<Desc/Clms Page number 1>
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Modulieren einer vorherbestimm- ten Frequenz gemäss dem Informationsgehalt eines digitalen Eingangssignals, wobei das digitale Eingangssignal einen Zeichenstrom darstellt, der mehrphasenumtastmoduliert wird und danach von digitaler Form in eine analoge Form umgewandelt und schliesslich analog mit der vorherbe- stimmten Frequenz gemischt wird, sowie auf ein zugehöriges Modem.
Bei der aus US-PS 4 425 665 hervorgehenden Ausbildung handelt es sich eher um ein fre- quenzmoduliertes System, als ein phasen moduliertes System. Dabei ist ein Sinus-Synthesizer erforderlich und die Bandpassfilter dienen lediglich zur Abschwächung von unerwünschten Seiten- bändern.
In der US-PS 4 253 067 sind zwei separate Kreise für das In-Phasen und das Quadratur-Pha- sen Signal vorgeschlagen, wobei jeder dieser Kreise durch einen Summierkreis hindurchgeführt wird, um einen resultierenden Ausgang zu erhalten. Dadurch ergibt sich ein nicht unerheblicher Aufbau.
Gleiches gilt auch bezüglich der US-PSen 3 204 029 und 4 253 067. Gemäss der US-PS 4 481 640 spaltet das System das digitale Eingangssignal in geradzahlige und ungerad- zahlige Bit-Datenströme, wobei jedes Paar von geraden und ungeraden Bits ein Symbol bildet.
Weiters ergibt sich nach den Patentschriften, dass das resultierende Signal zweifach differentiell phasencodiert ist, was nach der Erfindung keineswegs erforderlich ist. Auch werden bei der bekannten Ausbildung keine Symbole übertragen, sondern es werden die Symbole durch Signale gebildet, um einen Hilfsträger durch Phasenmodulation zu modulieren. Dieser phasen modulierte Hilfsträger wird danach in ein Breitbandsignal umgesetzt, und in ein Analogsignal umgewandelt, das dann übertragen wird. Weiters erfordert die Lösung nach diesem Vorhalt angepasste Tiefpass- filter und Differenzierer, um vier Signale zu bilden.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art werden erfindungsgemäss das mehrphasen- umtastmodulierte Signal in ein Inphasensignalelement und in ein Quadratur-Phasensignalelement zerlegt und diese Signalelemente von einem Zeit-Multiplex-Prozess als Zeit-Multiplex-kombiniertes Signal von digitaler in analoge Form umgewandelt. Dadurch, dass erst das mehrphasenumtast- modulierte Signal zerlegt wird, erübrigt es sich, zwei getrennte Filter für das Inphasensignaleiement und das Quadratur-Phasensignalelement vorzusehen
Weitere vorteilhafte Details des erfindungsgemässen Verfahrens sind im Rahmen der folgenden Beschreibung erläutert.
Das vorliegende Modem ist mit einer Sendereinheit versehen, wobei das digitale Eingangssig- nal, das einen Zeichenstrom darstellt, zum Eingang eines digitalen Phasenumtastmodulators ge- führt wird, dessen Ausgang direkt oder indirekt mit dem Eingang eines Zwischenfrequenzmischers verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines Frequenzgenerators verbunden ist.
Dabei ist erfindungsgemäss der Ausgang des Phasenumtastmodulators mit dem Eingang min- destens eines Zeichenspeichers verbunden, und der Bitausgang der hochsten Ordnung und der zweithöchsten Ordnung des Zeichenspeichers mit den zwei Eingängen eines zyklusgesteuerten Umschalters verbunden, dessen Ausgang mit der Bitleitung höchster Ordnung verbunden ist und die anderen Bitausgänge des Zeichenspeichers mit den Bitleitungen niederer Ordnung verbunden, wobei diese Bitleitungen direkt oder indirekt mit dem Eingang des Digital-Analog-Wandlers verbun- den sind.
Der Senderteil ist dabei ein System zur Umwandlung eines Bit-Stromes, in weichem jede gege- bene Anzahl aufeinanderfolgender Bits ein Symbol definiert, in ein phasenmoduliertes Zwischen- frequenzsignal (IF) mit einer vorgegebenen IF-Frequenz. Der Modulatorteil phasenmoduliert jedes Symbol, digitale Filterung jedes phasenmodulierten Symbols liefert ein gefiltertes Signal, das, wenn es in ein analoges Signal umgesetzt wird, ein Modulationssignal mit einer Modulationsfrequenz liefert, das auf eine vorgegebene Frequenz gemittelt ist und davon in Übereinstimmung mit dem Wert des phasenmodulierten Symbols abweicht, das gefilterte Signal in ein Analogsignal umsetzt, um das Modulationssignal zu liefern;
und das Modulationssignal mit einem Dauersignal mit einer vorgegebenen Frequenz mischt, um ein phasenmoduliertes IF-Signal zu liefern, das ein frequenz- moduliertes (FM) Signal ist, mit einer IF-Frequenz, die das Modulationsprodukt der Frequenzmodu- lation mit der vorgegebenen Frequenz ist.
Der Demodulatorteil des Modems enthält ein Demodulationssystem zur Umwandlung eines empfangenen phasenmodulierten IF-Signals in den Bit-Strom, aus dem das empfangene phasen-
<Desc/Clms Page number 2>
modulierte IF-Signal abgeleitet wurde.
Das Modem kann im Sendebetrieb, im Empfangsbetneb, in einem Zeitmultiplex Sende-/Emp- fangsbetneb oder im Schulungsbetrieb arbeiten.
Beim Arbeiten im Sendebetrieb empfängt der Modulatorteil des Modems einen binärdigitalen Bit-Strom von bis zu vier Bits je Symbol und setzt dann die Symbole in ein phasenmoduliertes IF-Signal mit einer vorgegebenen IF-Frequenz von 20,2 MHz um. Das modulierte IF-Signal wird an eine RF-Einheit zur Hinaufsetzung auf die und Aussendung auf der eigentlichen UHF-Frequenz übertragen.
Im Empfangsbetrieb empfängt der Modem-Empfangsteil ein phasenmoduliertes IF-Signal aus einer RF-Empfängereinheit. Das Modem filtert und setzt das empfangene IF-Signal auf die Basis- bandfrequenz herab und digitalisiert dasselbe in eine komplexe (I, Q) Probe mit einem vorgegebe- nen Symboltakt von 16 Ksps (Kilosymbole pro Sekunde). Ein digitales FIR-Filter führt eine weitere Filterung aus und die komplexen Proben werden in einen binär-digitalen Bit-Strom umgewandelt.
Der binäre Bit-Strom wird dann an eine Basisbandeinheit ausgegeben.
Das Modem führt weiters Funktionen zur Messung der Symbolsynchronisation, der Verbin- dungsqualität und verschiedene Kontrollen und Zustandsmeldefunktionen aus.
Zu bestimmten Zeitabschnitten kann das Modem in einen Schulungsbetrieb versetzt werden. In dieser Betriebsart werden der Modemmodulator und -demodulatorteil über die RF-Einheit über eine Schleife zusammengeschlossen, um die FIR-Filter des Demodulatorteiles auf Änderungen im System einzuschulen (hauptsächlich die RF-Filtereinheiten), die sich mit Temperatur- oder wegen Alterungs-Dämpfungen gegenüber dem benachbarten Kanal oder anderer Umgebungsschwankun- gen verändert haben können. Das FIR-Filter des Demodulatorteiles schult seine Koeffizienten, irgendwelche Filtermängel zu kompensieren, um das bestmögliche Eingangssignal zu erzielen Während des Schleifenschlusses gibt der Senderteil des Modems ein festes Schulungsmuster aus, das dem Modemdemodulator bekannt ist.
Die FIR-Filter des Demodulatorteiles stellen (schulen) ihre Koeffizienten gemäss dem eigentlichen Signal, verzögerten und vorauseilenden Signalen, und Signalen benachbarter Bänder, ein.
Das Modem ist insbesondere zweckmässig für Radio-Telephonsysteme wie sie in der US-PS 4,675863, angemeldet am 20. März 1985, erteilt am 23. Juni 1987, beschrieben ist. Die bevorzugte Ausführung des dort beschriebenen Modems ist zwischen einer Kanalsteuereinheit (CCU) und RF-Einheiten zwischengeschaltet, die in besagter Patentschrift beschrieben sind, und die Offenbarung vorgenannter Patentschrift ist für diese Beschreibung wesentlich und es wird der Inhalt dieser Patentschrift durch Bezugnahme in vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Beschrei- bung einer bevorzugten Ausführungsform besprochen.
Die Figuren 1A und 1 B zeigen zusammen ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführung des Modems gemäss der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 zeigt die im Graycode verwendete Signalkonstellation, die Symbole eines Bit-Stromes kodierend.
Figur 3 ist ein Blockschaltbild des FIR-Filters im Modulatorteil des Modems.
Figur 4 illustriert das Antwortmuster der multiplen Abtastimpulse des FIR-Digitalfilters im Modu- latorteil des Modems.
Figur 5 ist ein Blockschaltbild des SIN/COS IF-Generators im Demodulatorteil des Modems.
Figur 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Wellenformen bestimmter Steuer-, Takt- und Datensig- nale, die in der Arbeitsweise des Modems enthalten sind.
GLOSSAR DER AKRONYMS Glossar der in der Beschreibung verwendeten Akronyms
EMI2.1
<tb> AUKUNYM <SEP> DEFINITION
<tb>
<tb> A/D <SEP> Analog/Digitalkonverter
<tb>
<tb>
<tb> AGC <SEP> Automatische <SEP> Verstärkungsregelung
<tb>
<tb>
<tb> AM <SEP> Amplitudenmodulation
<tb>
<tb>
<tb> BPSK <SEP> Binäre <SEP> phasendrehende <SEP> Tastmodulation
<tb>
<tb>
<tb> BS <SEP> Basisstation
<tb>
<tb>
<tb> CCU <SEP> Kanalsteuer-Einheit
<tb>
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<tb> D/A <SEP> Digital-/Analogkonverter
<tb>
<tb> dB <SEP> Dezibel
<tb>
<tb>
<tb> DPSK <SEP> Differentiale <SEP> phasendrehende <SEP> Tastmodulation
<tb>
<tb>
<tb> ECL <SEP> Emittergekoppelte <SEP> Logik
<tb>
<tb>
<tb> FCC <SEP> Unites <SEP> States <SEP> Federal <SEP> Communications <SEP> Commission
<tb>
<tb>
<tb> FIFO <SEP> First-in <SEP> First-out <SEP> Speicher
<tb>
<tb>
<tb> FIR <SEP>
Digitalfilter <SEP> mit <SEP> zeitlich <SEP> begrenzter <SEP> Impulsantwort
<tb>
<tb>
<tb> Hz <SEP> Hertz <SEP> (Zyklen <SEP> je <SEP> Sekunde)
<tb>
<tb>
<tb> I <SEP> in <SEP> Phase
<tb>
<tb>
<tb> IF <SEP> Zwischenfrequenz
<tb>
<tb>
<tb> kHz <SEP> Kilohertz
<tb>
<tb>
<tb> Ksps <SEP> Kilosymbole <SEP> je <SEP> Sekunde
<tb>
<tb>
<tb> LSB <SEP> niederwertigstes <SEP> Bit
<tb>
<tb>
<tb> MHz <SEP> Megahertz
<tb>
<tb>
<tb> MODEM <SEP> Modulator <SEP> und <SEP> Demodulator <SEP> kombiniert
<tb>
<tb>
<tb> OCXO <SEP> Thermostatisch <SEP> geregelter <SEP> Quarzoszillator
<tb>
<tb>
<tb> Q <SEP> Quadratur
<tb>
<tb>
<tb> QPSK <SEP> Quadratur <SEP> phasendrehende <SEP> Tastmodulation
<tb>
<tb>
<tb> RAM <SEP> Direktzugriffsspeicher
<tb>
<tb>
<tb> RCC <SEP> Funk-Steuerkanal
<tb>
<tb>
<tb> RELP <SEP> verbliebene <SEP> angeregte <SEP> lineare <SEP> Vorhersage
<tb>
<tb>
<tb> RF <SEP> Hochfrequenz
<tb>
<tb>
<tb> RFU <SEP> Hochfrequenzeinheit
<tb>
<tb>
<tb> ROM <SEP> Nurlesespeicher
<tb>
<tb>
<tb> RX <SEP> Empfangen
<tb>
<tb>
<tb> STIMU <SEP> Taktgebereinheit <SEP> des <SEP> Systems
<tb>
<tb> SUB <SEP> Teilnehmerstation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> TDMA <SEP> Vielfachzugriff-Zeitteilung
<tb>
<tb> TX <SEP> Senden
<tb>
<tb>
<tb> UHF <SEP> Ultra-Hochfrequenz
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> VCXO <SEP> Spannungssteuernder <SEP> Quarzoszillator
<tb>
Eine bevorzugte Ausführung des Modems ist in den Figuren 1A und 1B gezeigt.
Der Modula- torteil des Modems enthält im wesentlichen einen digitalen Nuriesespeicher (ROM) mit digitaler phasendrehender Umsetzung, also Phasenumtastmodulator 10, einen Umschalter 11 für den Schulungsbetneb, eine digitale Filterstufe (FIR) 12 mit einer Impulsantwort endlicher Dauer, einen Digital-/Analog-Wandler (D/A) 13, ein Bandpassfilter 14 mit einer Mittenfrequenz von 200 kHz, einen Zwischenfrequenzmischer 15 und einen RF-Verstärker 16, auf 20,2 MHz abgestimmt
Der Demodulatorteil des Modems enthält im wesentlichen einen digitalen Mikroprozessor als Phasenumtastdemodulator 17, Modell TMS 32010, einen FIFO (first in first out) Stapelspeicher 18, einen Analog-/Digital-Wandler (A/D) 19, einen Verstärker 20 und einen Zwischenfrequenzmischer 21.
Das Modem enthält ferner verschiedene Taktgeber und Steuereinheiten, was für die Modula- tions- und Demodulationsfunktion, die jeweils vom Modulatorteil und vom Demodulatorteil ausge- führt werden, wesentlich ist. Diese Einheiten enthalten Schnittstellenregister und Bus-Steuerein- heiten 23, ein Zustandsregister 24, ein Q-Verbmdungsregister 25, ein AGC (automatische Verstär- kungsregelung)Register 26, ein RX-Frequenzregister 27, ein teilverzögertes Teilnehmerregister (SUB) 28, ein Inphaseregister (I) 29, ein Phasenquadratur Register (Q) 30, Steuereinheit 31 und ein zweites teilverzögertes Register 32. Die Modemzeitgeber- und Steuereinheit umfasst ferner eine Puffersteuereinheit 34, einen Schreib/Lesedekoder 35, einen FIFO (first in first out) Testmuster- speicher 36, einen Datenauffangspeicher 37, einen Frequenz- bzw.
Taktgenerator 38, eine Sende- takt-Verzögerungseinheit 39, einen teilverzogerten Taktgenerator 40, eine VCXO-Schnittstellenein- heit 41, einen Abtastzeitgenerator 42, einen COS/SIN-Zwischenfrequenzgenerator 43, einen 2K Speicher mit Direktzugriff (RAM) 44, einen 2K ROM 45, einen 4K ROM 46, eine Puffer/Dämpfungs- einheit und eine Pufferstufe 48.
<Desc/Clms Page number 4>
Das Modem ist an eine Taktgebereinheit des Systems (STIMU) 49 angeschlossen.
Die Modem-Schnittstellen sind in den Figuren 1A und 1 B gezeigt. Das Modem empfängt die meisten seiner Eingänge aus der CCU. Weitere Eingänge kommen aus der RF-Einheit und den Takteinheiten. Die Modemeingänge sind folgende:
Zum Modem aus der Kanalsteuereinheit (CCU) :
EMI4.1
<tb> IX-Daten <SEP> (Leitung <SEP> 50) <SEP> Ein <SEP> 4 <SEP> Bit <SEP> Symbol, <SEP> aas <SEP> vom <SEP> Moaem <SEP> zu <SEP> ubertragen <SEP> ist <SEP> (4 <SEP> Blts <SEP> fur <SEP> 16-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Feld-PSK, <SEP> 2 <SEP> Bits <SEP> für <SEP> die <SEP> QPSK, <SEP> 1 <SEP> Bit <SEP> für <SEP> BPSK)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MOD <SEP> BUS <SEP> (51) <SEP> Ein <SEP> doppelt <SEP> gerichteter <SEP> Mikroprozessorbus, <SEP> der <SEP> Steuer-/Zustands-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> informationen <SEP> zum/vom <SEP> Modem <SEP> liefert.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
MOD <SEP> WR <SEP> (Leitung <SEP> 52) <SEP> Das <SEP> Steuersignal <SEP> zum <SEP> Verriegeln <SEP> des <SEP> MOD <SEP> BUS <SEP> im <SEP> Modem
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MOD <SEP> RD <SEP> (Leitung <SEP> 53) <SEP> Das <SEP> Steuersignal, <SEP> um <SEP> den <SEP> Modemzustand <SEP> und <SEP> andere <SEP> Informatio-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> nen <SEP> an <SEP> den <SEP> MOD <SEP> BUS <SEP> zur <SEP> Übertragung <SEP> an <SEP> die <SEP> CCU <SEP> zu <SEP> legen.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
MOD <SEP> RESET <SEP> (Leitung <SEP> 54) <SEP> Diese <SEP> CCU-Steuerung <SEP> setzt <SEP> das <SEP> Modem <SEP> zurück.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
MOD <SEP> ADD <SEP> (Leitung <SEP> 55) <SEP> Steuersignal, <SEP> um <SEP> verschiedene <SEP> Adressen-Speicherplätze <SEP> und <SEP> fest-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> gehaltene <SEP> Grössen <SEP> innerhalb <SEP> des <SEP> Modems <SEP> zu <SEP> definieren.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
TX <SEP> SOS <SEP> (Leitung <SEP> 56) <SEP> Signal <SEP> aus <SEP> der <SEP> CCU <SEP> zum <SEP> Modem <SEP> am <SEP> Beginn <SEP> der <SEP> Übertragung
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> eines <SEP> TX-Schlitzes.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
RX <SEP> SOS <SEP> (Leitung <SEP> 57) <SEP> Signal <SEP> aus <SEP> der <SEP> CCU <SEP> zum <SEP> Modem <SEP> am <SEP> Beginn <SEP> eines <SEP> Empfanges
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> eines <SEP> RX-Schlitzes.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Zum <SEP> Modem <SEP> aus <SEP> der <SEP> RF-Einheit <SEP> (RFU):
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> IF <SEP> RX <SEP> (Leitung <SEP> 58) <SEP> IF <SEP> Empfangsfrequenzeingang <SEP> aus <SEP> der <SEP> RFU
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Zum <SEP> Modem <SEP> aus <SEP> der <SEP> Taktgebereinheit <SEP> des <SEP> Systems <SEP> (STIMU):
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 80 <SEP> MHz <SEP> (Leitung <SEP> 59) <SEP> 80 <SEP> MHz <SEP> ECL-Takt <SEP> aus <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> oder <SEP> den <SEP> Teilnehmer-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> STIMUs. <SEP> Ausgang <SEP> aus <SEP> dem <SEP> XO <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> und <SEP> dem <SEP> VCXP
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> der <SEP> Teilnehmerstation.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
16 <SEP> kHz <SEP> (Leitung <SEP> 60) <SEP> TX <SEP> CLK-Takt, <SEP> verwendet <SEP> in <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> aus <SEP> STIMU.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
SOMF <SEP> (Leitung <SEP> 61) <SEP> Start <SEP> des <SEP> Blockes <SEP> in <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> aus <SEP> STIMU. <SEP> Nicht <SEP> verwendet
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> im <SEP> Modem, <SEP> sondern <SEP> zur <SEP> CCU <SEP> gerichtet
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vom <SEP> Modem <SEP> zur <SEP> Kanalsteuereinheit <SEP> (CCU)-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> TX <SEP> CLK <SEP> (Leitung <SEP> 62) <SEP> Ein <SEP> 16 <SEP> kHz <SEP> Taktsignal, <SEP> das <SEP> die <SEP> CCU <SEP> mit <SEP> der <SEP> Symbolübertragungs-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> zeitlage <SEP> beliefert. <SEP> Die <SEP> Symbole <SEP> werden <SEP> im <SEP> Modem <SEP> mit <SEP> der <SEP> anstei-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> genden <SEP> Flanke <SEP> dieses <SEP> Taktes <SEP> getaktet.
<SEP> In <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> haben
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> alle <SEP> Schlitze <SEP> denselben <SEP> TX <SEP> CLK <SEP> Takt. <SEP> Daher <SEP> werden <SEP> alle <SEP> Signale
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> aus <SEP> der <SEP> Basisstation <SEP> zur <SEP> selben <SEP> Zeit <SEP> gesendet. <SEP> In <SEP> der <SEP> Teilnehmer-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> station <SEP> wird <SEP> der <SEP> TX <SEP> CLK <SEP> um <SEP> die <SEP> Teilbereichverzögerung <SEP> durch <SEP> das
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Modem <SEP> bei <SEP> aus <SEP> der <SEP> CCU <SEP> gespeister <SEP> Information <SEP> verschoben.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
RX <SEP> CLK <SEP> (Leitung <SEP> 63) <SEP> Der <SEP> 16 <SEP> kHz-Takt <SEP> wird <SEP> aus <SEP> dem <SEP> empfangenen <SEP> Signal <SEP> abgeleitet
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (Immer <SEP> in <SEP> der <SEP> Teilnehmerstation, <SEP> nur <SEP> während <SEP> der <SEP> Erfassung <SEP> des
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Steuerschlitzes <SEP> in <SEP> der <SEP> Basisstation). <SEP> Dieser <SEP> Takt <SEP> wird <SEP> das <SEP> von <SEP> der
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CCU <SEP> empfangene <SEP> Symbol <SEP> austasten <SEP> und <SEP> an <SEP> die <SEP> CCU <SEP> die <SEP> Symbol-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> zeitlage <SEP> abgeben.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
RX <SEP> DATA <SEP> (Leitung <SEP> 64) <SEP> Das <SEP> empfangene <SEP> Vierbitsymbol, <SEP> durch <SEP> RX <SEP> CLK <SEP> getaktet.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
MOD <SEP> BUS <SEP> (50) <SEP> Zustands- <SEP> und <SEP> Dateninformation <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Modem
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> MOD <SEP> SOMF <SEP> (Leitung <SEP> 61) <SEP> Zu <SEP> SOMF <SEP> gerichtet/aus <SEP> der <SEP> STIMU <SEP> zur <SEP> CCU <SEP> in <SEP> der <SEP> Basisstation
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> AM <SEP> STROBE <SEP> (Leitung <SEP> 65) <SEP> Die <SEP> Umsetzung <SEP> von <SEP> high <SEP> auf <SEP> low <SEP> in <SEP> dieser <SEP> Zeile <SEP> gibt <SEP> der <SEP> CCU <SEP> eine
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ungefähre <SEP> Rahmenmarkierung <SEP> während <SEP> der <SEP> Erfassung <SEP> des <SEP> Hoch-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> frequenz-Steuerkanals <SEP> (RCC) <SEP> bei <SEP> der <SEP> Teilnehmereinheit.
<SEP> Dies <SEP> ist
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> eine <SEP> ein-Schusszeile, <SEP> die <SEP> gepulst <SEP> wird, <SEP> wenn <SEP> der <SEP> RX <SEP> TMS320 <SEP> die
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> angenaherte <SEP> Lage <SEP> des <SEP> AM-Loches <SEP> bestimmt.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Vom <SEP> Modem <SEP> zu <SEP> jeder <SEP> RF-Einheit <SEP> (RFU):
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> RF <SEP> RX <SEP> BUS <SEP> (66) <SEP> 8 <SEP> Bit-Bus <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Modem <SEP> und <SEP> der <SEP> RF <SEP> RX <SEP> Einheit. <SEP> Dieser
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bus <SEP> schickt <SEP> AGC <SEP> und <SEP> frequenzselektierte <SEP> Informationen <SEP> zur <SEP> RFU
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> Empfangsteiles. <SEP> Das <SEP> Modem <SEP> steuert <SEP> die <SEP> zu <SEP> sendenden <SEP> AGC-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Werte, <SEP> und <SEP> weiterhin <SEP> die <SEP> CCU <SEP> Frequenzwählinformation. <SEP> Die
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Frequenzwählinformation <SEP> wird <SEP> dem <SEP> Modem <SEP> über <SEP> MOD <SEP> BUS <SEP> 50
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb> zugeführt.
<SEP> Während <SEP> des <SEP> Schulungsbetriebes <SEP> steuert <SEP> das <SEP> Modem
<tb>
<tb> die <SEP> RF <SEP> RX <SEP> Frequenzwahl.
<tb>
<tb>
<tb>
RF <SEP> TX <SEP> BUS <SEP> (67) <SEP> 8 <SEP> Bit <SEP> Bus <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Modem <SEP> und <SEP> dem <SEP> RFU <SEP> Senderteil. <SEP> Dieser
<tb>
<tb>
<tb> Bus <SEP> befördert <SEP> den <SEP> TX <SEP> Leistungspegel <SEP> und <SEP> die <SEP> Frequenzwähl-
<tb>
<tb>
<tb> information <SEP> zum <SEP> Modulatorteil <SEP> Das <SEP> Modem <SEP> hat <SEP> damit <SEP> nichts <SEP> zu
<tb>
<tb>
<tb> tun, <SEP> daher <SEP> ist <SEP> die <SEP> Information <SEP> nur <SEP> zum <SEP> RFU <SEP> Senderteil <SEP> gerichtet.
<tb>
<tb>
<tb>
RX <SEP> 80 <SEP> MHz <SEP> REF <SEP> (Leitung <SEP> 59a) <SEP> ECL <SEP> 80 <SEP> MHz <SEP> Bezugstakt <SEP> zum <SEP> RFU <SEP> Empfangsteil.
<tb>
<tb>
<tb>
TX <SEP> 80 <SEP> MHz <SEP> REF <SEP> (Leitung <SEP> 59b) <SEP> ECL <SEP> 80 <SEP> MHz <SEP> Bezugstakt <SEP> zum <SEP> RFU <SEP> Senderteil.
<tb>
<tb>
<tb>
TX <SEP> EN <SEP> (Leitung <SEP> 68) <SEP> Leitung <SEP> zum <SEP> RFU <SEP> Senderteil, <SEP> um <SEP> die <SEP> RF <SEP> Übertragung <SEP> freizugeben.
<tb>
<tb>
<tb>
RX <SEP> EN <SEP> (Leitung <SEP> 69) <SEP> Leitung <SEP> zum <SEP> RFU-Empfangsteil, <SEP> um <SEP> RF-Empfang <SEP> freizugeben
<tb>
<tb>
<tb> AGC <SEP> WR <SEP> (Leitung <SEP> 70) <SEP> Schreibe-Auftastsignal <SEP> zur <SEP> Verriegelung <SEP> der <SEP> AGC-Daten <SEP> in <SEP> den
<tb>
<tb>
<tb> RFU <SEP> Empfangsteil <SEP> ein
<tb>
<tb>
<tb> RXFREQ <SEP> (WR) <SEP> (Leitung <SEP> 71) <SEP> Schreibe-Auftastsignal <SEP> um <SEP> Frequenzen <SEP> im <SEP> RFU <SEP> Empfangsteil <SEP> ein-
<tb>
<tb>
<tb> zuschreiben
<tb>
<tb>
<tb> RXFREQ <SEP> RD <SEP> (Leitung <SEP> 71 <SEP> a) <SEP> Auftastlesesignal <SEP> zum <SEP> Rücklesen <SEP> der <SEP> empfangenen <SEP> Frequenz <SEP> aus
<tb>
<tb>
<tb> dem <SEP> Empfangsteil
<tb>
<tb>
<tb> PWR <SEP> WR <SEP> (Leitung <SEP> 72)
<SEP> Schreibe-Auftastsignal <SEP> zur <SEP> Verriegelung <SEP> der <SEP> Leistungsinformation
<tb>
<tb>
<tb> im <SEP> RFU <SEP> Senderteil.
<tb>
<tb>
<tb>
PWR <SEP> RD <SEP> (Leitung <SEP> 73) <SEP> Lese-Auftastsignal <SEP> zum <SEP> Rücklesen <SEP> der <SEP> Leistungsinformation <SEP> aus
<tb>
<tb>
<tb> dem <SEP> RFU <SEP> Senderteil
<tb>
<tb>
<tb> ZXFREQ <SEP> RD <SEP> (Leitung <SEP> 74) <SEP> Lese-Auftastsignal <SEP> zum <SEP> Rücklesen <SEP> der <SEP> Sendefrequenz <SEP> aus <SEP> dem
<tb>
<tb>
<tb> RFU <SEP> Sendeteil
<tb>
<tb>
<tb> TXFREQ <SEP> WR <SEP> (Leitung <SEP> 75) <SEP> Schreibe-Frequenz-Austastsignal, <SEP> schreibt <SEP> im <SEP> Senderteil <SEP> ein.
<tb>
<tb>
<tb>
IF <SEP> TX <SEP> (Leitung <SEP> 76) <SEP> Übertragenes <SEP> Signal <SEP> auf <SEP> IF-Frequenz <SEP> zur <SEP> RFU
<tb>
<tb>
<tb> AGC <SEP> RD <SEP> (Leitung <SEP> 77) <SEP> Lese-Auftastsignal <SEP> zum <SEP> Rücklesen <SEP> der <SEP> AGC-Daten <SEP> aus <SEP> dem <SEP> RFU
<tb>
<tb>
<tb> Empfangsteil.
<tb>
<tb>
<tb>
Vom <SEP> Modem <SEP> zur <SEP> Taktgebereinheit <SEP> des <SEP> Systems <SEP> (STIMU):
<tb>
<tb>
<tb> VCXO <SEP> FDBK <SEP> (Leitung <SEP> 78) <SEP> Ein <SEP> 10-Bit <SEP> Datenbus <SEP> zum <SEP> VCXO <SEP> mit <SEP> Steuerinformation <SEP> zur <SEP> Fre-
<tb>
<tb>
<tb> quenznachlaufsteuerung.
<tb>
<tb>
VCXO <SEP> WR <SEP> (Leitunq <SEP> 79) <SEP> Schreibe-Puls <SEP> zum <SEP> VCXO <SEP> Haltekreis <SEP> VCXO <SEP> BUS <SEP> im <SEP> VCXO.
<tb>
Der Modulatorteil des Modems sendet die ihm auf der TX-Datenleitung 50 über die CCU zuge- führte Information mit 16-Pegel PSK-Modulation. Das Modem sendet ohne Kenntnis des Modula- tionspegels der empfangenen Information
Die Eingangssteuerleitungen werden innerhalb des Modems dekodiert, um zu wählen, welches Register den 8 Bit MOD BUS 50 zwischen dem Modem und der CCU in Betrieb zu nehmen hat.
Steuerinformationen bezüglich des Empfanges eines Schlitzes werden aktiv, wenn das Modem das RX SOS Signal auf Leitung 57 aus der CCU empfängt Diese Leitung unterbricht den Phasenum- tastdemodulator 17, um die Demodulation mit einem ankommenden Schlitz zu beginnen Zu die- sem Zeitpunkt wird der RFU-Empfangsteil durch das Modem mit dem RX EN Signal auf Leitung 69 freigegeben
Am Ende jedes Schlitzes wird die Zustandsinformation des Registers 23 für die lesende CCU auf den neusten Stand gebracht.
In der Teilnehmerstation kann die CCU das Modem veranlassen, das RCC Signal von der Basisstation zu erfassen Das Haupterfassungskennzeichen des RCC ist das AM HOLE mit 8 Symbolen. In der Software fragt das Modem die gewählte Frequenz für das AM HOLE über die CCU ab. Der Phasenumtastdemodulator 17 fragt die gewählte Frequenz für das AM HOLE über die CCU ab. Wenn ein AM HOLE auf dieser vorhanden ist, wird der Phasenumtastdemodulator auf ihr einrasten. Nachdem der Phasenumtastdemodulator 17 sicher ist, dass ein AM HOLE vorhanden ist, wird er die AM STROBE Leitung 65 zu der CCU auf low pulsen, was zwei Dinge bedeutet : dass das RCC Signal erfasst ist und (2) dass das AM STROBE ein ungefährer Start des Rahmenmar- kierers ist. Von hier ab beginnt die CCU die Suche nach dem einzigen Wort in dem RX Datenstrom innerhalb eines Fensters von 0 bis 3 Symbolen.
Wenn das einzige Wort erfasst ist, kann die CCU der Teilnehmerstation ihre Rahmen und Schlitzzahler einjustieren, um sie mit dem Rahmen der Basisstation in Übereinstimmung zu bringen.
Die Schnittstelle zwischen dem Modem und der RFU Empfangsstation gestattet die Steuerung
<Desc/Clms Page number 6>
der Frequenzwahl und der AGC Pegel in der RFU. Die CCU steuert die Frequenzauswahl und sen- det ihre Befehle zum Modem. Das Modem befördert diese Informationen über den RX RF BUS 66 zur RFU Der Bus 66 wird demnach zur Steuerung des AGC Pegels in der RFU Empfangsstation verwendet. Diese AGC Werte werden jede Symbolzeit auf den letzten Stand gebracht und zum RFU Empfangsteil befördert.
Die CCU Modem-Schnittstelle ist in Figur 1 gezeigt. Der Zeitablauf für die Senderschnittstellen ist in Figur 6 gezeigt. Diese Schnittstellen arbeiten mit niedriger Geschwindigkeit und erfordern daher nur Standard TTL Hardware-Schnittstellen. Das Modem versorgt die CCU mit dem 16 kHz Symboltakt Vier TX DATA Bits sind auf einem Parallelbus zum Modulatorteil. Ein acht Bitbus ist für den Steuer-/Zustandsinformationsaustausch vorgesehen. Steuerinformationen werden dem Mo- dem durch die CCU über asynchrone Schnittstellenregister 23 zugeführt. Der Inhalt der Register wird gültig, wenn das Auftastsignal TX SOS auf der Leitung 56 vom Modem aufgenommen wird, was den Beginn der Übertragung eines Schlitzes bedeutet.
Die CCU liefert folgende Steuerinfor- mation an das Modem: (1) Leerbetrieb ; (2) sende Sprechkanal; (3) sende Steuerkanal; (4) Schu- lungsbetriebsschleife; (5) TX CLK Symbol-Teilverzögerung; (6) RF TX Leistungspegel; und (7) RF/TX Frequenzwahl. Die RX Frequenzwahl wird im RX Frequenzregister 27 gespeichert.
Die CCU hat eine direkte Schnittstelle zur RF TX Einheit vom MOD Bus 50 zum RF TX BUS 67 über die Puffersteuereinheit 34. Die dekodierten Adressen werden als eingeschriebene Messmar- ken der RFU zugeführt, um die TX Leistungs- und TX Frequenzinformation zu sperren. Das Modem muss die Kontrolle über die RF RX haben, um die AGC zur RFU auf den letzten Stand zu bringen. Deshalb bringt das Modem die RX Frequenzinformation vom Register 27 zu den RF Ein- heiten bei Beginn jedes RX Schlitzes. Dieser Wert wird im Register 27 durch die CCU verriegelt.
Ausserdem kann das Modem die RX Frequenz während des Schulungsbetriebes selbst ändern, ohne die CCU hiezu zu benötigen.
Der Modemmodulatorteil ist in der Hardware voll implementiert und erfordert keinen Abgleich.
Die von der CCU auf der TX DATA Leitung 50 empfangenen Symbole haben eine Geschwin- digkeit von 16K Symbolen/Sekunde. Die empfangenen Symbole sind durch den DPSK Umsetzer ROM 10 phasenmoduliert und ihre resultierenden Wellenformen werden durch das FIR Filter geformt, um gute Interferenzeigenschaften zu schaffen und keine Amplituden- oder Gruppenverzö- gerungsverzerrung zu erleiden. Die Berechtigung dieses Konzepts steht unter der Voraussetzung, dass im nahe benachbarten Frequenzband (innerhalb 50-100 kHz) zum verwendeten Band keine starken Störsignale vorhanden sind (Leistungsdichte von 30-40 dB über dem Signal).
Das 200 kHz Bandpassfilter 14 liefert eine breite IF Filterung (100 kHz), so dass das übertragene Signal keine Amplituden- oder Gruppenverzögerungsverzerrung erleidet und ausserdem irgendwelche Harmoni- sche, durch die digitale Filterung und die D/A-Umsetzung erzeugt und dem Basisband hinzugefügt, ausgefiltert werden.
Die Hauptfilterung geschieht am Basisband durch eine digitale FIR Filterstufe 12. Diese Filter- stufe 12 ist ein sechspoliges Filter mit einer Abtastgeschwindigkeit von 50 Proben je Symbol je Symboldauer in der FIR Filterstufe 12 im Modulatorteil.
Da keine Analogfilterung am Basisband vorgenommen wird, ist es notwendig, zwei getrennte I und Q Kanale herzustellen. In Wirklichkeit sind der I und Q Kanal in die FIR Filterstufe 12 integriert.
Ein Multiplexkanal, den Zwischenfrequenzmischer 15 einschliessend, der mit der IF Frequenz ver- vielfacht, konvertiert diesen Kanal auf die IF. Dieser Kanal hat von sich aus gleiche Verstarkungen für die I und Q Proben. DieI und Q Abtastung ist nun um eine Hälfte einer Abtastperiode versetzt, dies wird jedoch durch das FIR Filter korrigiert.
Zur digitalen Kodierung durch den Phasenumsatzmodulator 10 wird der Gray-Code verwendet Dies stellt sicher, dass, wenn ein Symbol mit Fehler empfangen wurde, die voraussichtlich grösste Wahrscheinlichkeit die ist, dass der Fehler in einem dekodierten Symbol nur ein Bit sein wird. Die Signalkonstellation ist in Figur 2 dargestellt. Die mit "Q" und "B" bezeichneten Phasen sind jeweils die QPSK und BPSK Symbole.
Die Symbole werden als GRAY kodierte Phasensymbole aufgenommen. Irgendein Phasen- symbol wird dann aus dem GRAY-Kode in die Binärform umgewandelt und zur Binärform des letz- ten Phasensymbols addiert, um das DPSK Symbol zu bilden. Infolge des FIR Filter Algorithmus wird jedes weitere Symbol vor der Eingabe in die digitale FIR Filterstufe 12 invertiert. Demnach wird die DPSK Konvertierung durch die Verwendung vom Phasenumtastmodulator 10 ausgeführt.
<Desc/Clms Page number 7>
Vier Symbolbits, vier Bits vom vorhergehenden Symbol und ein Bit für die Inversionssteuerung werden dem Phasenumtastmodulator 10 eingegeben, welche das DPSK Symbol an den Eingang der FIR Filterstufe 12 ausgibt.
Nach der DPSK Umsetzung wird das Symbol dann an die Zeile 80 der FIR Filterstufe 12 gege- ben, das ein sechsstufiges, überlastetes FIR Filter ist. Die FIR Filterstufe 12 umfasst einen ROM- Koeffizientenspeicher 81 und zwei Dreistufen-Vierbit-Zwischenspeicher 82,83, wie in Figur 3 ge- zeigt. Die FIR Filterstufe 12 dient zur Formung der übertragenen Symbole gemäss der Spezifikation des Frequenzkanals. Die Abtastgeschwindigkeit des ROM-Koeffizientenspeicher 81 wird von einem über die Leitung 84 gelieferten Zeitsteuersignal aus dem Frequenz- bzw. Taktgenerator 38 über einen Zähler 85, der mit dem ROM-Koeffizientenspeicher 81 verbunden ist, bestimmt.
Ein Ein- gangstaktsignal wird über die Leitung 86 zu zwei Eingangsschaltern 87,88 geliefert, welches den Dateneingang in das Schieberegister 82,83 ermöglicht
Bezugnehmend auf Figur 4, wird jedes der sechs Symbole in den zwei Zwischenspeichern 82, 83 mit einer Geschwindigkeit von 3/25 T (T01/16 kHz) abgetastet Dieses Übertastungs-Schema reduziert die Proben, so dass nur zwei Symbole während einer jeden 1/25 T Abtastperiode abgetas- tet werden. Demnach finden wahrend jeder 1/25 T Abtastperiode zwei Symbole Eingang zum ROM-Koeffizientenspeicher 81.
Jede 1/25 T Abtastperiode wird ihrerseits in zwei Teile geteilt Inphase (I) und Quadratur (Q) Während der ersten Hälfte der 1/25 T Periode nehmen die ZWI- schenspeicher 82,83 die 3 Bit Inphase-Komponente (I) des Symbols auf und während der zweiten Hälfte der Periode wird die Quadraturkomponente (Q) des Symbols in den ROM-Koeffizientenspei- cher eingegeben. Daher ist der Filterausgang auf Leitung 89 die zeitgeteilte, digitale I und Q Wel- lenformen der zu übertragenden Wellenform. Diese Proben werden über Leitungen 89 dem D/A- Wandler 13 zur Umsetzung in eine analoge Wellenform zugeführt. Diese Wellenform wird dann mittels des Bandpassfilters 14 gefiltert und über Leitung 91 dem Zwischenfrequenzmischer 15 zur Umsetzung in ein 20 MHz IF-Signal über Leitung 92 zugeführt.
Die beiden Zwischenspeicher 82,83 schieben zwei der gespeicherten Symbole in den ROM- Koeffizientenspeicher 81 mit einer Geschwindigkeit von 1/25 T für die erforderlichen rechnerischen Auswertungen. Die Symbole werden umgesetzt in 3 Bit und Q Graykodekomponenten durch Aus- wahl entweder des vierten oder dritten Symbolbits zum höchstwertigen Bit (MSB) der Dreibitkom- ponente. Die zwei niederwertigsten Bits (LSBs) bleiben unverändert. Diese Zweikomponentenwahl wird mit einer Geschwindigkeit von 1/50 T ausgeführt.
Der ROM benötigt demnach fünf Eingänge aus dem Zähler 85, um zu bezeichnen, welche der 25 Abtastperioden augenblicklich berechnet wird. Ein zusätzlicher Eingang aus dem Zähler 85 ist erforderlich, um dem ROM-Koeffizientenspeicher 81 zu sagen, ob die 3 Biteingänge die I oder Q
Komponenten der Eingangssymbole sind.
Die im FIR ROM-Koeffizientenspeicher 81 gespeicherten Ausgangssignale werden berechnet, um irgendeinen Fehler, der wegen der 1/50 T Differenz in den I und Q Zeitwerten vorkommen kann, zu berichtigen. Ferner addiert das IF Filter in der RFU die beiden Werte zusammen, um die korrekte übertragene Wellenform zu bilden, da seine Bandbreite im Vergleich zur IF-Frequenz rela- tiv schmal ist. Der FIR ROM-Koeffizientenspeicher 81 liefert einen Ausgang von 10 Bit Digitalpro- ben auf Leitung 89 mit einer Frequenz von 800 kHz.
NULL Symbole können in die digitale FIR Filterstufe 12 eingebracht werden, um Symbole ohne
Senderleistung darzustellen. Diese werden im Schulungsbetrieb verwendet, um einen "Impuls" in die digitale FIR Filterstufe 12 einzugeben Diese NULLEN können auch zur Ausgabe von AM HOLES und Überwachungsbandern verwendet werden, die beim Funksteuerkanal (RCC) be- nötigt werden.
Der D/A Wandler 13 nimmt Digitaleingänge aus der digitalen FIR Filterstufe 12 auf und erzeugt das erforderliche Spektrum mit Vielfachen von 133,33 kHz, beginnend mit 66,67 kHz.
Das 200 kHz Spektrum durchläuft das Bandpassfilter 14 mit äusserst geringen Variationen in der
Bandpassdämpfung und der Gruppenverzogerung. Die Welligkeit der Dämpfung ist geringer als
0,1 dB und die Variation der Verzögerung ist geringer als 1,5 Mikrosekunden. Die benachbarten
Spektren werden um mehr als 20 dB abgeschwächt.
Das gewünschte Signal aus dem D/A-Wandler 13 ist auf 200 kHz gemittelt und hat eine Band- breite von etwa 32 kHz. Dieses Signal wird durch das Passbandfilter 14 bandpassgefiltert, bevor es gemischt wird, um die Signalkomponenten mit nx133 kHz zu entfernen Durch Multiplikation der
<Desc/Clms Page number 8>
200 kHz Wellenform mit 20 MHz, mischt der Zwischenfrequenzmischer die I und Q Proben mit den SIN und COS Komponenten der IF Frequenz. Demnach kann das 20 MHz Signal direkt die Aus- gangswellenform vervielfachen und die exakte Komponentenvervielfachung wird automatisch erle- digt. Daher besteht hier keine Notwendigkeit für eine diskrete SIN (IF)/COS (IF)Generatorschal- tung, um die 110-Proben aus dem D/A, wie beim Demodulatorteil, zu vervielfachen.
Dies vermeidet auch eine getrennte Durchführung des Basisbandes im Mischer zum Ausgang des Zwischenfre- quenzmischers 15
Die Pufferabschwächereinheit 47 empfängt ein ECL Pegelsignal, das von der IF-Frequenz von 20,00 MHz auf der Leitung 94 aus dem Zeitsteuer- und Steuersignalgenerator 38 verschieden ist, und setzt es in ein Spitze-Spitzesignal von 350 mV um, das als lokales Oszillatorsignal über die Leitung 95 zum Zwischenfrequenzmischer 15 geliefert wird. Weitere Spannungsteiler (nicht darge- stellt) liefern eine +7,5 VDC Vorspannung für den Zwischenfrequenzmischer 15.
Der Zwischenfrequenzmischer 15 ist ein MC1496 Aktivmischer. Seine Frequenz übersetzt die I und Q Wellenform auf Leitung 91 in ein 20,20 MHz IF Signal, welches an die Leitung 92 zusam- men mit allen anderen Mischerprodukten abgegeben wird. Intermodulationsprodukte sind mehr als 40 dB darunter. Der Zwischenfrequenzmischer 15 arbeitet am Trägereingang mit einem hohen Pegel und mit einem niederen Pegel am modulierenden Signaleingang. Dies liefert ein zufrieden- stellendes Schaltverhalten des zweifach-Differentialverstärkers des Trägers und eine lineare Arbeitsweise des modulierenden Differentialverstärkers. Ein Nullträger wird nicht abgegeben, da der Träger mit 20,00 MHz durch ein 20,20 MHz Quarzfilter in der RFU ausgefiltert wird.
Ein Emit- ter-Gegenkopplungswiderstand von 470 Ohm (nicht dargestellt) ist vorgesehen, um den Modula- tionssignaleingang für eine lineare Arbeitsweise auf 1 Volt Spitzenspannung zu halten.
Der RF Verstärker enthält eine Emitterfolge Pufferstufe, um die abgestimmte Mischerschaltung von der RF Einheit zu trennen und eine 50 Ohm Ausgangsimpedanz herzustellen. Um die Wir- kungen der Streukapazitäten zu eliminieren, werden die Ausgangskapazität des Gerätes und die Kapazität des Emitterfolgers, der den Mischereingang puffert, in einen Parallelschwingkreis am Mischerausgang gelegt, der auf maximale Verstärkung abgestimmt werden kann. Die Gesamtver- stärkung des Mischers muss 10 dB betragen, da-10 dBm bei 50 Ohm am Ausgang des Modems verlangt werden. Eine feste Spule, besser als eine variable, kann schliesslich im Parallelschwing- kreis des Zwischenfrequenzmischers 15 verwendet werden. Der RF Verstärker 16 verstärkt das Signal auf der Leitung 92 vom Ausgang des Mischers 15 und liefert das verstärkte Signal über die IF-TX Leitung 76 an die RFU.
Im Pausenbetrieb sendet der Modulatorteil des Modems einer Basisstation ein von der CCU abgegebenes Leermuster. Da das Modem im Halbduplexbetrieb arbeitet, setzt die CCU in der Teil- nehmerstation in allen Schlitzen, ausgenommen den Schlitz, in welchem die Teilnehmerstation selbst sendet, in den Empfangszustand. Dies erlaubt dem Demodulatorteil des Modems der Teil- nehmerstation an die AGC zu überwachen, damit sie nicht zu überrascht wird, wenn ein Burst von der Basisstation hereinkommt. Pausenbetneb wird verwendet, wenn es eine Frequenz gibt, für wel- che wenigstens einer, aber nicht alle Schlitze verwendet sind. Die Leerschlitze sind mit dem Leer- muster ausgefüllt. Wenn eine Frequenz überhaupt keine Gespräche führt, kann der Modulatorteil abgeschaltet werden.
Zurückkommend auf den Demodulatorteil des Modems, weist der Zwischenfrequenzmischer 21 für das 20,00 MHz, -30 dBm Signal, das von der RFU auf der IF-RX Leitung 58 empfangen wird, eine Eingangsimpedanz von 50 Ohm auf. Die Grundfunktion des Zwischenfrequenzmischers 21 ist, das IF-Signal aus der RFU auf das Basisband herabzusetzen und es auch um 30 bis 35 dB zu ver- stärken. Ein Dauersignal mit 20,00 MHz wird an die Leitung 22 gelegt. Das Dauersignal auf der Leitung 22 ist das Zeitmultiplexte SIN/COS/-SIN/-COS Signal aus dem COS/SIN Zwischenfre- quenzgenerator 43. Ein aktiver Mischer, Baustein MC 1496, wird mit dem Lokaloszillatorsignal über die Leitung 22 mit hohem Pegel, und das modulierte Signal mit niederem Pegel über die Leitung 58 beaufschlagt.
Der Mischerausgang mit dem Basisband auf Leitung 97 ist mit dem Verstärker 20, der ein Differentialverstärker ist, AC differential gekoppelt. Ein Hochpassfilter wird durch einen Kopplungskondensator am Zwischenfrequenzmischer 21 und durch den Eingangswiderstand des Differentialverstärkers 20 gebildet und hat eine Grenzfrequenz von angenähert 1 Hz.
Die Pufferstufe 48 liefert eine Schnittstelle zwischen dem ECL Pegel des 20,00 MHz Genera- tors 43 und dem Zwischenfrequenzmischer 21. Die Puffereinheit liefert ein 350 mV Spitze-Spitze
<Desc/Clms Page number 9>
Signal, um den Trägereingang in den gesättigten Schaltbereich zu bringen und liefert auch eine VDC Vorspannung von 7,5 VDC für diesen Eingang.
Der SIN/COS Zwischenfrequenzgenerator 43 ist in Figur 5 dargestellt Der Zwischenfrequenz- generator 43 enthält ECL Teile, die zu vier Zeiten die geführte IF Frequenz, entsprechend einem 4 IF Zeitlagesignal auf Leitung 98 aus dem Zeitsteuer- und Steuersignalgenerator 38, verarbeiten.
Bezugnehmend auf Figur 5, arbeiten zwei 90 Phasenschieber 99,100 als ein Teiler mit vier Zählern, wobei jeder ihrer Ausgänge um 90 phasenversetzt ist Ein Vierfachmultiplexer (MUX) 101 schaltet zwischen den SIN, COS, -SIN, -COS Ausgängen. Der Ausgang des MUX 101 wird von einem D Flop 102 wieder getaktet und wird über die Leitung 103 zum Zwischenfrequenzmischer 21 ausgegeben. Diese Schaltung liefert eine perfekte 90-Grad-Phasenverschiebung zwischen den vier Komponenten. Der einzige Zeitmultiplexkanal stellt auch sicher, dass die I und Q Komponenten mit genau derselben Verstärkung ankommen.
Das Zeitablaufdiagramm für den Demodulatorteil ist in Figur 6 dargestellt. Das Modem beliefert die CCU mit den Vierdatenbits und ihrem 16 kHz Symboltakt Die Adressleitungen und ein 8 Bit Bus sorgen für Zustands-/Steuer-Austausch zwischen den beiden Einheiten.
Der Verstärker 20 nimmt den Differentialausgang aus dem Mischer auf und verstärkt ihn ange- nähert um 25 dB. Der Verstärker 20 liefert ein AC-gekoppeltes 10 Volt Spitze-Spitze Signal an den A/D-Umsetzer 19 mit sehr geringer Verzerrung.
Der A/D-Wandler 19, der ein TRW 12 Bit A/D-Umsetzer ist, wird dazu verwendet, das Basis- bandspektrum aus dem Differentialverstärker 20 in digitale Daten zur Verarbeitung im Phasenum- tastdemodulator 17 umzusetzen. Die Abtastgeschwindigkeit ist viermal je Symbol (64 kHz).
Bei normaler Arbeitsweise wird die digitale Verarbeitung vom TMS320 Phasenumtastdemodu- lator 17 ausgeführt. Der Phasenumtastdemodulator 17 arbeitet mit 20 MHz mit 4 K Bytes des Spei- chers aus dem 4K ROM 46. Die Adresseingangsstifte werden dazu benützt, die I/Q Register zwischen dem Demodulatorteil und der CCU oder der speziellen Diversity-Kombinatorschaltung zu adressieren.
Der Phasenumtastdemodulator 17 empfängt die I/Q-Daten aus dem Zwischenfrequenzmischer 21 mit einer Abtastfrequenz von 64 kHz. Die Daten werden wieder zeitmultiplext über einen Fre- quenzkanal, wie dies beim Modulatorteil geschehen ist. Der Phasenumtastdemodulator 17 führt die
Filterung und Demodulation der Wellenform aus. Der Phasenumtastdemodulator 17 gibt dann das empfangene Symbol über den Bus 104 zum Datenauffangspeicher 37 aus, der das Symbol an die CCU über die RX-DATA Leitung 64 weitergibt, mit einem Puls des RX CLK Signals auf Leitung 63 und einer Frequenz von 16 kHz.
Der Empfängerzustand ist im Zustandsregister 24 plaziert und die I/Q-Proben sind im I Regis- ter 29 und dem Q Register 30 plaziert. Die CCU kann den Zustand auslesen, während die I/Q Pro- ben für eine externe Diversity-Kombinatorschaltung angefordert werden Die Steuer-/Zustands- schnittstellen und die Funktionen werden nachstehend beschrieben.
Die Arbeitsweise des Basisstation-Modems ist mit einer festen RF Frequenz verknüpft. Die Verbindungen bei der Basisstation ist vollduplex. Demnach arbeiten der Modemmodulator und -demodulator gleichzeitig. Wenn das Modem auch dazu bestimmt ist, das Modem des Steuerfre- quenzkanals zu sein, sendet und empfängt es nur Informationen mit dem Format des Funksteuer- kanals (RCC) während der zugeteilten Schlitzsteuerpenode. In der Basisstation ist ein OCXO in der Zeitablaufsteuereinheit (STIMU) 49 des Systems angeordnet und arbeitet als Taktgeber Dem- nach wird beim Empfang keine Frequenzabweichung vorkommen
Alle Sendungen vom Modem der Basisstation werden vom Taktsignal TX CLK (16 kHz) über die Leitung 60 getaktet.
Der Teilzeitverzögerungsgenerator 40 im Modem der Basisstation liefert an die CCU der Basisstation einen Bruchteil der Symbolzeit zwischen dem Taktgebersignal auf Lei- tung 60 und dem abgeleiteten RX CLK Signal auf Leitung 63 im Modem. Diese Information wird dann über den Funksteuerkanal zur Teilnehmereinheit gesendet, so dass der Teilnehmer seine
Sendung verzögern wird, damit sein Signal bei der Basisstation synchron mit allen anderen Schlit- zen empfangen wird.
Alle Vorgänge im Modem der Teilnehmerstation werden vom empfangenen Taktsignal (RX
CLK) abgeleitet, das vom Frequenz- bzw. Taktgenerator 38 aus der empfangenen Sendung wie- dergewonnen wird. Dies dient als Taktgeber der Teilnehmerstation. Das TX CLK Signal auf Leitung
62 von der Sendertaktverzögerungsschaltung 39 zur CCU ist kein Taktgeber wie in der Basis-
<Desc/Clms Page number 10>
station. Es wird aus dem RX CLK Signal auf Leitung 63 abgeleitet und durch die Sendetaktver- zögerungsschaltung 39 verzögert. Die Dauer einer solchen Verzögerung wird durch die CCU der Teilnehmerstation, Teilverzögerungsregister (SUB) 28 bestimmt und daraus durch die Sendetakt- verzögerungsschaltung 39 wiedergewonnen. Die CCU der Teilnehmerstation empfängt die Verzö- gerung über den Funksteuerkanal von der CCU der Basisstation.
Die Verzögerung wird bestimmt von der Entfernung zwischen Basis und Teilnehmerstation. Die CCU der Teilnehmerstation speist diese Teilzeitinformation in das Teilverzögerungsregister (SUB) 28 im Modem über den MOD BUS 50. Das Modem selbst nimmt die Teilverzögerung über die Sendetaktverzögerungsschaltung 39 auf. Die CCU verbucht die gesamte Symbolverzögerung durch Aufnahme des TX SOS Signals über Leitung 56 zum durch die korrekte Anzahl der Symbole verzögerten Modem. Dieses Verfah- ren befreit alle bei der Basisstation ankommenden Signale von Veränderungen im Bereich aller Teilnehmerstationen.
Es gibt viele Verzögerungsquellen im Modemsystem, die einen deutlichen Einfluss auf das Zeit- ablaufsystem haben. Solches schliessen Analogfilterverzögerungen, Ausbreitungsverzögerungen, FIR Filterstufe 12 Verarbeitungsverzögerungen, usw ein. Diese Verzögerungen verschieben die TX und RX Rahmen gegenseitig und diese Verschiebungen müssen in eine sorgfältige Berech- nung einbezogen werden.
Die Verzögerungswege vom Modulatorteil zum Demodulatorteil werden untenstehend mit ihren geschätzten Werten aufgelistet.
EMI10.1
<tb>
Tta <SEP> TX <SEP> Analogverzögerung. <SEP> Angenähert <SEP> 55T.
<tb>
<tb>
<tb>
Ttr <SEP> Übergabeverzögerung <SEP> zwischen <SEP> TX <SEP> und <SEP> RX <SEP> in <SEP> der <SEP> RF-Einheit. <SEP> Angenähert <SEP> 1,9T.
<tb>
<tb>
<tb>
Td <SEP> Ausbreitungsverzögerung. <SEP> 1,2T <SEP> max. <SEP> (ein <SEP> Weg).
<tb>
<tb>
<tb>
Tra <SEP> RX <SEP> Analogverzögerung. <SEP> Angenähert <SEP> 5,77T.
<tb>
<tb>
<tb>
Th <SEP> Zeit <SEP> während <SEP> der <SEP> Abtastung <SEP> des <SEP> RX <SEP> Analogfilterausganges <SEP> vor <SEP> der <SEP> A/D-Umsetzung.
<tb>
<tb>
<tb>
Angenähert <SEP> 0,03T.
<tb>
<tb>
<tb>
Tc <SEP> A/D <SEP> Umsetzzeit. <SEP> Angenähert <SEP> 0,22 <SEP> T.
<tb>
<tb>
<tb>
Tf1, <SEP> Tf2 <SEP> RX <SEP> FIR <SEP> "Fenster". <SEP> Um <SEP> eine <SEP> Spitze <SEP> zur <SEP> Zeit <SEP> t=0 <SEP> zu <SEP> empfangen, <SEP> muss <SEP> das <SEP> Filter <SEP> bei <SEP> t <SEP> = <SEP> -Tf1
<tb>
<tb>
<tb> beginnen <SEP> abzutasten <SEP> und <SEP> fortzusetzen, <SEP> bis <SEP> Tf1 <SEP> angenähert <SEP> 3,5T, <SEP> Tf2 <SEP> angenähert <SEP> 3,25T
<tb>
<tb> ist.
<tb>
<tb>
<tb>
To <SEP> TMS <SEP> Verarbeitungsverzögerung <SEP> zwischen <SEP> "Spitze" <SEP> und <SEP> TMS <SEP> Ausgang. <SEP> Angenähert
<tb>
<tb>
<tb> 4,5 <SEP> T.
<tb>
<tb>
<tb>
Tw <SEP> TX <SEP> Wellenformlänge <SEP> (6T).
<tb>
<tb>
<tb>
Tcrt <SEP> Kompensationsverzögerung <SEP> zwischen <SEP> RX <SEP> und <SEP> TX <SEP> (Teilnehmer); <SEP> minimal <SEP> für <SEP> den <SEP> entfern-
<tb>
<tb>
<tb> testen <SEP> Teilnehmer <SEP> und <SEP> maximal <SEP> für <SEP> nähesten.
<tb>
<tb>
SBn <SEP> Nähester <SEP> Teilnehmer.
<tb>
<tb>
<tb>
SBf <SEP> Entferntester <SEP> Teilnehmer
<tb>
Die Verzögerung zwischen TX SOS in der Basisstation und dem ersten empfangenen Analog- symbol "Spitze" bei der Basisstation ist +7,4 Symbole. Deshalb gibt es eine Verschiebung zwi- schen TX und RX Schlitzen. Um die ankommende Phase korrekt zu dekodieren, muss das Modem etwa 3,5 Symbole vor dem Eintreffen der "Spitze" mit dem Abtasten beginnen. Daher ist die Verschiebung zwischen TX SOS/ und dem Beginn der RX Abtastung etwa vier Symbole lang.
In der Basisstation verläuft der Start des RX Schlitzes etwa 4 T nach dem Start des TX Schlit- zes. Der Start des RX Schlitzes ist definiert als die Zeit, bei der die erste analoge Probe aufgenom- men wird, um die erste "Spitze", die empfangen wird, zu detektieren.
Das Modem der entferntesten Teilnehmerstation startet seine TX Schlitz 4 T vor dem Start des RX Schlitzes des Modems der Basisstation. Andere Teilnehmer müssen den Start ihrer TX Schlitze verzögern
Im gesamten RF Telephonteilnehmersystem können auf Grund der Entfernung hin und zurück irgendwo Übertragungsverzögerungen von 0 bis 3-facher Symbollänge vorkommen. Deshalb muss, damit die empfangene Nachricht in der Basisstation synchron wird, die Teilnehmerstation imstande sein, ihren Sendetakt im Verhältnis zum empfangenen abgeleiteten Takt (RX CLK) um die 0 bis 3-fache Symbolzeit zu verschieben. Die Zeitverzögerungen werden in der Basisstation errechnet und über den Steuerkanal gesandt und durch die CCU interpretiert. Die CCU liefert dann die Teil- verzögerungskonstanten an das Modem der Teilnehmerstation, um das TX CLK zu verzogern.
Die Teilverzögerung ist ein 8 Bit Wert, der in das Teilverzögerungsregister (SUB) 28 eingeschrieben
<Desc/Clms Page number 11>
wird Das vollständige Verzögerungssymbol wird durch die CCU gesteuert. Das Abtastsignal TX SOS auf Leitung 56 wird um 0,1, oder 2 Symbole verzögert erzeugt, entsprechend den von der Basisstation empfangenen Entfernungswerten.
Während des Empfanges eines Schlitzes führt das Modem eine Frequenzsynchronisation durch Aufnahme und dann anschliessendem Gleichlauf durch. In der Teilnehmerstation steht der VCXO über einen D/A-Umsetzer im VCOX Interface 41 unter der direkten Steuerung des Phasen- umtastdemodulators 17.
Der Phasenumtastdemodulator 17 berechnet aus Frequenzaufnahme- und Gleichlaufalgonth- men die im VCXO notwendigen Änderungen, um die Synchronisation aufrecht zu erhalten.
Während des Empfanges irgendeines Schlitzes führt der Mikroprozessor auch die Bitsynchro- nisation der Bit Synchronisierungszeichen des empfangenen Datenstromes aus Ein Algorithmus veranlasst eine Bit Gleichlaufregelschleife. Der Phasenumtastdemodulator 17 hat die Kontrolle über einen variablen Frequenzteiler des 80 MHz VCXO oder OCXO (nur während der Steuerung der Schlitzdemodulation). Innerhalb der Bit Gleichlaufregelschleife modifiziert der Mikroprozessor 17 die Frequenzteilung um die Bitsynchronisation zu erreichen. Während des Empfangs eines Sprechkanals haben die Teilerwerte Schrittgrössen von 0,1 % von 16 kHz, wogegen ein Steuer- schlitz die Werte wesentlich drastischer andern kann, soviel wie +/- 50 %.
Die Rahmensynchronisation wird in der Basisstation und in der Teilnehmerstation auf völlig verschiedenen Wegen vorgenommen. In der Basisstation wird ein SOMF 8 (Start des Modem- blocks) Hauptsignal über das Modem auf der Leitung 61 zur CCU geschickt. Dies ist das Haupt SOMF Signal, das für alle Übertragungen von der Basisstation verwendet wird. Aus diesem und dem Symboltaktgebersignal (16 kHz) auf Leitung 60 kann die CCU den gesamten Zeitablauf aller Schlitze und Blocke ableiten
In der Teilnehmerstation sucht der Phasenumtastdemodulator 17 während des Beginns der Erfassung nach dem AM HOLE im RCC Wenn das AM HOLE aufgefunden wurde, wird der Phasenumtastdemodulator 17 wenige Rahmen zahlen und den Zeitablauf und Steuergenerator 38 veranlassen, das AM STROBE/Kennzeichen über Leitung 65 zur CCU in den Rahmenspeicher- platz für das AM HOLE zu liefern.
Die CCU verwendet dieses Markierkennzeichen, um den Start- rahmenmarkierzähler aufzubauen (kanalisieren), was zur exakten Rahmensynchromsierung durch die CCU Software modifiziert werden kann. Dies bedeutet auch, dass das AM HOLE detektiert wurde und der RCC belegt ist.
Die Schlitzsynchronisation steht unter der Kontrolle der CCU. Die Signale TX SOS auf Leitung 56 und RX SOS auf Leitung 57 sind Befehle an den Frequenz- bzw. Taktgenerator 38, mit der Sen- dung oder des Empfanges eines Schlitzes zu beginnen. Diese Signale sind mit dem TX CLK Signal auf Leitung 62 dem Signal RX CLK auf Leitung 63 jeweils synchronisiert.
Der Modemdemodulatorteil arbeitet entweder im selbständigen (off-Line) Betrieb oder im unselbständigen (on-Line) Betrieb, entsprechend dem Bit 7 des RX Steuerwortes im Steuerwort- register 31. Um den Demodulatorteil von einer Betriebsart in die andere umzuschalten, sendet die CCU MOD RESET, schreibt den erforderlichen Befehl über den MOD BUS 50 in das RX Steuer- wortregister 31 ein und schaltet dann das MOD RESET Signal ab.
Im off-line-Betrieb wird der externe Speicher des Mikroprozessors mit 2K Wörtern aus dem
ROM und 2K Wörtern aus dem RAM beliefert. Die CCU steuert das Eintragen dieser Betriebsart nach dem Einschalten und einmal zu jeder vorgegebenen Anzahl Stunden, während derer das
Modem nicht sendet oder empfängt, um Eigentests und Schulungsprogramme auszuführen.
Das Eigentestprogramm testet die ROM 45,46, den internen RAM und den externen RAM 44 und die Schnittstelle zur CCU. Es sendet die Testergebnisse über das Zustandsregister 24 zur CCU.
Das Schulungsprogramm schliesst das Senden eines Übungssignals zum Demodulatorteil und die Berechnung der Koeffizienten des FIR Filters, die im Phasenumtastdemodulator 17 enthalten sind, ein Dies wird off-line zu jeder vorgegebenen Anzahl von Stunden ausgeführt, während das
Modem weder Daten sendet noch empfängt.
Im on-line Betrieb empfängt das Modem Signale entweder aus einem Steuerkanal oder einem
Sprachschlitz, entsprechend dem RX Teil Steuerwort im Steuerwortregister 31 Die on-line Soft- ware führt die folgenden Programme aus.
Ein vorbereitendes Programm wird vom Phasenumtastdemodulator 17 beim Einschalten oder
<Desc/Clms Page number 12>
nach einem empfangenen Rücksetzsignal ausgeführt. Dieses Programm liest das Steuerwort im Register 31 und ruft weitere Programme entsprechend dem Steuerwort ab.
Dieses Programm wird aktiviert, wenn die CCU dem Modem ein MOD RESET Signal über Lei- tung 54 und einen Befehl über den MOD BUS 50 zum Steuerregister sendet, um in den on-line Betrieb einzutreten. Dieses Programm führt einen Summentest an einem on-line PROM aus, führt Parameter ein, liest das Steuerwort im Wortregister 31 und springt in das passende Programm ein.
Ein Frequenzerfassungsprogramm läuft im Modem der Teilnehmerstation nur dann, wenn ein Steuerkanal empfangen wird, um die VCXO Frequenz in der Teilnehmerstation mit der Quarzfre- quenz in der Basisstation zu synchronisieren. Da die Sende-, Empfangs- und Zwischenfrequenzen vom VCXO in der Teilnehmerstation oder vom OCXO in der Basisstation abgeleitet sind, wird dies veranlassen, dass alle Frequenzen synchronisiert werden.
Dieses Programm wird nur im Modem der Teilnehmerstation verwendet. Es wird von einem Be- fehl aus der CCU aktiviert, während der Demodulatorteil auf die Steuerkanalfrequenz gesetzt wird.
Seine Aufgabe ist es, die VCXO Frequenz auf mit jener des OCXO in der Basisstation zu synchro- nisieren. Es geschieht dies zunächst durch Suchen des AM Hole, das eine kurze Zeitpenode ist, während welcher keine Übertragung von der Basisstation erfolgt. Hierauf sendet die Basisstation ein unmoduliertes Trägersignal. Beim Empfang dieser Wellenform wird der Mischerausgang eine andere Sinuswellenform aufweisen, deren Frequenz der Differenz zwischen der VCXO und der Quarzoszillatorfrequenz der Basisstation proportional ist. Die Modemsoftware tastet die I und Q Kanäle in bestimmten Intervallen ab und führt eine Phasensperrkreisfunktion aus, d. h. sie ermittelt den Phasenunterschied für jedes Intervall, schickt ihn durch ein Tiefpassfilter und sendet ihn als Korrekturwort zum VCXO.
Das Modem bestimmt, dass die Frequenzerfassung vollendet ist, wenn der Phasenunterschied unter einem gewissen Pegel liegt. Wird das AM Hole während einer bestimmten Zeitperiode nicht detektiert, wird vom Modul eine Fehlernachricht zur CCU gesendet, die angibt, dass der Empfänger nicht auf den Steuerkanal abgestimmt ist.
Das Programm wird vom Vorbereitungsprogramm abgerufen und sendet ein Zustandswort vom Zustandsregister 24 zur CCU, die anzeigt, ob eine Frequenzerfassung stattgefunden hat oder nicht
Beim Abruf durch das Vorbereitungsprogramm tastet das Frequenzerfassungsprogramm die I und Q Kanäle ab, wobei es nach den I und Q Kanälen sucht und gleichzeitig eine AGC Schleife bildet. Wenn das AM Hole während einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen nicht detektiert wird, schickt dieses Programm diese Information über das Zustandsregister 24 zur CCU. Die CCU wird dann auf eine andere mögliche Frequenz umschalten und das Frequenzerfassungsprogramm wieder reaktivieren.
Nach der Feststellung des AM Loches liefert dieses Programm eine Phasensperrschleife für die Zeit, während welcher ein unmodulierter Träger gesendet wird. In dieser Schleife werden I und Q Proben entnommen und der Phasenwinkel der abgetasteten Signale berechnet.
Der errechnete Winkel wird von der vorhergehenden Phase subtrahiert und das Ergebnis wird tiefpassgefiltert und als ein Steuerwort zum VCXO gesendet. Die AGC wird ebenfalls während der Schleife berechnet, wobei die Signalamplitude verwendet wird Am Ende der vorgeschriebenen Dauer, wenn die Phasenabweichungen geringer sind als ein vorgegebener Betrag, setzt das Modul "1" in das Zustandsregister 24 ein und wenn die Abweichungen noch immer grösser sind als dieser Betrag, wird in das Zustandsregister eine "2" eingesetzt Im letzteren Falle kann das Frequenz- erfassungsprogramm für mehr als einen Schlitz reaktiviert werden.
Ein Bitsynchronisationsprogramm läuft sowohl im Modem der Teilnehmerstation als auch in dem der Basisstation beim Empfang des RCC und nach Vervollständigung des Frequenzerfas- sungsprogrammes ab. Im Modem der Teilnehmerstation wird dessen Ausgang dazu verwendet, den 16 kHz Symboltakt mit der Übertragung aus der Basisstation zu synchronisieren. Im Modem der Basisstation wird es dazu verwendet, die Teilverzögerung, die in der Übertragung der Teilneh- merstation enthalten ist, zu bestimmen, um so eine Koinzidenz mit dem Takt des Modems der Basisstation herbeizuführen.
Ein Schlitzempfangsprogramm wird abgerufen, wenn das Modem bereit ist, Daten zu emp- fangen, d. h. nachdem die Frequenz- und Bitsynchronisation vollzogen sind. Seine Hauptfunktionen sind (a) die Parameter für das Symbolempfangsprogramm einzuführen (untenstehend beschrie- ben); (b) das Symbolempfangsprogramm zu aktivieren, wenn das erste Symbol abgetastet ist ;
<Desc/Clms Page number 13>
und(c) die Qualität der Verbindung und weitere Information nach dem Empfang aller Symbole im Schlitz zu ermitteln.
Dieses Programm wird vom Vorbereitungsprogramm am Beginn jedes Empfangsschlitzes ab- gerufen Seine Hauptfunktion ist die Einführung der Parameter für das Symbolempfangsprogramm.
Nach Vervollständigung dieses Prozesses wartet es, bis alle Proben des ersten Symbols im Schlitz im FIFO Stapel 18 gespeichert sind und springt dann zum Symbolempfangsprogramm.
Die Verfahrensschritte dieses Programmes sind: 1. Auslesen des Modulationspegels (ML aus dem Steuerwortregister 31, wobei ML 2,4 oder 16 sein kann); 2. Berechnung des halben Symbolwertes, gegeben durch die Gleichung:
180
HS = 180/ML (Gleichung 1)
ML 3. Berechnung einer MASKE, um die LSB von der dekodierten Phase abzutrennen. Die MASKE hängt vom ML und der Anzahl der Bits ab, die zur Darstellung der dekodierten Phase verwendet wurden, wobei, wenn 2n einen Phasenwinkel von 22,5 darstellen, dann
MASK = 8 x 2n für ML = 2 = 12 x 2n für ML = 4 = 15 x 2n für ML = 16 4 Vorhergehendes Auslesen der AGC für diesen Schlitz aus dem AGC Register und Aussenden derselben (nur für die Basisstation).
5. Warten bis zum Ende der Abtastung des ersten Symbols und dann Springen zum Symbol- empfangsprogramm, und 6. Nach dem Empfang aller Symbole im Schlitz Aussendung des Verbindungsgütesignals aus dem Verbindungsgüteregister 25 zur CCU.
Das Symbolempfangsprogramm wird einzig durch die Symbolzeit während des Datenempfan- ges aktiviert und seine Funktionen umfassen (a) Auslesen der I und Q Proben für das Symbol; (b) Filterung der I und Q Proben ; Bestimmung der übertragenen Symbole und ihre Sendung zur
CCU ; (d) Bildung einer Phasensperrschleife, um den VCXO mit dem ankommenden Signal zu synchronisieren ; (e) Ausbildung eines Bitfolge-Algorithmus, (f) AGC Berechnung; und (g) Samm- lung der Informationen für die Berechnung der Verbindungsgüte.
Das Programm wird einzig vom Symbol aktiviert, wenn alle vier Proben die ein Symbol angehö- ren, im externen FIFO Stapel 18 gespeichert sind. Dieses Programm liest die Proben im Speicher aus und verarbeitet sie, um das übertragene Symbol zu ermitteln. Ebenso wird die AGC aus der
Signalamplitude berechnet Die Abweichungen im empfangenen Symbol vom gesendeten werden in der AGC, der Verbindungsgüte und dem Bitfolgealgorithmus verwendet. Die Laufzeit dieses
Moduls ist geringer als eine Symbolzeit, d. h 62,5 Mikrosekunden
Nach Empfang und Speicherung der vier I und Q Proben für ein einzelnes Symbol führt dieses
Programm folgende Schritte aus:
1. FIR Filterung der empfangenen Proben. (Die FIR Koeffizienten werden durch das untenste- hende Schulungsprogramm bestimmt);
2.
Bestimmung des Signalpegels und seine Verwendung für die AGC;
3 Bestimmung des empfangenen Phasenwinkels, Subtraktion des vorhergehenden, Abrundung des Resultats, Graykodierung des abgerundeten Resultates und Aussendung des kodierten Resul- tats an die CCU;
4. Ausführung des Bitfolgealgorithmus. (Sein Ausgang wird für alle Symbole gesammelt und am
Ende des Schlitzes gesendet. Es wird zur Synchronisation des RX Taktes beim Teilnehmer mit der
Basisübertragung verwendet. )
5. Ausbildung einer Phasensperrschleife, um den VCXO mit dem Oszillator der Basisstation zu synchronisieren (Der Ausgang wird am Ende des Schlitzes zum VCXO gesendet, nur in der Teil- nehmerstation), Sammlung der Daten für die Verbindungsgüte und Sendung der Information über das Verbindungsgüteregister 25 am Ende des Schlitzes zur CCU.
Interne Taktsignale, die das Modem fordert, werden vom Frequenz- bzw. Taktgenerator 38 aus dem 80 MHz Taktsignal auf Leitung 59 erzeugt. Das Modem verwendet das 16 kHz Taktsignal auf
<Desc/Clms Page number 14>
Leitung 60 so wie das TK CLK zur Übertragung. Daher sind alle Übertragungen aus der Basis- station heraus untereinander synchron.
Die Taktsignale der Teilnehmerstation werden zur Gänze von einem 80 MHz Taktgeber in der Teilnehmer Zeitsteuereinheit abgeleitet. Der VCXO wird vom VCXO FDBK Signal auf Leitung 78 des Modems gesteuert Aus dem VCXO FDBK Signal auf Leitung 78 werden alle Sende- und Emp- fangstakte berechnet. Der Zeitablauf-Steuersignalgenerator 38 beliefert dann die CCU mit dem 16 kHz RX CLK Signal auf Leitung 63, abgeleitet aus dem ankommenden Datenstrom. Die CCU selbst detektiert das einzige Wort im Steuerkanal und kann aus dem einzigen Wort und dem RX CLK Signal auf Leitung 63 Rahmen und Schlitzmarkierungen ermitteln Das AM STROBE Signal auf Leitung 65 wird vom Frequenz- bzw. Taktgenerator 38 aus dem vom Phasenumtastdemodu- lator 17 demodulierten Signal abgeleitet und informiert die CCU, wo nach dem einzigen Wort zu suchen ist.
In der Teilnehmerstation berechnet der Phasenumtastdemodulator 17 die Bit- und Frequenz- folge Parameter und regelt durch Ausgabe der VCXO FDBK und VCXO WR Signale an die STIMU 49 den Zeitablauf. Um die Frequenz einzuregeln, wird der Ausgang des Phasenumtastdemodula- tors 17 an einen D/A-Umsetzer im VCXO Interface 41 abgegeben, das die Spannung an den VCXO liefert. Diese VCXO Frequenz wird dann durch fünf auf 16 MHz geteilt Der 16 MHz Takt wird wieder durch 5 geteilt, um einen 3,2 MHz Takt zu erzeugen. Der Zeitablauf- und Steuer- signalgenerator 38 teilt dies durch 4, um das 800 kHz Taktsignal zu erzeugen, das für das TX FIR Filter 12 benötigt wird. Der Abtastzeitgenerator 42 teilt ein 3,2 MHz Taktsignal durch 50, um das 64 kHz Abtasttaktsignal zu erzeugen.
Der Abtastzeitgenerator 42 steht unter der Kontrolle des Phasenumtastdemodulators 17, um während der Kanalerfassung eine Verzögerung zu verursa- chen. Dies ermöglicht es der Taktperiode, zur schnellen Erfassung weite Sprünge von 16 kHz zu machen.
Der selbstadaptierende Schulungsbetrieb ist ein Zustand mit rückführender Schleife, der dem Modem eingibt, im Demodulatorteil die im Phasenumtastdemodulator 17 gespeicherten Koeffizien- ten des digitalen FIR Filters im Falle irgendeiner Analogfilterabwanderung, die mit der Zeit oder mit der Temperatur vorkommt, zu korrigieren. Die Analyse wird durch rückwärtiges Einschleifen der Senderdaten über die RF Einheit und Empfang eines bekannten Musters im Demodulatorteil des Modems gemacht. Die Koeffizienten werden über ein auf 5 Zwangsbedingungen bezogenes Lag- range-System optimiert. Diese Zwangsbedingungen sind (1) der empfangene Datenstrom; (2) der um 0,05 T verzögerte Datenstrom ; der um 0,05 T vorgezogene Datenstrom, (4) der Datenstrom des benachbarten oberen Kanals; und (5) der Datenstrom des benachbarten unteren Kanals.
Während des Schulungsbetriebs liefert der Phasenumtastdemodulator 17 an die FIR Filterstufe 12 des Modulatorteiles eine Serie von 32 symbollangen Übungsmustern an Leitung 106 aus dem FIFO Stapel 36, der während des Schulungsbetriebes freigegeben wird. Voreilung und Verzöge- rung verdrehen die beiden Ströme um 0,05 T.
Die CCU versetzt das Modem in den Schulungsbetrieb, um es dem Modulatorteil zu ermögli- chen, das spezielle Übungsmuster aus dem FIFO Stapel 36 durch Betätigung der Schulungsbe- trieb-Schaltereinheit 11 durch ein Steuersignal auf der Leitung 107 aus dem Steuerwortregister 31 zu lesen. Der Demodulatorteil wird ebenso vorgeruckt und dann für einige Tests verzögert.
Wenn der Vorgang vervollständigt ist, sendet das Modem eine Zustandsmeldung an die CCU, dass die Koeffizienten berechnet sind. Zu diesem Zeitpunkt prüft die CCU das Modem, indem sie es in den Normalbetrieb versetzt und einen Mustersatz ausschreibt, der der RFU befiehlt, zurückzu- schalten und die rückgestellten Daten und den Gültigkeitstest zu lesen.
Der Schulungsbetrieb wird durch die CCU eingeleitet, indem sie geeignete Steuerregisterbits setzt und ein MOD RESET Signal über Leitung 54 zum Modem sendet. Der Phasenumtastdemo- dulator 17 rechnet diese durch Verwendung von 4K des ROM und kein RAM bis zur Verwendung von 2K aus ROM 45 und 2K aus RAM 44 wieder aus. Der 2K ROM 45 hält den Schulungsbetrieb- algorithmus aufrecht und der 2K RAM 44 beliefert den Notizblockspeicher, während die Filterkoeffi- zienten berechnet werden.
Ein Algorithmus berechnet die Charakteristiken des benachbarten Kanals. Um die benachbarte Kanalinterferenz zu ermitteln, muss der Modulatorteil des Modems imstande sein, auf einer Frequenz zu senden, die 25 kHz von der empfangenen Frequenz entfernt ist. Dies geschieht, indem die CCU das Zustandsregister des Modems ausliest. Die Information im Zustandsregister 24
<Desc/Clms Page number 15>
bestimmt die CCU, die Frequenzen im Empfangsteil der RFU nach dem Befehl des Modems zu verändern.
Der Phasenumtastdemodulator 17 führt das Schulungsprogramm aus. Die Funktion des Schu- lungsprogrammes ist es, die Filterkoeffizienten der FIR Filterstufe im Phasenumtastdemodulator 17 zu berechnen. Der Modulatorteil wird veranlasst, in einem Rückschleifenbetrieb eine gewisse Folge von Symbolen zu senden. Diese Folge wird zum Modulatorteil über die RFU in fünf verschiedenen Arten wie folgt übertragen : (1) Normalbetrieb; (2) voreilender Zeitablaufbetrieb; (3) verzögerter Zeit- ablaufbetrieb; und (4 und 5) zum höheren und niedrigeren Kanal. Bei den letztgenannten beiden Betriebsarten wird die AGC, um 23 dB vermehrt, eingestellt.
Der Demodulatorteil verwendet die Proben der Eingangswellenform, um eine positiv definierte A-Matrix 28, Ordnung zu schaffen. Ausserdem wird ein 28 Wortvektor aus den Eingangsproben geschaffen. Der Koeffizientenvektor C ist gegeben durch
C = A-1V (Gleichung 2).
Um B = A-1 bei gegebenem A zu berechnen, wird ein Algorithmus benutzt. Infolge der Abrun- dung wird B nicht genau sein, daher wird ein Iterationsverfahren zur Berechnung eines genaueren C verwendet
Die Berechnung liefert einen Vektor mit 28 komplexen FIR Filterkoeffizienten.
Der Modulatorteil wird im Schulungsbetrieb veranlasst, fünf gleichartige Paare von Folgen zu übertragen. Jedes Paar besteht aus den folgenden zwei Folgen: (a) eine I Folge mit 9 Nullsym- bolen, einem "1" Symbol und 22 Nullsymbolen; und (b) eine Q Folge mit 9 Nullsymbolen, einem "j" Symbol und 22 Nullsymbolen. Die "1" kann irgendein Symbol sein. Das "j" ist ein Symbol, das von "1" um 90 Grade verschieden ist.
Die Verfahrensschritte des Demodulatorteiles sind: (1) die AGC einzuregeln, so dass die Signal- spitze im Normalbetrieb 50 bis 70 % des Maximums betragt (bei den Betriebsarten 4 und 5 wird die AGC um 23 dB vergrössert); (2) die Eingangsproben zu lesen und zu speichern (die ersten 32 Pro- ben werden ausgesondert und die nächsten 64 Proben werden für jede Folge gespeichert), und (3) die A-Matrix (28,28) aufzubauen. Der folgende Vorgang wird im Normalbetrieb (erste Betriebsart) ausgeführt:
A (I, J) = A (I, J) + X (4N -I) X (4N - J) (Gleichung 3).
Die Addition gilt für alle N, die befriedigen- 0 < = 4N - 1 < 64 und 0 < = 4N - J < 64 (Gleichung 4)
Für die voreilenden und verzögerten Betriebsarten (zweite und dritte Betriebsart) wird dasselbe Verfahren ausgeführt, ausgenommen, dass der Term, der sich für N=8 ergibt, nicht addiert wird Bei der vierten und fünften Betriebsart (Übertragung auf benachbarte höhere und niedrigere Kanäle) wird folgendes Verfahren ausgeführt
A (I, J) = A (I, J) + X (2N -I) X (2N - J) Gleichung 5)
Die Addition gilt für alle N, die befriedigen:
0 < = 2N -I < 64 und 0 < = 2N - J < 64 (Gleichung 6).
Weitere Verfahrensschritte des Demodulatorteiles im Schulungsbetrieb sind' 4. Schaffung des Vektors V (1:28) aus den Proben des ersten Paares der Folgen; a) I {V(i)} = X (32-I), worin X Proben aus der ersten (I)
Folge sind, und (Gleichung 7) b) Q {V (I)} = X (32-I), worin X Proben aus der zweiten (Gleichung 8) (Q)Foige sind; und 5. Auffinden des Vektors C durch Lösen von A x C-V = 0 Dies geschieht dadurch, dass zuerst B, das inverse von A, aufgefunden wird. Infolge der Abrundungsfehler wird B nicht genau sein. Das
<Desc/Clms Page number 16>
folgende Iterationsverfahren wird zur Lösung eines genauen C verwendet Co = B X V (Gleichung 9)
Cn+1 = Cn - b x B (A x C" - V) (Gleichung 10) b ist ein vorgegebener Wert < 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Modulieren einer vorherbestimmten Frequenz gemäss dem Informations- gehalt eines digitalen Eingangssignals, wobei das digitale Eingangssignal einen Zeichen- strom darstellt, der mehrphasenumtastmoduliert wird und danach von digitaler Form in eine analoge Form umgewandelt und schliesslich analog mit der vorherbestimmten Fre- quenz gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrphasenumtastmodulierte
Signal in ein Inphasesignaielement und in ein Quadratur-Phasensignalelement zerlegt wird und diese Signalelemente von einem Zeit-Multiplex-Prozess als Zeit-Multiplex-kombiniertes
Signal von digitaler in analoge Form umgewandelt werden.