die Aus
werteschaltung CC2 ist beispielsweise wiederum als Phasenver
gleicher ausgeführt.
Aus der gewonnenen Phasendifferenz gewinnt die Auswerteschaltung
CC2 die Steuersignale k5 und k6, indem sie für das Steuersignal
k5 den Kehrwert des Kosinus der ermittelten Phasendifferenz und
damit des Orthogonalitätsphasenfehlers und das Steuersignal k6
aus dem Sinus dieses Orthogonalitätsphasenfehlers bildet.
Die Auswerteschaltung CC1 auf Empfängerseite ermittelt die Pha
sendifferenz zwischen den Signalen des Oszillators OC1 und OC2,
auch Kohärenzphasenfehler genannt, und gewinnt daraus die Steuer
signale k1 bis k4, indem sie für die Steuersignale k1 und k4 den
Kosinus und für die Steuersignale k2 und k3 den Sinus des Kohe
renzphasenfehlers bildet. Die in dem Ausführungsbeispiel Sende-
und Empfangseinheiten T, R können ganz oder teilweise sowohl ana
log als auch digital ausgeführt werden. Wie gezeigt wurde, ist
der schaltungstechnische Aufwand dabei insgesamt sehr gering.
Außerdem ist zur Kompensation nur eine geringe Einschwingzeit
erforderlich.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß ein Vertauschen jeweils
zweier orthogonaler Signale auf Sende- und Empfangsseite unter
einander möglich ist.
Claims (4)
1. Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern
eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals,
bei dem empfangsseitig der Phasenfehler des Trägersignals detek tiert wird,
bei dem empfangsseitig zwei durch Quadraturphasendemodulation aus dem quadraturphasenmodulierten Trägersignal hervorgehende orthogonale Teilsignale jeweils zum einen mit einem ersten bzw. vierten Steuersignal (k1, k4) ein erstes bzw. viertes Korrektur signal bildend und zum anderen mit einem zweiten bzw. dritten Steuersignal (k2, k3) ein zweites bzw. drittes Korrektursignal bildend multipliziert werden,
bei dem vom ersten das zweite Korrektursignal ein erstes Aus gangssignal (is') bildend subtrahiert sowie ein drittes und ein viertes Korrektursignal ein zweites Ausgangssignal (ic') bildend miteinander addiert werden, und
bei dem das erste und vierte Steuersignal (k1, k4) gleich dem Kosinus des Phasenfehlers (QD) und das zweite und dritte Steuer signal (k2, k3) gleich dem Sinus des Phasenfehlers (QD) ist.
bei dem empfangsseitig der Phasenfehler des Trägersignals detek tiert wird,
bei dem empfangsseitig zwei durch Quadraturphasendemodulation aus dem quadraturphasenmodulierten Trägersignal hervorgehende orthogonale Teilsignale jeweils zum einen mit einem ersten bzw. vierten Steuersignal (k1, k4) ein erstes bzw. viertes Korrektur signal bildend und zum anderen mit einem zweiten bzw. dritten Steuersignal (k2, k3) ein zweites bzw. drittes Korrektursignal bildend multipliziert werden,
bei dem vom ersten das zweite Korrektursignal ein erstes Aus gangssignal (is') bildend subtrahiert sowie ein drittes und ein viertes Korrektursignal ein zweites Ausgangssignal (ic') bildend miteinander addiert werden, und
bei dem das erste und vierte Steuersignal (k1, k4) gleich dem Kosinus des Phasenfehlers (QD) und das zweite und dritte Steuer signal (k2, k3) gleich dem Sinus des Phasenfehlers (QD) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß senderseitig ein Trägerorthogonalitätsphasenfehler bei der Quadraturphasenmodulation detektiert wird,
daß eines von zwei orthogonalen, zur Modulation des Trägersig nals vorgesehenen Informationssignalen (is, ic) mit einem fünften Steuersignal (k5) multipliziert wird,
daß vom anderen Informationssignal (ic) das mit dem fünften Steuersignal (k5) und einem sechsten Steuersignal (k6) multi plizierte eine Informationssignal (is) subtrahiert wird,
daß das fünfte Steuersignal (k5) gleich dem Kehrwert des Kosinus des Orthogonalitätsphasenfehlers ist, und
daß das sechste Steuersignal (k6) gleich dem Sinus des Orthogo nalitätsphasenfehlers ist.
daß senderseitig ein Trägerorthogonalitätsphasenfehler bei der Quadraturphasenmodulation detektiert wird,
daß eines von zwei orthogonalen, zur Modulation des Trägersig nals vorgesehenen Informationssignalen (is, ic) mit einem fünften Steuersignal (k5) multipliziert wird,
daß vom anderen Informationssignal (ic) das mit dem fünften Steuersignal (k5) und einem sechsten Steuersignal (k6) multi plizierte eine Informationssignal (is) subtrahiert wird,
daß das fünfte Steuersignal (k5) gleich dem Kehrwert des Kosinus des Orthogonalitätsphasenfehlers ist, und
daß das sechste Steuersignal (k6) gleich dem Sinus des Orthogo nalitätsphasenfehlers ist.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Auswerteschaltung (CC1) zur Phasenfehlerdetektion, an die das quadraturphasenmodulierte Trägersignal (tr) angelegt ist,
vier Multiplizierer (M7, M8, M9, M10) zur Multiplikation mit jeweils einem Steuersignal (k1, k2, k3, k4), an deren Ausgängen die Korrektursignale anliegen,
mit einem Subtrahierer (S2) zur Subtraktion von erstem und drit tem Korrektursignal, an dessen Ausgang das erste Ausgangssignal (is') anliegt, und
mit einem Addierer (A2) zur Addition von zweitem und viertem Korrektursignal, an dessen Ausgang das zweite Ausgangssignal (ic') anliegt.
eine Auswerteschaltung (CC1) zur Phasenfehlerdetektion, an die das quadraturphasenmodulierte Trägersignal (tr) angelegt ist,
vier Multiplizierer (M7, M8, M9, M10) zur Multiplikation mit jeweils einem Steuersignal (k1, k2, k3, k4), an deren Ausgängen die Korrektursignale anliegen,
mit einem Subtrahierer (S2) zur Subtraktion von erstem und drit tem Korrektursignal, an dessen Ausgang das erste Ausgangssignal (is') anliegt, und
mit einem Addierer (A2) zur Addition von zweitem und viertem Korrektursignal, an dessen Ausgang das zweite Ausgangssignal (ic') anliegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3,
gekennzeichnet
durch zwei weitere, in Reihe geschaltete Multiplizierer (M3, M4) zur Multiplikation mit fünftem und sechstem Steuersignal (k5, k6), wobei ein Multiplizierer (M3) mit einem der Informationssignale (is) beaufschlagt ist und ein zur Modulation des Trägersignals vorgesehenes Signal abgibt, und
durch einen Subtrahierer (S2), an dessen Eingänge das andere In formationssignal (ic) und das Ausgangssignal des anderen Multi plizierers (M4) angelegt sind und der ein anderes zur Modulation des Trägersignals vorgesehenes Signal abgibt.
durch zwei weitere, in Reihe geschaltete Multiplizierer (M3, M4) zur Multiplikation mit fünftem und sechstem Steuersignal (k5, k6), wobei ein Multiplizierer (M3) mit einem der Informationssignale (is) beaufschlagt ist und ein zur Modulation des Trägersignals vorgesehenes Signal abgibt, und
durch einen Subtrahierer (S2), an dessen Eingänge das andere In formationssignal (ic) und das Ausgangssignal des anderen Multi plizierers (M4) angelegt sind und der ein anderes zur Modulation des Trägersignals vorgesehenes Signal abgibt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904020191 DE4020191C2 (de) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE19904020191 DE4020191C2 (de) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
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DE4020191A1 DE4020191A1 (de) | 1992-01-02 |
DE4020191C2 true DE4020191C2 (de) | 1998-09-10 |
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DE19904020191 Expired - Fee Related DE4020191C2 (de) | 1990-06-25 | 1990-06-25 | Verfahren zur Kompensation von Phasen- und Frequenzfehlern eines quadraturphasenmodulierten Trägersignals und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE19639309B4 (de) * | 1996-09-25 | 2013-12-05 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Bestimmen der zeitlichen Lage einer Synchronisationsfolge in einem empfangenen Datenstrom mittels Rahmensynchronisation |
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1990
- 1990-06-25 DE DE19904020191 patent/DE4020191C2/de not_active Expired - Fee Related
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