NO311396B1 - Radiokommunikasjonsmottaker til mottak av et hoppet signal - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en radiokommunikasjonsmottaker til mottak av et hoppet signal, fortrinnsvis en automatisk volumkontroll (automatic gain controller - AGC), og nærmere bestemt en automatisk volumkontroll (AGC) som er i stand til å utføre en adekvat volumkontroll på et inngangssignal hvis amplitude brått endres.

Den mobile kommunikasjon til lands, slik som mobiltelefoner og biltelefoner, utsettes generelt for et hardt elektrisk feltmiljø. For å sikre stabil kommunikasjon under slike harde betingelser, har digitale moduleringssystemer og tidsdelingsmultipleksing (TDM)-systemer er nylig innført. Videre undersøkes nå anvendelse av senderantennehopping og frekvenshopping.

Senderantennehopping kjennetegnes ved antennevalg blant et flertall antenner som er frembrakt på en sender ved hvilket et optimalt resultantsignal alltid oppnås, selv om kommunikasjonsbetingelsene endres eller forverres. På lignende måte kjennetegnes frekvenshopping av frekvensvalg blant et flertall bærerfrekvenser til optimalisering av signalmottaksbetingelsene.

Imens utstyres radiokommunikasjonsmottakere med automatiske volumkontroller for adekvat gjensvar til den endring av inngangssignal som stammer fra variasjoner i det elektriske feltrniljøet etc.

En typisk konvensjonell radiokommunikasjonsmottaker omfatter, til utførelse av automatisk volumkontroll, slik det er vist i figur 3 en mottakerantenne 1 som detekterer et radiofrekvensbåndsignal, et mottakerfilter 2 som drar ut et ønsket frekvensbåndsignal fra det detekterede radiofrekvensbåndsignal, en første trinns forsterker 3 som forsterker det utdratte signal, en frekvensomforrner 4 som omformer et inngangssignal fra radiofrekvensbånd til mellomfrekvensbånd, en variabel volumforsterker 5 som forsterker ett mellomfrekvensbåndsignal, og en volumkontroll 6 som kontrollerer den variable volumforsterker 5.

I samsvar med den i det foregående beskrevne konvensjonelle mottaket, mottar antennen 1 det radiofrekvensbånd A som sendes fra en sender (ikke vist), og avgir dette radiofrekvensbåndsignal A til mottakerfilter 2. Mottakerfilteret 2 drar ut et ønsket radiofrekvensbåndsignal B fra inngangsradiofrekvensbåndsignalet A, og avgir dette ønskede radiofrekvensbåndsignal B til første trinns forsterker 3. Første trinns forsterker 3 forsterker det utdratte radiofrekvensbåndsignal B, og avgir et forsterket signal C til frekvensomformeren 4. Frekvensomformeren 4 omformer radiofrekvensbåndsignalet C til et mellomliggende frekvensbåndsignal D, og avgir det mellomliggende frekvensbåndsignal D til den variable volumforsterker 5.

Den variable volumforsterker 5 forsterker mellomfrekvensbåndsignalet D ved å variere dets forsterkningsfaktor i samsvar med et volumkontrollsignal F som tilføres fra volumkontrollen 6, og genererer et IF (mellomfrekvens) -signal E som leveres til en nestetrinns krets (ikke vist) og volumkontrollen 6. Volumkontrollen 6 avgir volumkontrollsignalet F til den variable volumforsterker 5 til kontroll av den variable volumforsterkers 5 forsterkningsfaktor på en slik måte at IF-signalet E holdes på en konstant, beregnet som gjennomsnitt over tid.

En slik konvensjonell automatisk volumkontroll har imidlertid det problem at, når inngangssignalnivået varierer brått, kan dens automatiske kontrollfunksjon ikke følge denne signalendring. Nærmere bestemt, og slik det er vist i figur 4, kan nivået på et inngangssignal som mottas av en mottaker variere brått som gjensvar til bytte av senderantenne eller bærefrekvens, når et radiofrekvensbåndsignal sendes fra en sender som benytterantennehoppingsystem eller frekvenshoppingsystem. Det i det foregående beskrevne konvensjonelle automatiske volumkontrollapparat kan ikke følge en slik plutselig endring av inngangssignalnivået.

Dette skyldes at volumkontrollkarakteristikken i seg selv inkluderer en tidskonstant. Derfor, når det ønskede radiofrekvensbåndsignals B amplitude plutselig minsker på det tidspunkt senderens antenne byttes fra en antenne nr. 1 til en antenne nr. 2, kreves det et betydelig tidsrom inntil volumkontrollsignalets F amplitude minskes tilsvarende. Den variable volumkontrollforsterkers 5 forsterkningsfaktor økes med volumkontrollsignalets F reduserende amplitude. Dette resulterer i at, i øyeblikket straks etter at senderens antenne er byttet til antenne nr. 2, makter den variable volumkontroll 5 ikke å forsterke radiofrekvensbåndsignalet B hvis amplitude nettopp ble liten, og virker derimot ved uventet å redusere signalets B amplitude.

På liknende måte, når det ønskede radiofrekvensbåndsignals B amplitude plutselig øker på det tidspunkt senderens antenne byttes fra antenne nr. 2 til antenne nr. 1, kreves det et betydelig tidsrom inntil volumkontrollsignalets F amplitude økes tilsvarende. Som et resultat makter den variable volumkontroll 5 ikke å svekke radiofrekvensbåndsignalet B hvis amplitude nettopp ble stor, og virker derimot ved uventet å øke signalets B amplitude, i øyeblikket straks etter at senderens antenne byttes til antenne nr. 1.

Dermed blir amplitudespennet for IF-signal som genereres fra den variable volumforsterker 5 bredt, hvilket krever at en krets som følger etter den automatiske volumkontroll har et meget stort dynamisk spenn. Et signal vil derfor forårsake forvrengning dersom det ikke er frembrakt et tilstrekkelig stort dynamisk spenn i den krets som følger etter den automatiske volumkontroll.

Eliminasjon av denne ulempe ved å redusere tidskonstanten er ikke å foretrekke siden den automatiske volumkontrollen i seg selv ikke lenger blir tilgjengelig.

Dermed er, tatt i betraktning de i det foregående beskrevne problem som bemøter kjent teknologi, et hovedsakelig formål ifølge den foreliggende oppfinnelse å frembringe et automatisk volumkontrollapparat som er i stand til å øke kvaliteten for kommunikasjonsapparat som benytter antenne- eller frekvenshoppingssystem, uten å bli skadelig påvirket av plutselig endring av inngangssignalnivå og dessuten uten å kreve et stort dynamisk spenn i en krets som følger volumkontrollkretsen.

For å oppnå dette og andre beslektede formål, frembringes det ifølge den foreliggende oppfinnelse en radiokommunikasjonsmottaker til mottak av et hoppet signal, idet mottakeren omfatter: en variabel volumforsterker til forsterkning av et inngangssignal med en forsterkningsfaktor; volumkontrollenhet til styring av forsterkningsfaktoren; og volumbegrensningsenhet, til avgrensning av forsterkningsfaktorens størrelse til innen et tillatt område, som er kjennetegnet ved at volumbegrensningsenheten gir gjensvar til et hoppetidsignal som indikerer tidspunkt for hopp i det mottatte signal og den er tilpasset til å begrense forsterkningsfaktoren til innen ulike tillatte områder for suksessive hopp i det mottatte signal.

I det automatiske volumkontrollapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse, foretrekkes det at volumbegrensingsenheten er tilpasset til å begrense forsterkningsfaktoren til innenfor tillatte områder som har øvre og nedre grenser.

Det foretrekkes dessuten at volumbegrensingsenheten er tilpasset til å bestemme det tillatte område for hver av inngangssignalets hoppetilstander og å benytte det respektive tillatte område når inngangssignalet befinner seg i den tilsvarende hoppetilstand.

Med det foregående beskrevne arrangement, virker volumbegrensingsenheten ved å undertrykke forsterkningsfaktorens størrelse, selv om inngangssignalnivået plutselig endres p.g.a. bytting av senderantenne eller bærefrekvens eller liknende. Derfor varierer forsterkningsfaktoren ikke så kraftig som i det konvensjonelle system. Altså gjør den foreliggende oppfinnelse systemet i stand til raskt å besvare endringen. Dermed kreves det intet stort dynamisk spenn i den krets som følger volumkontrollkretsen.

Videre vil en automatisk volumkontroll bli gjennomført i hver mottaksavbruddsenhet ved at det bevirkes kontroll av forsterkningsfaktor hver gang senderantennen eller bærer frekvensen skiftes.

Det foregående og andre formål, trekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil komme tilsyne fra den følgende detaljerte beskrivelse som bør leses i samband med de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et blokkdiagram av et eksempel på et automatisk volumkontrollapparat

ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Figur 2 viser et bølgediagram med kontrollkarateristikk for det automatiske

volumkontrollapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Figur 3 viser et blokkdiagram med et konvensjonelt automatisk volumkontrollapparat. Figur 4 viser et bølgediagram med kontrollkarakteristikk for det konvensjonelle

automatiske volumkontrollapparat.

I det følgende skal en foretrukken utførelsesform ifølge den foreliggende oppfinnelse forklares detaljert under henvisning til figurene 1 og 2.

En radiokommunikasjonsmottaker som benytter det automatiske volumkontrollapparat ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter, som vist i figur 1, en mottakerantenne som detekterer et radiofrekvensbåndsignal, et mottakerfilter 2 som drar ut et ønsket frekvensbåndsignal fra det detekterte radiofrekvensbåndsignal, en førstetrinns forsterker 3 som forsterker det utdratte signal, en frekvensbåndomformer 4 som omformer et inngangssignal fra radiofrekvensbånd til mellomfrekvensbånd, en variabel volumforsterker 5 som forsterker et mellomfrekvensbåndsignal, og en volumkontroll 6 som kontrollerer den variable volumforsterker 5. Dessuten omfatter radiokommunikasjonsmottakeren ifølge den foreliggende oppfinnelse en forsterkningsbegrenser 7 som avgrenser amplituden for det volumkontrollsignal F som genereres fra volumkontrollen 6. Denne volumbegrenser 7 mater inn et hoppetidsignal G som er representativt for bytte av senderantenne eller bærefrekvens, og som reproduseres fra et inngangssignal. Volumbegrenseren 7 overvåker mellomfrekvensbåndsignalet D som omformes av frekvensomformer 4 og volumkontrollsignalet F som overføres fra volumkontrollen 7 til den variable volumforsterker 5.

I samsvar med den i det foregående beskrevne radiokommunikasjonsmottaker som iverksetter den foreliggende oppfinnelse, mottar antennen 1 det radiofrekvensbåndsignal A som sendes fra en sender (ikke vist), og avgir dette radiofrekvensbåndsignal A til mottakerfilteret 2. Mottakerfilteret 2 drar ut et ønsket radiofrekvensbåndsignal B fra inngangsradiofrekvensbåndsignalet A, og avgir dette ønskede radiofrekvensbåndsignal B til den første trinns forsterker 3. Den første trinns forsterket 3 forsterker det utdratte radiofrekvensbåndsignal B, og avgir et forsterket signal C til frekvensomformeren 4. Frekvensomformeren 4 omformer radiofrekvensbåndsignalet C til et mellomfrekvensbåndsignal D, og avgir mellomfrekvensbåndsignalet D til den variable volumforsterker 5.

Den variable volumforsterker 5 forsterker det mellomliggende frekvensbåndsignal D ved å variere dets forsterkningsfaktor i samsvar med det volumkontrollsignal F som leveres fra volumkontroll 6, og genererer et IF (mellomfrekvens) - signal E som leveres til en neste trinns krets (ikke vist) og volumkontrollen 6. Under avgrensing av volumbegrenseren 7, avgir volumkontrollen 6 volumkontrollsignalet F til den variable volumforsterker 5 til kontroll av den variable volumforsterkerrs 5 forsterkningsfaktor på en slik måte at IF-signalet E holdes på en konstant verdi.

Ved mottak av hoppetidsignalet G, avgir volumbegrenseren 7 et begrensingssignal H til volumkontrollen 6. Dette begrensende signal H avgrenser den variable volumforsterkers 5 forsterkningsfaktor på en slik måte at forsterkningsfaktoren forblir innen et spenn som defineres av forutbestemte øvre og nedre grenseverdier.

For å bestemme disse øvre og nedre grenseverdier, overvåker volumbegrenseren 7 nivået på inngangssignalet D fra hver senderantenne (eller bærefrekvens) og volumkontrollsignalet F. Basert på nivået av det inngangssignal D og det volumkontrollsignal F som således overvåkes, bestemmes de øvre og nedre grenseverdier som svarer til hver senderantenne (eller bærefrekvens) med forsiktighet slik at IF-signalets amplitude ikke overstiger det dynamiske spenn for den krets som følger den automatiske volumkontrollkrets, på tidspunktet for bytte av senderantenne (eller bærefrekvens). Dermed blir det mulig å forebygge at signalet forårsaker forvrengning. Dessuten tas det, ved bestemmelse av disse øvre og nedre grenseverdier som svarer til hver senderantenne (eller bærefrekvens), i betraktning at for mye litenhet for signalet forringer nøyaktigheten i den krets som følge den automatiske volumkontrollkrets. Straks de øvre og nedre grenseverdier oppnås for hver senderantenne (eller bærefrekvens), benyttes disse øvre og nedre grenseverdier hver gang den samme antenne eller bærefrekvens utvelges senere.

I samsvar med volumkontrollen 6, kontrollerer avgivelse av volumkontrollsignalet F hvis amplitude er avgrenset av det volumbegrensende signal H, den variable volumforsterkers 5 forsterkningsfaktor på en slik måte at en gjennomsnittsverdi for IF-signålet E som forblir innen et forutbestemt spenn bestemmes for hver senderantenne (eller bærefrekvens).

Figur 2 viser relasjonen mellom det ønskede radiofrekvensbåndsignalet B, volumkontrollsignalet F og IF-signalet E, i et tilfelle hvor senderantennehoppetallet er 2. Volumkontrollsignalets F amplitude er strengt begrenset til å variere innen et spenn som defineres av de forutbestemte øvre og nedre grenseverdier som gis av volumbegrenseren 7 og som differensieres ifølge typen senderantenne.

I samsvar med senderantennehoppesystemet, kan det ønskede radiofrekvensbåndsignal B amplitude variere sterkt. Det automatiske volumforsterkningsapparat som er forklart i den foreliggende utførelsesform kan imidlertid avgrense volumkontrollsignalets F amplitude mellom de forutbestemte øvre og nedre grenseverdier. Derfor, selv straks etter at senderens antenne er dyttet, varierer ikke volumkontrollsignalet F sterkt. Altså blir det mulig å raskt gjensvare til inngangssignalets endring. Dermed forhindres den variable volumforsterker 5 fra overdrevet å redusere amplituden for et signal av liten amplitude eller overdrevent å øke amplituden for et signal av stor amplitude, hvilket løser problemet med det konvensjonelle system.

På denne måte, gjør avgrensing av volumkontrollsignalets F amplitude det mulig for systemet å gjensvare innen et kort tidsrom på den plutselige endring i inngangssignal p.g.a. bytte av senderantenne eller liknende, selv om bredden på gjennomsnittet av IF-signalet E under mottak av et signal som sendes fra en senderantenne utvides noe. Ved en samlet vurdering blir konklusjonen at IF-signalet E stabiliseres i større grad.

Det blir derfor mulig å frembringe et automatisk volumkontrollsystem som hindrer IF-signalets amplitude fra å overskride det dynamiske spenn på den krets som følger etter den automatiske volumkontrollkrets på tidspunktet for bytte av senderantenne (eller bærefrekvens), eller som hindrer at nøyaktigheten på den krets som følger den automatiske volumkontrollkrets forringes p.g.a. for mye litenhet på signalet.

Det er mulig å påføre konstante øvre og nedre grenseverdier til volumkontrollsignalets 5 amplitude, uavhengig av typen senderantenne eller bærefrekvens.

Slik det er forklart i det foregående, gjør den foreliggende oppfinnelse det mulig for et automatisk volumkontrollapparat raskt å gjensvare til den endring i inngangssignalnivået som stammer fra bytte av senderantenne eller frekvenshopping etc.. Derfor økes kommunikasjonskvaliteten og en utvidelse av det dynamiske spenn i den krets som følger volumkontrollenheten er ikke nødvendig.

Idet den foreliggende oppfinnelse kan utføres i flere former uten avvik fra ideen bak de vesentlige karaktertrekk ved denne, er den foreliggende utførelsesform slik den er beskrevet derfor ment å utelukkende være illustrerende og ikke begrensende, siden rekkevidden ifølge oppfinnelsen defineres av de vedlagte krav heller enn ved den beskrivelse som ligger foran dem, og alle endringer som faller innen kravenes utstrekning og grenser, eller ekvivalenter til slike utstrekninger og grenser, er derfor ment å skulle være omfattet av kravene.

Claims (6)

1. Radiokomrnunikasjonsmottaker til mottak av et hoppet signal, idet mottakeren omfatter: en variabel volumforstekrer (5) til forsterkning av et inngangssignal (D) med en forsterkningsfaktor (F); volumkontrollenhet (6) til styring av forsterkningsfaktoren (F); og volumbegrensningsenhet (7), til avgrensning av forsterkningsfaktorens størrelse til innen et tillatt område,karakterisertv ed... at volumbegrensningsenheten gir gjensvar til et hoppetidsignal (G) som indikerer tidspunkt for hopp i det mottatte signal og den er tilpasset til å begrense forsterkningsfaktoren (F) til innen ulike tillatte områder for suksessive hopp i det mottatte signal.

2. Mottaker i samsvar med krav 1,,karakterisertve rf...at volumbegrensningsenheten (7) er tilpasset til å begrense forsterkningsfaktoren til innenfor tillatte områder som har øvre og nedre grenser.

3. Mottaker i samsvar med krav 1 eller 2,,karakterisert ved... at volumbegrensningsenheten (7) er tilpasset il å bestemme det tillatte område på basis av overvåkte nivåer av inngangssignalet (D) og forsterkningsfaktoren (F) som fastsettes av volumkontrollenheten (6).

4. Mottaker i samsvar med krav 3,,karakterisert ved... at volumbegrensningsenheten (7) er tilpasset til å bestemme det tillatte område for hver av inngangssignalets hoppetilstander og å benytte det respektive bestemte tillatte område når inngangssignalet befinner seg i den tilsvarende hoppetilstand.

5. Mottaker i samsvar med et av de foregående krav,,karakterisertv e rf...at det hoppede signal er et frekvenshoppet signal.

6. Mottaker i samsvar med krav 1 til 4,,karakterisertve rf...at det hoppede signal er et antennehoppet signal.