-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen drahtlosen Empfänger und insbesondere auf die
Eliminierung der Frequenzdifferenz zwischen der lokalen Frequenz
des Empfängers
und derjenigen des empfangenen Signals, die normalerweise bei Signalen
beobachtet wird, die von einem drahtlosen Empfänger empfangen werden. Zum
Beispiel müssen
beim BlueTooth-Standard die Empfänger
fähig sein,
große
Frequenzdifferenzen zu handhaben. In einem drahtlosen System, das
einen Sender enthält,
der mit dem Empfänger
kommuniziert, besteht im Allgemeinen eine Differenz zwischen der
Frequenz des Senders und der Frequenz, bei der der lokale Oszillator
des Empfängers
arbeitet, welche als Referenzfrequenz bezeichnet wird. Diese Frequenzdifferenz äußert sich
als eine Differenzspannung am Ausgang des Demodulators des Empfängers. Es
gibt bereits Verfahren zum Schätzen
der Differenzspannung anhand einer Analyse des demodulierten Signals über eine
bestimmte Zeitperiode und anschließendes Eliminieren der Differenzspannung
aus dem Signal, oder Verfahren, die diese Spannungsdifferenz verwenden,
um den lokalen Oszillator in einer automatischen Frequenzregelschleife
(AFC-Schleife) einzustellen. Drahtlose Empfänger des Standes der Technik,
die bei einer sogenannten Referenzoszillationsfrequenz arbeiten,
die mittels eines sogenannten Referenzwertes gesteuert wird, enthalten
daher Demodulationsmittel zum Demodulieren des empfangenen Signals,
Mittel zum Schätzen
eines Mittelwertes des demodulierten Signals, Mittel zum Korrigieren
des Mittelwertes des demodulierten Signals auf den Referenzwert,
und Entscheidungsmittel zum Bestimmen der Binärwerte, die vom empfangenen
Signal angenommen werden.
-
Die
Funktion der Korrektur des Mittelwertes des demodulierten Signals
mittels einer automatischen Frequenzregelschleife ist daher bekannt.
Innerhalb dieser Schleife können
die Schätzmittel
zum Schätzen
der Spannungsdifferenz z. B. darin bestehen, das demodulierte Signal über ein
Tiefpassfilter mit einem schmalen Durchlassband zu leiten, das das
Nutzsignal eliminiert und die kontinuierliche Komponente bewahrt
(siehe z. B. Dokument
DE
199 21 805 A ).
-
Die
Erfindung bezieht sich auf die folgenden Betrachtungen:
Die
Wahl des Durchlassbandes für
das Tiefpassfilter ist ein Kompromiss; mit einem schmalen Durchlassband ist
dieses Verfahren bei der Schätzung
der kontinuierlichen Komponente langsam, wobei dann, wenn das Durchlassband
erweitert wird, um die Geschwindigkeit der Operation zu erhöhen, die
Schätzung
der kontinuierlichen Komponente durch Komponenten des durch das
Filter gelangenden Signals beeinträchtigt werden kann. Der Nachteil
eines langsamen Verfahrens ist, dass ein langer Abschnitt des Signals
erforderlich ist, um die Spannungsdifferenz vor dem Empfang der
Nutzinformationen zu schätzen,
wobei dies einen Zeitverlust oder einen Genauigkeitsverlust bei
der Erfassung für
jeden Beginn eines Empfangsbereiches bewirkt. Der Nachteil einer
schnelleren, jedoch stärker
beeinträchtigten
Schätzung
ist, dass mit dem Verfahren der Eliminierung der Differenzspannung
in das empfangene Signal Fehler eingeschleppt werden.
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist, zu ermöglichen, einen Empfänger für Signale
zu erhalten, die über
ein drahtloses Netz und im Allgemeinen mittels Empfangsbereichen
empfangen werden, der nicht die obenbeschriebenen Nachteile des
Standes der Technik aufweist.
-
Zu
diesem Zweck ist ein drahtloser Empfänger gemäß dem einleitenden Absatz gemäß der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass die Schätzmittel
erste Mittel zur schnelleren Extraktion eines ersten Mittelwertes
des demodulierten Signals enthalten, der im Entscheidungsmittel
für eine
erste Zeitperiode verwendet wird, sowie zweite Mittel zur langsamen
Extraktion eines zweiten Mittelwertes des demodulierten Signals,
der im Korrekturmittel und für
eine zweite Zeitperiode im Entscheidungsmittel verwendet wird (Anspruch
1).
-
Die
zwei Arten von Mitteln zum Schätzen
des Mittelwertes sind komplementär
und ermöglichen,
nicht entweder ein langsames System, in welchem ein langer Abschnitt
des Signals für
die Schätzung
des Mittelwertes erforderlich ist, oder Fehler zu erhalten, die
durch eine fehlerhafte Schätzung
des Mittelwertes des Signals in das Signal eingeschleppt werden.
Die erhaltene Signalempfangsschaltung kombiniert daher langsame und
schnelle Schätzungen
der Frequenz, um somit gleichzeitig eine genaue Korrektur der Frequenz
und eine gute Emp findlichkeit des Empfängers vom Beginn des Empfangsbereiches
an zu erreichen.
-
In
einer bestimmten Ausführungsform
der Erfindung verwenden die Mittel zur Korrektur des Mittelwertes
des demodulierten Signals eine Frequenzkorrekturschleife. Das Prinzip
der automatischen Frequenzregelung ist für analoge Daten und für digitale
Daten bekannt.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
enthalten die ersten Schätzmittel
Mittel zum Bewerten des minimalen Wertes und des maximalen Wertes
des empfangenen Signals, und somit zum Schätzen des Mittelwertes des Signals
beim Medianwert zwischen diesen zwei Werten. Eine solche Schätzung ist
sehr schnell. Jedoch leidet sie unter einer relativen Ungenauigkeit
(z. B., wenn eine Reihe aufeinanderfolgender Einsen oder Nullen
im Signal vorhanden ist). Diese Schätzung könnte für das gesamte Signal verwendet
werden, jedoch könnte
hierdurch die Genauigkeit der Entscheidungsmittel beeinträchtigt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht daher das empfangene Signal aus einem Synchronisations-
und Steuerabschnitt und anschließend einem Datenabschnitt,
wobei die erste Periode die Periode nicht überschreitet, die für den Empfang
der Synchronisations- und Steuerabschnitte erforderlich ist.
-
Die
Erfindung kann in einem beliebigen Empfänger implementiert werden,
der mit einem drahtlosen Netz arbeitet, in welchem signifikante
Frequenzdifferenzen auftreten können.
BlueTooth, DECT und vergleichbare Techniken, sowie jede andere Technik,
die die obenbeschriebenen Eigenschaften aufweist, sind somit betroffen.
-
Das
Prinzip gemäß der Erfindung
kann ebenso gut für
digitale Daten als auch für
analoge Daten verwendet werden.
-
Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine integrierte Schaltung gemäß Anspruch
6, in der sich ein Empfänger
gemäß der Erfindung
befindet.
-
Die
Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Empfangen und
Verarbeiten von Signalen, die von einem drahtlosen Netz empfangen
werden, gemäß Anspruch
7.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf Beispiele von Ausführungsformen
genauer beschrieben, die in den Zeichnungen gezeigt sind, wobei
jedoch die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
-
1 ist
ein Blockdiagramm eines Empfängers
gemäß der Erfindung.
-
2 ist
ein Blockdiagramm eines allgemeinen Prinzips einer automatischen
Frequenzregelschleife.
-
3 ist
ein Beispiel einer Ausführungsform
für einen
Verstärker,
der innerhalb einer Frequenzregelschleife implementiert ist.
-
4 ist
ein Funktionsdiagramm eines Empfängers
gemäß der Erfindung
und gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform.
-
5 ist
ein Zeitdiagramm für
die Steuerung der verschiedenen Elemente der Erfindung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung.
-
6 zeigt
das Ergebnis der Frequenzkorrektur, die mit der Implementierung
der Erfindung erreicht wird, mittels einer Menge von Kurven, die
Spannungen an verschiedenen Punkten in der Schaltung der 4 repräsentieren.
-
Im
Folgenden beziehen sich Kennzeichen auf die Bezugszeichen. Ähnliche
Elemente sind in allen Figuren mit identischen Buchstaben gekennzeichnet.
Mehrere ähnliche
Elemente können
in einer einzigen Figur erscheinen. In diesem Fall ist an das Buchstaben
umfassende Referenzzeichen eine Zahl oder ein Anhang angehängt, um ähnliche
Elemente zu unterscheiden. Die Zahl oder der Anhang können der
Bequemlichkeit halber weggelassen sein. Dies gilt auch für die Beschreibung
und die Ansprüche.
-
Die
folgende Beschreibung wird so präsentiert,
dass sie einem Fachmann ermöglicht,
die Erfindung zu implementieren und zu nutzen. Diese Beschreibung
wird im Zusammenhang der Patentanmeldung und ihrer Anforderungen
bereitgestellt. Verschiedene Alternativen der bevorzugten Ausführungsform
sind für
Fachleute offensichtlich, wobei die generischen Prinzipien der Erfindung,
die hier offenbart sind, auf andere Implementierungen angewendet
werden können.
-
Die
vorliegende Erfindung soll daher nicht auf die beschriebene Ausführungsform
beschränkt
sein, sondern den breitesten Umfang gemäß den im Folgenden beschriebenen
Prinzipien und Eigenschaften aufweisen.
-
1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Empfängers
gemäß der Erfindung.
Dies Figur zeigt Mittel zum Durchführen verschiedener Funktionen,
die für
die Implementierung der Erfindung erforderlich sind. Diese Funktionen
sind Schritte in einem Empfangsverfahren gemäß der Erfindung. Ein Empfänger gemäß der Erfindung
empfängt
Signale S von einem drahtlosen Netz. Der Empfänger enthält nicht gezeigte Empfangsmittel, die
z. B. eine Antenne umfassen können.
Der Empfänger
arbeitet bei einer sogenannten Referenzoszillationsfrequenz, wobei
die Oszillationsfrequenz mittels eines sogenannten Referenzwertes
Vref gesteuert wird. Dieser Referenzwert ist im Allgemeinen eine
Spannung. Ein Empfänger
gemäß der Erfindung
enthält
Demodulationsmittel DEMO zum Demodulieren des empfangenen Signals
S, Mittel EST zum Schätzen
des Mittelwertes MV des demodulierten Signals SD, Mittel COR zum
Korrigieren des Mittelwertes MV des demodulierten Signals SD auf
den Referenzwert Vref, und Entscheidungsmittel DEC zum Bestimmen
der Binärwerte,
die vom empfangenen Signal S angenommen werden. Gemäß der Erfindung
enthalten die Mittel EST zum Schätzen des
Mittelwertes des empfangenen Signals erste Mittel ESTA zur schnellen
Extraktion eines ersten Mittelwertes MVA des demodulierten Signals
SD, der im Entscheidungsmittel DEC während einer ersten Zeitperiode verwendet
wird, und zweite Mittel ESTB zur langsamen Extraktion eines Mittelwertes
MVB des demodulierten Signals SD, der im Korrekturmittel OCR und
während
einer zweiten Zeitperiode im Entscheidungsmittel DEC verwendet wird.
Die vom Empfänger
gemäß der Erfindung
manipulierten Daten können
digital oder analog sein. Im Folgenden wird eine Anwendung der Erfindung
auf eine analoge Verarbeitung digitaler Daten präsentiert. Ein Mittel zum Schätzen des Mittelwertes
wird dann ein Mittel sein, das zur Verarbeitung der analogen Daten
gedacht ist. Digitale Mittel zum Schätzen digitaler Daten können ebenfalls
verwendet werden, ohne Beeinträchtigung
des Prinzips der Erfindung.
-
In
einer besonderen Ausführungsform,
und gemäß dem, was
in 1 dargestellt ist, sind die Mittel OCR zum Korrigieren
des Mittelwertes MV des demodulierten Signals SD auf dem Demodulator
DEMO schleifenförmig
angeordnet, so dass etwas gebildet wird, was allgemein als Frequenzkorrekturschleife
bezeichnet wird. Eine solche Schleife ist unter dem Ausdruck automatische
Frequenzregelung allgemein bekannt. 2 zeigt
ein Blockdiagramm des allgemeinen Prinzips der automatischen Frequenzregelschleife.
Die Funktion einer solchen Frequenzregelschleife ist zweifach. Sie
hält die
Frequenz fIF konstant, unabhängig
von der Frequenzdifferenz im empfangenen Signal. Ferner kompensiert
sie irgendwelche Schwankungen im Verfahren und in der Temperatur
durch automatisches Modifizieren der Frequenz fIF in Richtung zur
Mittelfrequenz des Demodulators. Dies wird erreicht durch Zurückführen der
Informationen über
die Mittelfrequenz fIF zum lokalen Oszillator VCO des Empfängers, so
dass die Einstellung der lokalen Frequenz fVCO desselben automatisch stattfindet.
Das Ausgangssignal des Demodulators DEMO wird in einem Tiefpassfilter
FIL gefiltert, um den Mittelwert der Signalfrequenz zu extrahieren.
Dieses Filter FIL bildet daher das Mittel ESTB der langsamen Schätzung des
Mittelwertes MVB des demodulierten Signals SD. Ein Beispiel für ein solches
Filter wird mit Bezug auf 4 beschrieben.
Der Mittelwert MVB wird anschließend mit einem Referenzwert
Vref verglichen. Dies erzeugt z. B. ein Fehlersignal. Diese Informationen
werden verstärkt
und an einen Steuereingang des lokalen Oszillators VCO angelegt.
Dies führt
zu einer Änderung
der Frequenz des VCO, die tendenziell die Frequenzdifferenz zwischen
dem Signal und der lokale Oszillation aufhebt.
-
Genauer
wird angenommen, dass der Demodulator eine lineare Antwort in der
folgenden Form aufweist: SD = Vc – Kd(fIF – fC)wobei
Vc die Ausgangsspannung ist, wenn fIF gleich fC ist, und Kd der
Demodulatorgewinn ist. Eine Spannung SD ist daher am Ausgang des
Demodulators verfügbar.
Dem Demodulator DEMO folgt das Mittel ESTB zur Schätzung eines
Mittelwertes MVB des Signals SD. Dieses Schätzmittel ESTB umfasst vorteilhaft ein
Tiefpassfiltermittel FIL, wie oben gezeigt. Der Mittelwert MVB,
der erhalten wird, ist dann proportional zu der Frequenzdifferenz
zwischen den Frequenzen fIF und fc. Als Nächstes wird der Mittelwert
MVB mit einem Referenzwert verglichen, der im Allgemeinen eine Spannung
Vref ist, und mittels Verstärkungsmittel
AMP mit dem Gewinn A verstärkt
und dann dem lokalen Oszillator des Empfängers VCO zugeführt. Dies
ist im folgenden Ausdruck zusammengefasst: Vmod
= Vref + A(Vin – Vref)
-
Das
Ausgangssignal des Verstärkers
AMP wird an den lokalen Oszillator VCO angelegt, der bei der Frequenz
fIF arbeitet. Somit gilt: fVCO = fref + Km(Vmod – Vref)wobei
fref die Frequenz ist, wenn Vmod = Vref gilt, und Km der Modulationsgewinn
ist. Jede Frequenzdifferenz des Signals modifiziert daher die aktuelle
Frequenz fIF mit dem gleichen Wert, jedoch in einer entgegengesetzten
Richtung, und es gilt: fIF = fVCO – ΔfRF
-
Als
Nächstes
kann die Antwort des Systems auf eine Veränderung der Frequenz RF eine
Differenz der Trägerfrequenz
oder der Modulation selbst sein.
-
Unter
Verwendung der vorangehenden Gleichungen wird schließlich der
folgende Ausdruck erhalten:
-
Wenn
Vc = Vref gilt, wird die Gleichung vereinfacht zu:
-
Idealerweise
ist das System so konstruiert, dass fc = fref gilt. Mit anderen
Worten bedeutet dies, dass dann, wenn fIF = fref gilt, die Ausgangsspannung
Vc = Vref ist. Aufgrund von Schwankungen im Verfahren ist dies z.
B. möglicherweise
nicht der Fall. Wenn die Frequenzdifferenz des Signals ΔfRF gleich
0 ist, und wenn der Gewinn der Schleife KmAFKd sehr groß ist, zeigt
die Gleichung, dass die Schleife die Frequenz fIF in Richtung zu
fIF = fc neu zentriert.
-
Im
Fall einer Frequenzdifferenz im empfangenen Signal hält die Schleife
die Frequenz fIF nahe fc, da die Spannungsdifferenz um einen Faktor
1 + KmAFKd gedämpft
wird.
-
Die
Schleife muss irgendwelche langsamen Frequenzdrifts des empfangenen
Signals kompensieren, jedoch nicht auf dessen Modulation reagieren.
Dies wird erreicht durch Optimieren des Schleifenfilters.
-
Durch
Wählen
eines Filters erster Ordnung mit der Übertragungsfunktion:
wird für fc = fref erhalten:
wobei Gloop = KmAF(0)Kd der
statische Schleifengewinn ist.
-
Für ein empfangenes
Signal, das sich schnell ändert,
so dass
gilt, reagiert die Schleife
nicht, so dass die Modulation ohne Dämpfung in der Schleife übertragen
wird. Der Schleifenverstärker
muss eine hohe Eingangsimpedanz aufweisen, um für die am Schleifenfilterkondensator vorhandene
Spannung empfindlich zu sein. Sein Ausgang steuert die Abstimmung
des lokalen Oszillators VCO. Der Verstärker ist z. B. gemäß
3 mittels
eines Verstärkers
des Transkonduktanztyps mit Rückkopplungen
implementiert.
-
Der
Schleifenverstärker
kann in einen Gewinn-Term Gv und einen Rückführungsgewinn-Term β zerlegt
werden, wobei:
-
Der
Gewinn der geschlossenen Schleife ist:
-
In
der Anwendung ist z. B. ein Gewinn von etwa 20 erforderlich. Wenn
die Transkonduktanz ein Verstärker
mit einer Stufe ist, ist der Gewinn nicht sehr groß, wobei
der angepeilte Gewinn mit einer recht geringen Rückführung erreicht wird (Gvβ etwas größer als
1). Hiermit wurde die allgemeine Funktion einer automatischen Frequenzregelschleife
gezeigt. In der Anwendung auf einen Empfänger, der in einem drahtlosen
Netz arbeitet, wie z. B. ein BlueTooth-Empfänger,
sind Entscheidungsmittel DEC erforderlich, die bestimmen sollen, ob
das Signal einer Eins (1) oder einer Null (0) entspricht, d. h.
sie sollen einen Binärwert
des empfangenen Signals bestimmen. Die automatische Frequenzregelschleife
und die erwähnten
Entscheidungsmittel DEC erfordern eine Extraktion des Mittelwertes
des Signals, haben jedoch unterschiedliche Anforderungen bezüglich dieser
Extraktion. Für
die Entscheidungsmittel DEC muss die Extraktion während des
Beginns der Empfangsbereiche des Empfängers vor allem schnell sein.
Dieser Beginn der Empfangsbereiche entspricht im Allgemeinen einem
Zugangscode und Signalsynchronisations- und Fehlerkontrollsignalen.
Andererseits ist für
die Frequenzregelschleife dauerhaft eine langsame Extraktion erforderlich,
um eine Dämpfung
oder Auslöschung
der Modulation mittels der Frequenzregelschleife zu verhindern.
Während
des Beginns des Empfangsbereiches wird die Extraktion der kontinuierlichen
Komponenten vorzugsweise von ersten Mitteln zum Schätzen des
Mittelwertes ESTA durchgeführt.
Die Schleife kann somit einen niedrigen Gewinn (z. B. 6) aufweisen.
Die Perioden, während
denen die Extraktion von den verschiedenen Mitteln EST zur Schätzung des
Mittelwertes MV durchgeführt
wird, werden entsprechend den Eigenschaften der Signale ausgewählt, die
vom Empfänger
empfangen werden sollen. Gemäß 4 werden
diese Perioden durch Steuermittel gesteuert, die Schalter sind, die
entsprechend einem Zeitdiagramm gesteuert werden, wie z. B. in 5 offenbart
ist.
-
4 zeigt
eine vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung. Die in 1 dargestellten Mittel sind
genauer und im Zusammenhang mit der analogen Verarbeitung der Daten
wiederzufinden.
-
Gemäß 4 empfängt der
Empfänger
das Signal S in seinem Demodulator DEMO. Der Demodulator betätigt den
Schalter R_ON, um das System in einen Zustand des Datenempfangs
zu versetzen. Sobald die Demodulation durchgeführt worden ist, wird das demodulierte
Signal SD als Eingabe den zwei Arten von Mitteln ESTA und ESTB zum
Schätzen
des Mittelwertes MVA bzw. MVB zugeführt. Die ersten Mittel ESTA,
die schnell sind, führen
z. B. eine Bewertung der minimalen und maximalen Werte des Signals
durch, und nehmen anschließend
den Medianwert zwischen diesen zwei Werten als Mittelwert des demodulierten
Signals SD. Eine Implementierung einer solchen Bewertung ist in 4 gezeigt.
Die Bewertung der Extremwerte eines Signals und die Berechnung des
Medianwertes, wie insbesondere in 4 beschrieben
ist, sind im Stand der Technik wohlbekannt und werden daher nicht
weiter beschrieben. Die zweiten Schätzmittel ESTB umfassen z. B.
nach 4 ein Tiefpassfilter R2C1. Der Wert des Kondensators
C1 wird anhand eines Kompromisses für die Zeitkonstante des RC-Filters,
der als ESTB bezeichnet wird, ausgewählt. Dieser Wert ist im Allgemeinen
hoch, wobei der Kondensator daher extern ist. Die Zeitkonstante
muss recht lang sein, um eine gute Schätzung des Mittelwertes des
Ausgangssignals des Demodulators zu erhalten, jedoch recht kurz,
um sicherzustellen, dass sich der Pegel des Filterausgangs am Ende
des Zugangscodes bereits nahe an seinem Endwert befindet, wenn der
Referenzeingang des Entscheidungsmittels auf den Ausgang des langsamen
RC-Filters geschaltet wird. Es ist bemerkenswert, dass die Erfindung
ermöglicht,
nur einen externen Kondensator in der Schaltung vorzusehen, was
eine Einsparung an Raum und Herstellungszeit für den Empfänger bedeutet. Diese einzelne externe
Kapazität
wird dauerhaft für
die Frequenzregelschleife und zeitweise für die Entscheidungsmittel verwendet.
-
Die
Korrekturmittel enthalten, in der gleichen Weise wie in 2 dargestellt,
einen Verstärker
AFC, der mit einem Eingang des lokalen Oszillators VCO verbunden
ist, wobei das Ganze in einer Schleife mit dem Demodulator DEMO
angeordnet ist. Die Entscheidungsmittel DEC enthalten ein verstärkendes
Element SLI, das den Wert des Ausgangs auf 0 oder auf 1 fixiert,
entsprechend dem Wert an zwei Eingängen, von denen der erste den
Mittelwert des Signals empfängt,
das von einem der Schätzmittel
ESTA und ESTB kommt, und der zweite das Demodulationssignal SD selbst
empfängt.
Dieses verstärkende
Element SLI deaktiviert vorteilhaft auch das Schaltsignal R_ON,
das vom Demodulator DEMO aktiviert worden ist, wenn kein Signal
mehr zu verarbeiten ist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
werden die verschiedenen Schalter entsprechend den Zeitdiagrammen
betätigt,
die in 5 dargestellt sind.
-
Bevor
der Aufnahmebereich beginnt, d. h. in 5 beim Einschalten
des Empfängers,
wird der externe Kondensator C1 durch Aktivieren des Schalters S_EN
auf die Referenzspannung Vref vorgeladen, was auf der ersten Linie
des Zeitdiagramms in 1 erscheint. Wenn der Empfänger eingeschaltet
wird, werden der lokale Oszillator VCO und die Schleife PLL ebenfalls
hochgefahren. Zum Beginn des Empfangsbereiches wird die Erfassung
eines Signals allen Elementen des Empfängers durch das Signal R_ON
angezeigt, das vom Demodulator DEMO ausgelöst wird. Der Empfang REC wird
anschließend
begonnen und die Daten DATA kommen in der für das Beispiel in 5 gezeigten
Form an. Diese Daten, die das empfangene Signal bilden, werden gebildet
von einem Adresscode, der mehrere Synchronisations- und Fehlerprüfelemente
PR, SYN, TR enthält,
und anschließend
einem Paket spezifischer Daten PAYL, die die für die Kommunikation besonderen Daten
sind, die vom Empfänger
als Nächstes
verarbeitet werden. Der Schalter R_ON schaltet anschließend den
externen Kondensator C1 auf den Ausgang des Demodulators DEMO, um
den Mittelwert MVB des Signals mittels der zweiten Schätzmittel
ESTB zu extrahieren. Eine relativ lange Zeitkonstante wird verwendet.
Im Fall einer Frequenzdifferenz ist der Mittelwert des Signals MVB
verschieden von der Referenzspannung Vref. Diese Information wird
einem Eingang des lokalen Oszillators VCO zugeführt, um die Frequenz des Empfängers zu
korrigieren. Dies bildet das, was als automatische Frequenzregelschleife
bekannt ist. Während
dieser Zeit muss der Empfänger
bestimmen, ob die empfangenen Bits Nullen oder Einsen sind. Dies
muss bewerkstelligt werden durch Vergleichen mit ebenfalls einem
Mittelwert MV des Signals. Der Mittelwert MVB, der von den Schätzmitteln
ESTB geliefert wird, kann zu Beginn des Empfangsbereiches nicht
verwendet werden, da er nicht schnell genug in Richtung zum wirklichen
Mittelwert konvergiert. Es wird daher eine weitere Schaltung verwendet.
Diese Schaltung enthält
die Schätzmittel
ESTA, die den Mittelwert anhand der Erfassung von Spitzen bestimmen.
Diese Schätzmittel
ESTA werden durch die Aktivierung der Schalter SR reinitialisiert.
Anschließend
werden die Erfassung der Spitzen und die Bewertung der Werte der
Spitzen MIMA während der
in 5 gezeigten Zeitkonstanten durchgeführt. Während dieser
Bewertung ist der Schalter S2 aktiviert, während S3 offen ist, so dass
der Mittelwert des Signals am Ausgang der Schätzmittel ESTA verfügbar ist
und am Referenzeingang des Bestimmungselements SLI verfügbar ist.
Als Nächstes
wird durch Schalten des Schalters S2 in die offene Stellung und
des Schalters S3 in die geschlossene Stellung der Referenzeingang
der Entscheidungsmittel DEC auf den Mittelwert MVB geschaltet, der
von den Schätzmitteln
ESTB gemessen worden ist.
-
Anschließend verwenden
die Frequenzregelschleife und die Entscheidungsmittel denselben
Mittelwert des Signals MVB. Die Zeitkonstante wird so gewählt, dass
die Umschaltung vor der Ankunft des Datenpakets PAYL stattfindet,
das die besonderen Daten der Kommunikation enthält, die als Nächstes vom
Empfänger
verarbeitet werden.
-
Es
wurde eine Simulation mit Werten durchgeführt, die in der folgenden Tabelle
für die
verschiedenen Elemente in
4 vorgeschlagen
sind. Diese Simulation ist in
6 vorgeschlagen.
| R1 | R2 | RB | RC | RD | C1 | CB | Cl |
| 0,5
K | 50
K | 4
M | 2
K | 100
K | 8
nF | 10
pF | 22
pF |
-
Diese
Werte sind zur Darstellung angegeben und dienen nicht dem Ausschluss
anderer Werte oder Wertebereiche. Zum Beispiel kann die externe
Kapazität
C1 erhöht
werden, wenn für
eine spezifische Anwendung die Zeitkonstante zur Erlangung der Daten
und zur Anpassung des Mittelwertes an den Referenzwert erhöht werden
kann. Es wurden Simulationen z. B. für eine Trägerfrequenzdifferenz von etwa
100 kHz (200 kHz im Beispiel in 6) durchgeführt. In
solchen Simulationen wurden z. B. die auf das Zeitdiagramm in 5 angewendeten
Vorgänge
festgestellt. Die Schleife PLL und die Frequenzregelschleife werden
zuerst aktiviert. Die Frequenzregelschleife wird mit derselben Referenzspannung
Vref von z. B. 1,45 V, wie derjenigen, die für den lokalen Oszillator verwendet
wird, initialisiert. Nachdem die Schleife PLL bei der benötigten Frequenz
eingerichtet worden ist, wird der Empfänger aktiviert, entsprechend
dem Diagramm in 5 bei 200 μs. Die Daten kommen bei 225 μs auf der
Kurve Demod_OUT an. In 6 ist zu beachten, dass diese
Daten eine Differenz bezüglich
der Referenzspannung Vref aufweisen, die in den externen Kondensator
C1 geladen ist und auf der Kurve Cext dargestellt ist. Mittels der
Erfindung wird anschließend
bei der Simulation die Wirkung der Frequenzregelschleife beobachtet,
die die Daten wiederherstellt und somit die Kurve Demod_OUT um Vref demoduliert,
repräsentiert
durch die Kurve Cext (Vin AFC). Die von den Entscheidungsmitteln
verwendete Mittelspannung, die auf der Kurve DC_Slicer gezeigt ist,
wird zuerst von den Extraktionsmitteln mittels der Erfassung der
Spitzen der Kurve Demod_OUT zugeführt, welche den Zugangscode
und das Vorspannpaket des Datenpakets bis zu etwa 350 μs verarbeiten,
entsprechend 5 und 6. In diesem
Moment hat die Frequenzregelschleife die anfängliche Differenz korrigiert.
Der Pegel der kontinuierlichen Komponente MVA, die von den Extraktionsmitteln
ESTA durch Erfassung der Spitzen extrahiert worden ist, liegt nahe
am Mittelpegel MVB, der von der externen Kapazität C1 angezeigt wird. Der Referenzeingang
des Entscheidungsmittels wird anschließend auf den externen Kondensator
C1 geschaltet.
-
Obwohl
diese Erfindung entsprechend den dargestellten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, wird ein Fachmann sofort erkennen, dass
Abwandlungen der dargestellten Ausführungsformen existieren, und dass
diese Abwandlungen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung,
wie beansprucht, bleiben. Diese vielen Modifikationen können von
einem Fachmann vorgenommen werden, ohne dass sie aus dem durch die
folgenden Ansprüche
definierten Umfang fallen.
wobei Gloop = KmAF(0)Kd der statische Schleifengewinn ist.
