Vynález se týká Zařízení, způsobu a výrobku pro kompenzaci kmitočtu nosné v FM rádio přijímači sériové č.: 08/653 571 číslo spisu IBM: RA9-96-034, uložen 24. května 1996, přihlášen stejným subjektem jako tento vynález, zde zahrnut odkazem. Vynález se týká Zařízení, způsobu a výrobku pro kompenzaci kmitočtu nosné v FM rádio vysílači, sériové č.: 08/653 307 Číslo spisu IBM: RA9-95078, uloženého 24. května 1996, přihlášen stejným subjektem jako tento vynález, zde zahrnut odkazem.

Vynález se týká digitálně řízených rádio komunikačních zařízení a podrobněji kompenzace chyb v nosném kmitočtu FM rádia.

Dosavadní stav techniky

Většina bezdrátových modemů využívá krystalem řízených oscilátorů ke generování lokálního oscilačního kmitočtu, který se používá k vysílání a přijímání datových signálů do vzduchového rozhraní a ze vzduchového rozhraní anténou. Oscilátory řízené krystalem se používají tam, kde je to vyžadováno zákonem (např. rozhlas a přenosné uživatelské vysílače), kde se přepokládá činnost pouze na několika kmitočtech a kde je problémem prostor (tj. kde nelze s výhodou použít objemný rezonanční obvod a může být nahrazen kompaktnějším krystalem). Kvůli rozdílům mezi součástkami s krystalem obvykle existuje odchylka kmitočtu spojená s určitými součástkami oscilátoru s krystalem.

Pokud jsou FM rádio vysílače a/nebo přijímače vyráběny ve velkém množství, bude se kmitočet nosné jednotlivých jednotek měnit kvůli vnitřním rozdílům v krystalech kvůli změně v oscilačních částech krystalu. Ve vysílači to způsobuje posun kmitočtu vysílaného signálu. V radiovém datovém modemu, který používá FM rádio vysílač, způsobuje chyba nosného kmitočtu ztrátu chybového rozpětí dat, vyšší četnost chyb v bitech, což má za následek přenesení více datových rámců s chybou, více opakovaných pokusů a pomalejší výslednou propustnost pro uživatele radiového datového modemu. Tato ztráta chybového rozpětí je zvláště významná v systémech kódujících data ve 4 úrovních jako je RD-LAP.

V přijímači způsobuje rozdíl mezi kmitočtem přijímače a kmitočtem vysílající základní stanice trvalou stejnosměrnou odchylku přijatého demodulovaného signálu. Rozdíl v kmitočtech může být způsoben odlišnými součástkami krystalového oscilátoru vysílače, přijímače nebo kombinací obou. V rádio datovém modemu používajícím FM rádio přijímač způsobuje rozdíl v nosném kmitočtu a kmitočtu lokálního oscilátoru přijímače ztrátu chybového rozpětí dat, přičemž při vyšších datových rychlostech způsobuje přenesení více datových rámců s chybou, více opakovaných pokusů a pomalejší výslednou propustnost pro uživatele rádio datového modemu. Tato ztráta chybového rozpětí je zvláště významná v systémech kódujících data ve 4 úrovních jako je RD-LAP.

Tento problém byl tradičně omezen v přijímači stabilizací a zakroucením krystalového oscilátoru pomocí hardwarových technik a/nebo specifikací přesnějších a dražších částí oscilátoru, které vykazují menší odchylku kmitočtu. Podobně byl tento problém tradičně omezen v přijímači stabilizací a zakroucením krystalového oscilátoru s použitím hardwarových technik a/nebo specifikací přesnějších a dražších součástí oscilátoru, které vykazují menší odchylku kmitočtu. Kroucení se obvykle provádí ručně a je tudíž nákladné, časově náročné a náchylné na chyby. Také použití součástek krystalového oscilátoru s menšími odchylkami kmitočtu zvyšuje náklady na součástky krystalového oscilátoru a tudíž zvyšuje náklady na rádio datový modem. Problém

-1 CZ 293369 B6 s chybou nosného kmitočtu byl také snížen v přijímači implementací schopností automatického sledování kmitočtu. Tyto techniky průběžně analyzují obsah přijatého signálu a upravují kompenzaci v přijímači. Tyto techniky však neodstraňují problém úplně, protože data na začátku rámce mohou být přijata s chybou nebo vůbec, protože sledovací obvod se snaží zavěsit nebo usadit na přijatém signálu s nosným kmitočtem. Počáteční datové rámce jsou tudíž ztraceny, což má za následek nižší datovou propustnost.

Tyto nevyřešené problémy a nedostatky jsou v oboru jasně známé a jsou řešeny vynálezem níže popsaným způsobem.

Podstata vynálezu

Výše uvedené požadavky byly vyřešeny podle tohoto vynálezu zajištěním způsobu, zařízení a výrobku pro kompenzaci chyby nosného kmitočtu. FM signál je přijat z antény a přijatý FM signál je přiveden do přijímače.

Přijímač převezme FM signál na nosném kmitočtu a z něj vystupuje signál v základním pásmu. Tento signál v základním pásmu je pak zpracován procesorem digitálního signálu, který zajišťuje kompenzaci nosného kmitočtu a dekódování kvůli vytvoření datového proudu, který mikroprocesor přivádí do hostitelského zařízení. Rozdíly mezi FM nosným kmitočtem a kmitočtem používaným k demodulaci FM signálu mohou vyvolat posun vytvořeného signálu v základním pásmu. Procesor digitálního signálu kompenzuje takové rozdíly v kmitočtech použitím kompenzační hodnoty pro příjem a jejím aplikováním na každý přijatý vzorek signálu. Při vysílání jsou data, která se mají vyslat, přivedena z hostitelského zařízení do procesoru digitálního signálu mikroprocesorem. Procesor digitálního signálu zajišťuje zakódování a kompenzaci nosného kmitočtu dat kvůli přivedení signálu v základním pásmu do vysílače, který moduluje signál v základním pásmu, aby vytvořil FM signál s požadovaným nosným kmitočtem. Rozdíly mezi požadovaným FM nosným kmitočtem a kmitočtem používaným k modulaci signálu v základním pásmu mohou v systémech přijímače vytvářet chyby. Procesor digitálního signálu kompenzuje takové rozdíly v kmitočtech použitím kompenzační hodnoty pro vysílání a jejím aplikováním na každý zakódovaný vzorek signálu.

Je předmětem tohoto vynálezu zajistit FM komunikaci, která je méně náchylná k chybám.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit FM komunikaci, která snižuje počet opakovaných pokusů o přenos.

Je předmětem tohoto vynálezu zajistit FM komunikaci s vyšší propustností.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit kompenzaci chyby nosného kmitočtu, která umožňuje sestrojování rádiových systémů s nižšími náklady.

Je dalším předmětem tohoto vynálezu zajistit FM komunikaci s minimálním vlivem na časový průběh komunikace.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je zajistit kompenzaci chyby nosného kmitočtu s nižší závislostí na mechanismu automatické korekce kmitočtu.

Dalším předmětem tohoto vynálezu je zajistit kompenzaci chyby nosného kmitočtu s nižší závislostí na mechanismu automatické korekce kmitočtu tak, aby data na začátku rámce byla přijata s méně chybami.

-2CZ 293369 B6

Dalším předmětem tohoto vynálezu je zajistit kompenzaci chyby nosného kmitočtu, která umožňuje výrobu FM rádio datových modemů ve velkém množství s levnými součástkami, které mají vyšší tolerance.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje

Obr. 1	počítačový systém s rádio datovým modemem zajišťujícím kompenzaci vysílacího a přijímacího nosného kmitočtu.
Obr. 2	kompenzace chyby nosného kmitočtu při příjmu FM rádio signálu.
Obr. 3	kompenzace chyby nosného kmitočtu při vysílání FM rádio signálu.
Obr. 4	podrobnější zobrazení zpracování digitálního signálu v generickém procesoru digitálního signálu.
Obr. 5	FM rádio datový modem, který zajišťuje kompenzaci chyby nosného kmitočtu při příjmu a vysílání FM rádio signálů.
Obr. 6	způsob přijímání FM signálů podle tohoto vynálezu.
Obr. 7	způsob vysílání FM signálů podle tohoto vynálezu.
Obr. 8	konfigurace pro zjišťování a ukládání kompenzačních hodnot pro FM rádio.
Obr. 9	chyba kmitočtu krystalu lokálního oscilátoru.

Obr. 10 vztah mezi posunem signálu v základním pásmu a nosným kmitočtem.

Příklady provedení vynálezu

Přehled systému hostitelského zařízení 100 a bezdrátového modemu 101 je zobrazen na obr. IA. Bezdrátový modem 101 je podobný modemu připojenému vedením v tom, že umožňuje počítači nebo jinému zařízení posílat data do vnějších zdrojů a přijímat data z vnějších zdrojů. Hostitelské zařízení 100 může být počítač jako například laptop, palmtop, osobní digitální diář (PDA), PC, mainframe, základní stanice, přepínač, nebo jiné zařízení ve kterém běží program. Bezdrátový modem 101 může být nainstalován jako karta nebo štěrbina jako je například PCMCIA štěrbina, nebo může být zabalen v samostatném krytu. Tento vynález zajišťuje kompenzaci kmitočtu nosného kmitočtu používaného v bezdrátové komunikaci. Kompenzace kmitočtu se může aplikovat pokud bezdrátový modem 101 vysílá a/nebo přijímá signály. Tento vynález lze použít u libovolného FM rádio systému včetně, avšak nikoli pouze u: Cellular Digital Packet Data (CDPD), AMPS data, cellular data, protokolu Rádio Data Link Access Protocol (RDLAP) a Motorola Data Communication (MDC).

V upřednostňovaném provedení se bezdrátový modem 101 skládá ze tří hlavních částí: mikroprocesoru 103, procesoru 105 digitálního signálu (DSP) a rádia 107 obsahujícího anténu 109. Mikroprocesor 103 obsahuje paměť (tj. v upřednostňovaném provedení statickou paměť s přímým přístupem RAM (ŠRAM) a/nebo rychle mazatelnou paměť a/nebo DRAM) a spojené obvody jsou zodpovědné za vytvoření rozhraní s hostitelským zařízením 100 nebo jiným

-3CZ 293369 B6 zařízením, které chce posílat a přijímat data. Může zajišťovat jiné funkce jako například zachycování ve vyrovnávací paměti; funkce pro správu modemu; nastavení a zavedení systému nebo spuštění procesoru 105 digitálního signálu; nastavení rádia 107 a zavedení nebo spuštění; správu manipulace se zprávami a správu protokolů. Mikroprocesor 103 může také řídit přiřazování kanálů a kmitočtů a řídit kmitočtový syntetizátor nebo generátor kmitočtů, který využívá krystal k vytváření signálů na kmitočtech nezbytných k modulaci a demodulaci VF signálů. Mikroprocesor 103 může také zajišťovat další vrstvy ze svazku protokolů, jako například vrstvu CDPD MAC (řízení přístupu k médiu) a obslužnou podvrstvu RD-LAP. Rozhraní mikroprocesoru 103 umožňuje modemu přijímat data a příkazy z hostitelského zařízení 100 a přivádět data a stavové informace do hostitelského zařízení 100.

Procesor 105 digitálního signálu zajišťuje vysílací funkce včetně zakódování a kompenzace nosného kmitočtu vysílaných signálů. Procesor 105 digitálního signálu zajišťuje přijímací funkce včetně dekódování a kompenzace nosného kmitočtu přijímaných signálů. V upřednostňovaném provedení zajišťuje procesor 105 digitálního signálu zpracování, které umožňuje kompenzaci nosného kmitočtu vysílaných signálů a přijímaných signálů. Funkce procesoru 105 digitálního signálu jsou jedna nebo více instrukcí, které procesor 105 digitálního signálu provádí na datech nebo datových proudech v koloně procesoru 105 digitálního signálu. Tyto instrukce se mohou získat z paměti spojené s procesorem 105 digitálního signálu nebo z paměti spojené s bezdrátovým modemem 101. Mikroprocesor 103 může napomáhat zavádět instrukce procesoru 105 digitálního signálu z energeticky nezávislé paměti do energeticky závislé paměti nebo paměti procesoru 105 digitálního signálu a může dokonce zavést instrukce z hostitelského zařízení 100. Instrukce procesoru 105 digitálního signálu mohou být tudíž přivedeny libovolným médiem pro přenos softwarových instrukcí. Instrukce procesoru 105 digitálního signálu mohou být uloženy v energeticky nezávislé paměti na desce bezdrátového modemu 101, v procesoru 105 digitálního signálu nebo v paměťových zařízeních jako například ROM, EEPROM, rychle mazatelné paměti nebo v libovolném jiném paměťovém zařízení přístupném z procesoru 105 digitálního signálu. Funkce procesoru 105 digitálního signálu jsou podrobněji popsány níže.

V upřednostňovaném provedení se rádio 107 skládá z vysílače 303 pro modulaci signálů a přijímače 201 pro demodulaci signálů. Vysílač 303 a přijímač 201 mohou sdílet společnou anténu 109 přes anténní přepínač. Vysílač 303 je zodpovědný za generování FM signálu na nosném kmitočtu s použitím signálu v základním pásmu a signálu lokálního oscilátoru (tj. za modulaci nosného kmitočtu podle signálu v základním pásmu). Přijímač 201 je zodpovědný za vytvoření signálu v základním pásmu z FM signálu s použitím signálu lokálního oscilátoru (tj. za demodulaci FM signálu s použitím měnícího se nosného kmitočtu kvůli vytvoření signálu v základním pásmu). Rádio 107 nebo komunikační obvody zajišťují fyzický přistup k síti nebo ke spojení (tj. k bezdrátové síti nebo k celulámí síti podle upřednostňovaného provedení). Rádio 107 může mít svou vlastní baterii, jak je běžné u celulámích modemů. Anténa 109 se používá k vysílání a přijímání elektromagnetických komunikačních signálů vzhledem k rozhraní okolního vzduchu. Vysílač 303 a přijímač 201. jsou podrobněji popsány níže.

V upřednostňovaném provedení zapadá bezdrátový modem 101 do PCMCIA štěrbiny hostitelského zařízení 100. Obr. 5 znázorňuje bezdrátový modem 101 s PCMCIA konektorem a logikou rozhraní PCMCIA, která vybavuje modem vnějším rozhraním. Vně PCMCIA karty mohou být umístěny různé součásti modemu (tj., baterie, anténa, rádio). Jak u přijímače 201, tak u vysílače 303 je na obr. 2 a obr. 3 zobrazen signál lokálního oscilátoru s vyznačeným kmitočtem. Je však potřeba vzít na vědomí, že signálový krystal lze využít k vytváření lokálního signálu oscilátoru pro více kmitočtů a kanálů jak je zobrazeno na obr. 5. Také je potřeba vzít na vědomí, že přestože tento vynález je znázorněn pouze s jedním VF stavem, lze použít více stavů, jak je běžné například u superheterodynních přijímačů. IF stavy, filtry a zesilovače tudíž nejsou zobrazeny, ani popsány.

-4CZ 293369 B6

Kmitočtová modulace (FM) mění nosný kmitočet, nebo mezilehlý kmitočet pokud jsou kanály multiplexovány, ve vzájemném poměru k průměrné hodnotě signálu v základním pásmu. U FM modulace se nosný kmitočet moduluje signálem v základním pásmu. Většina bezdrátových modemů využívá krystalem řízených oscilátorů ke generování lokálního oscilačního kmitočtu, který se používá k vysílání a přijímání datových signálů do vzduchového rozhraní a ze vzduchového rozhraní anténou 109. Kvůli rozdílům mezi součástkami s krystalem obvykle existuje odchylka kmitočtu spojená s určitými součástkami oscilátoru s krystalem. Jak je zobrazeno na obr. 9, má daná krystalová součástka odchylku v kmitočtu zobrazenou jako Ac. Krystalové součástky se mohou použít ke generování signálů na mnoha kmitočtech. Jeden krystal lze tudíž použít k podpoře více signálů lokálního oscilátoru na různých kmitočtech. Aby se minimalizovala odchylka kmitočtu, jsou obvody sestrojovány s laditelnými součástmi, takže obvody lze kvůli minimalizaci odchylky kmitočtu manuálně ladit. To se provádí u hromadně vyráběných FM rádio součástek, kde je odchylka kmitočtu různá pro každý krystal v každém zařízení. Náklady na krystalové součásti jsou přímo závislé na rozsahu odchylky (tj. velikosti Ac). Čím nižší je Ac, tím vyšší jsou náklady. Kromě nákladů na krystalové součásti a na proces kroucení, který je náročný na pracovní síly, je třeba přidat náklady na laditelné součásti.

Kompenzace nosného kmitočtu u přijatých signálů

Tento vynález zajišťuje kompenzaci libovolného rozdílu mezi kmitočtem používaným k modulaci a kmitočtem požívaným k demodulaci FM signálu. Je tudíž zajištěna kompenzace rozdílu mezi nosným kmitočtem přijatého FM signálu a kmitočtem lokálního oscilátoru bezdrátového modemu 101. Obr. 2 znázorňuje cestu signálu pro příjem FM signálů. FM signál je přijat z antény 109 a přijatý FM signál je přiveden do přijímače 201. Přijímač 201 převezme FM signál na kmitočtu nosné a z něj vystupuje signál v základním pásmu. Tento signál v základním pásmu je pak zpracován procesorem 105 digitálního signálu, aby se vytvořil datový proud, který mikroprocesor 103 přivede do hostitelského zařízení 100. Přijímač 201 převezme FM signál na kmitočtu nosné a z něj vystupuje signál v základním pásmu. To je znázorněno na obr. 2 s použitím směšovače a lokálního oscilátoru s vynecháním všech zesilovačů a filtrů kvůli srozumitelnosti. Je třeba vzít na vědomí, že k vytvoření signálu v základním pásmu z přijatého FM modulovaného signálu lze použít jiné techniky. Lze tudíž použít vícestupňový směšovač se zpracováním pomocí mezilehlého kmitočtu (IF), který může vytvořit jeden nebo více signálů v základním pásmu. Stupeň IF, zesilovače a filtry jsou kvůli srozumitelnosti vynechány.

Povšimněte si, že při příjmu FM signálu s nosným kmitočtem vytváří rozdíl mezi FM nosným kmitočtem a kmitočtem lokálního oscilátoru napětí, které je úměrné rozdílu mezi těmito dvěma kmitočty. Demodulování FM signálu obnoví signál v základním pásmu z měnícího se nosného kmitočtu FM signálu. To je FM modulace. Pokud však není kmitočet přijímajícího lokálního oscilátoru (tj. kmitočet používaný k demodulaci) stejný jako kmitočet používaný vysílajícím lokálním oscilátorem (tj. kmitočet používaný k modulaci), nastane nezamýšlený rozdíl nebo posun signálu v základním pásmu, který je úměrný rozdílu kmitočtů lokálního oscilátoru vysílače 303 a lokálního oscilátoru přijímače 201. To je znázorněno na obr. 10. Za předpokladu že FM signál má nosný kmitočet f_c (tj. generovaný lokálním oscilátorem vysílače 303 na f_c), pak může být v závislosti na kmitočtu lokálního oscilátoru přijímače 201 signál v základním pásmu generovaný FM přijímačem 201 posunut (tj. mít nezamýšlenu stejnosměrnou odchylku). Jak je zobrazeno na obr. 10, pokud fLo⁼fc pak se generuje signál C v základním pásmu. Pokud fLo⁼f^c+4c/2, pak se signál v základním pásmu posune jak je zobrazeno v A. Pokud fLo=fc-AC/2, pak se signál v základním pásmu posune jak je zobrazeno v B. Rozdíly v kmitočtech mezi signálem lokálního oscilátoru vysílače 303 a signálem lokálního oscilátoru přijímače 201 vytváří trvalou stejnosměrnou odchylku signálu v základním pásmu (tj. posouvá signál v základním pásmu).

Tento vynález kompenzuje takové posuny. V upřednostňovaném provedení je toho dosaženo v procesoru 105 digitálního signálu použitím kompenzační hodnoty pro příjem. Procesor 105

-5CZ 293369 B6 digitálního signálu zajišťuje úpravu chyby v kmitočtu mezi kmitočtem nosné a kmitočtem lokálního oscilátoru přijímače 201. Kompenzační hodnota pro příjem může být uložena v procesoru 105 digitálního signálu nebo v paměti spojené s procesorem 105 digitálního signálu nebo v NVM paměti přístupné z procesoru 105 digitálního signálu. Zjištění kompenzační hodnoty pro příjem je popsáno níže. Povšimněte si, že obr. 4 zobrazuje funkce procesoru 105 digitálního signálu pro vysílání a příjem FM signálů s kompenzací nosného kmitočtu. Jak je zobrazeno na obr. 4, je signál v základním pásmu z přijímače 201 převeden na jeden nebo více digitálních vzorků A/D převodníkem 415. Digitální vzorky, které mohou mít libovolnou délku co do bitů, ale jsou typicky 8 nebo 16 bitové, jsou pak upraveny o kompenzační hodnotu pro příjem. Kompenzační hodnota pro příjem se může přičítat nebo odečítat od hodnoty každého vzorku v závislosti na vlastnostech krystalu použitého v bezdrátovém modemu 101. Povšimněte si, že k úpravě lze použít libovolnou formu binární aritmetiky. Tuto úpravu lze považovat za posun signálu v základním pásmu do požadovaného rozmezí (tj. C na obr. 10) bez ohledu na jakékoli rozdíly mezi kmitočtem lokálního oscilátoru používaným k demodulaci přijatého FM signálu a kmitočtem lokálního oscilátoru používaného k modulaci FM signálu. Kompenzované digitální vzorky jsou pak dekódovány s použitím standardních funkcí pro dekódování jak je ukázáno u dekodéru 419 na obr. 4. Symbolové hodiny 421 a Získání Rx & Ustálený stav 423 spolupracují kvůli synchronizaci symbolových hodin zařízení se symbolovými hodinami základní stanice (vysílače 303). Stejnosměrný odhadce 425 sleduje přijímaný signál a průběžně zajišťuje průměrnou úroveň trvalé stejnosměrné odchylky. Z detektoru 429 vystupují digitální data, která jsou pak zpracovávána a jsou z nich odstraňovány veškeré chyby přenosu, korekce časných chyb, informace o zapouzdření, které byly přidány kvůli bezdrátovému přenosu. Data jsou pak mikroprocesorem 103 přivedena do hostitelského zařízení 100.

Způsob přijímaní a zpracovávání FM signálu je zobrazen na obr. 6. FM signál, který má nosný kmitočet, je demodulován, aby vytvořil signál v základním pásmu s použitím signálu lokálního oscilátoru v kroku 601. V kroku 603 je signál v základním pásmu digitalizován nebo převeden na jeden nebo více digitálních vzorků. V kroku 605 je každý digitální vzorek upraven o kompenzační hodnotu pro příjem. A v kroku 607 je proud kompenzovaných digitálních vzorků dekódován a tvoří výstup proudu digitálních dat.

Kompenzace nosného kmitočtu u vysílaných signálů

Kompenzace nosného kmitočtu přijatých FM signálů byla popsána výše. Kompenzace nosného kmitočtu může být také opatřena u vysílaných FM signálů. Normálně je úroveň trvalé stejnosměrné odchylky signálu v základním pásmu, který je přiváděn do vysílače 303, ustálena na navržené hodnotě, nebo na požadované úrovni. Úroveň trvalé stejnosměrné odchylky lze však upravit v závislosti na rozdílu mezi kmitočtem lokálního oscilátoru a požadovaným nosným kmitočtem vysílaného FM signálu. Obr. 3 znázorňuje cestu signálu pro vysílání FM signálů FM bezdrátovým modemem 101 podle tohoto vynálezu. Data, která se mají vyslat, jsou přivedena do bezdrátového modemu 101 z hostitelského zařízení 100 do mikroprocesoru 103. Mikroprocesor 103 přivádí tato data do procesoru 105 digitálního signálu. Mikroprocesor 103 může zajišťovat funkce formátování zpráv a zapouzdřovací funkce. Procesor 105 digitálního signálu provádí kódování a funkci kompenzace nosného kmitočtu kvůli vytvoření analogového signálu v základním pásmu. Vysílač 303 moduluje nebo směšuje analogový signál v základním pásmu se signálem lokálního oscilátoru na kmitočtu lokálního oscilátoru, aby vytvořil FM signál na kmitočtu nosné, který je vyzařován anténou 109.

Procesor 105 digitálního signálu zajišťuje úpravu chyby kmitočtu mezi požadovaným nosným kmitočtem pro vysílání a kmitočtem lokálního oscilátoru. Kompenzační hodnota pro vysílání může být uložena v procesoru 105 digitálního signálu nebo v paměti spojené s procesorem 105 digitálního signálu nebo v NVM paměti přístupné z procesoru 105 digitálního signálu nebo z mikroprocesoru 103. Zjištění kompenzační hodnoty pro vysílání je popsáno níže. Jak je uvedeno výše, při vysílání FM signálu na nosném kmitočtu může jakýkoli rozdíl mezi právě

-6CZ 293369 B6 vy sílaným nosným FM kmitočtem a požadovaným FM kmitočtem kanálu v systému přijímače vytvořit napětí, které je úměrné rozdílu mezi těmito dvěma kmitočty. Pokud tudíž systém přijímače očekává nosný kmitočet na fc, ale vysílač vysílá na fc+Δ nebo fc-Δ (tj. s použitím lokálního oscilátoru na těchto kmitočtech), vzniknou v přijímači chyby nebo ztráta chybového rozpětí. To může nastat i v případě, že přijímač používá kompenzaci chyby nosného kmitočtu, protože kompenzace příjmu začíná reagovat až po určité době, během které může dojít ke ztrátě dat.

Pokud však není kmitočet lokálního oscilátoru vysílače stejný jako požadovaný nosný kmitočet, pak se může hodnota trvalé stejnosměrné odchylky analogového signálu v základním pásmu upravit tak, aby se zajistilo vysílání na požadovaném kmitočtu. Posunutím signálu v základním pásmu poměrně k rozdílu mezi kmitočtem lokálního oscilátoru vysílače a požadovaným nosným kmitočtem se generuje FM signál na požadovaném nosném kmitočtu. To je znázorněno na obr. 10. Pokud tedy vysílač používá kmitočet lokálního oscilátoru rovný požadovanému kmitočtu vysílače, pak f_Lo=fc a signál v základním pásmu C se použije bez jakékoli kompenzace nebo posunu. Pokud vysílač používá kmitočet lokálního oscilátoru, který je vyšší, než požadovaný kmitočet vysílaného signálu, pak fi_o⁼fc+AC/2· V tomto případě je signál v základním pásmu posunut dolů jak je ukázáno v A, tím je snížena trvalá stejnosměrná odchylka signálu v základním pásmu a vytvořený FM signál má očekávaný nosný kmitočet. Pokud vysílač používá signál lokálního oscilátoru, který má kmitočet nižší, než je požadovaný vysílaný nosný kmitočet (tj. fLo⁼fc.ůc/2), je signál v základním pásmu posunut nahoru jak je ukázáno v B a tudíž se zvýší trvalá stejnosměrná odchylka signálu v základním pásmu a vytvořený FM signál má očekávaný nosný kmitočet. Posun signálu v základním pásmu přičtením nebo odečtením trvalé stejnosměrné odchylky vytváří posun v kmitočtu vysílaného nosného kmitočtu.

V upřednostňovaném provedení je kompenzace nosného kmitočtu dosaženo v procesoru 105 digitálního signálu použitím kompenzační hodnoty pro vysílání. Níže bude popsána kompenzační hodnota pro vysílání spolu s jednou technikou pro zjišťování kompenzační hodnoty pro vysílání. Jak je zobrazeno na obr. 4, jsou data pro vysílání přiváděna z mikroprocesoru 103 do kódovacího zařízení 400. Kódovací zařízení 400, jak je zobrazeno na obr. 4, obsahuje zapouzdřovací jednotku 401, která přidává k datům záhlaví a cyklické kódy s redundancí (CRC). Je možné přidávat neměnné vzorky, například pro synchronizaci symbolů, nebo pro synchronizaci rámců, které napomáhají při dekódování v přijímači. Do dat mohou být také začleněna data o stavu kanálu. Může být použita korekce 403 časných chyb (jako je například Reed Solomon) nebo mohou být do proudu dat/symbolů přidány jiné informace pro detekci a/nebo korekcí chyb. V závislosti na požadovaném komunikačním protokolu lze použít mřížové nebo konvoluční kódování, popř. jiná kódovací schémata. Digitální filtr 405 je aplikován na proud dat/symbolů, aby se vytvořil požadovaný tvar vlny. Digitální vzorky, které mohou mít libovolnou délku co do bitů, ale které jsou typicky 8 nebo 16 bitové, jsou pak v kompenzátoru 409 upraveny o kompenzační hodnotu pro vysílání. Kompenzační hodnota pro vysílání se může přičítat nebo odečítat od hodnoty každého vzorku v závislosti na vlastnostech krystalu použitého v bezdrátovém modemu 101. Povšimněte si, že k úpravě lze použít libovolnou formu binární aritmetiky. Tuto úpravu lze považovat za posun signálu v základním pásmu do požadovaného rozmezí v závislosti na rozdílu mezi kmitočtem lokálního oscilátoru a požadovaným nosným kmitočtem vysílače. Digitální vzorky jsou přiváděny do D/A převodníku 411. Kompenzované digitální vzorky jsou pak převedeny na analogový signál v základním pásmu, který má příslušnou úroveň trvalé stejnosměrné odchylky, aby se vytvořil požadovaný nosný kmitočet pro vysílání. Signál v základním pásmu se pak moduluje vysílačem pomocí signálu lokálního oscilátoru, aby se vytvořil FM signál na požadovaném nosném kmitočtu, který je vyzařován anténou 109.

Způsob vysílání FM signálu je zobrazen na obr. 7. Data, která se mají vysílat, jsou přiváděna v kroku 701- Data jsou zakódována v kroku 703 a vytvoří vzorky signálu. Jednotlivé vzorky jsou kompenzovány v kroku 705 o kompenzační hodnotu pro vysílání. V kroku 707 jsou vzorky

-7 CZ 293369 B6 převedeny na analogový signál v základním pásmu. Signál v základním pásmu se pak používá k modulaci signálu lokálního oscilátoru v kroku 709 a FM signál se vy sílá v kroku 711.

Činnost vysílače

Tento vynález se může používat ke kompenzaci rozdílů v nosných kmitočtech při příjmu nebo vysílání FM signálů jak bylo popsáno výše. Je třeba vzít na vědomí, že tento vynález se může použít v bezdrátovém modemu 101, který zajišťuje kompenzaci nosného kmitočtu při vysílání a příjmu FM signálů. Procesor 105 digitálního signálu, který obojí provádí, je popsán na obr. 4. Anténa 109 může být sdílená s použitím anténního přepínače nebo mohou vysílač a přijímač používat oddělené antény 109. Povšimněte si, že v upřednostňovaném provedení je zajištěna kompenzace nosného kmitočtu jak pro vysílané, tak pro přijímané signály. Kompenzační hodnoty nosného kmitočtu (tj. kompenzační hodnota pro příjem a kompenzační hodnota pro vysílání) jsou v upřednostňovaném provedení rozdílné.

Zjišťování kompenzační hodnoty

Použití kompenzačních hodnot pro příjem a vysílání FM komunikačních signálů bylo popsáno výše. Jedna technika pro zjišťování těchto hodnot a ukládání těchto hodnot do bezdrátového modemu 101 je popsána zde.

Obr. 8 znázorňuje zkušební nastavení pro zjištění kompenzačních hodnot a uložení kompenzačních hodnot do bezdrátového modemu 101. Testovací prostředí se skládá z přijímače/vysílače 801 a zkušebního zařízení 805. které je v upřednostňovaném provedení náležitě vybavené PC. Zkušební zařízení 805 může zapisovat informace do paměti nebo do bezdrátového modemu 101 a číst informace z paměti nebo z bezdrátového modemu 101 a může posílat a přijímat data jako hostitelské zařízení 100. Jak je zobrazeno, lze zkušební zařízení 805 také použít k regulaci přijímače/vysílače 801. Přijímač/vysílač 801 se používá ke generování FM signálů pro testované zařízení 803 (DUT) a k přijímání FM rádio signálů z testovaného zařízení 803.

Ke zjištění toho, jaká kompenzační hodnota pro vysílání se má použít když testované zařízení 803 vysílá FM signály, lze použít následující postup:

1) Zkušební zařízení vydá pokyn testovanému zařízení 803 k vyslání zkušebního signálu.

2) Zkušební přijímač změří kmitočet nosné testovaného zařízení 803.

3) Zkušební zařízení bude měnit kompenzační hodnotu pro vysílání v procesoru 105 digitálního signálu testovaného zařízení 803 dokud zkušební přijímač nedetekuje (nebo neudá zkušebnímu zařízení nebo nezjistí) že je kmitočet vysílače správný.

4) Zkušební zařízení pak uloží kompenzační hodnotu pro vysílání do energeticky nezávislé paměti testovaného zařízení 803.

Ke zjištění toho, jaká kompenzační hodnota pro přijímání se má použít když testované zařízení 803 (DUT) přijímá FM signály, lze použít následující postup:

1) Zkušební vysílač generuje FM signál na zkušebním nosném kmitočtu.

2) Zkušební zařízení přečte korekční hodnotu ze stejnosměrného odhadce v procesoru 105 digitálního signálu testovaného zařízení 803.

3) Zkušební zařízení bude měnit kompenzační hodnotu pro příjem v procesoru 105 digitálního signálu testovaného zařízení 803, dokud nebude přečtená korekční hodnota nulová.

-8CZ 293369 B6

4) Zkušební zařízení pak uloží kompenzační hodnotu pro příjem do energeticky nezávislé paměti testovaného zařízení 803.

Jak je vidět, výše uvedené postupy zjišťování kalibrace a kompenzace lze s výhodou použít na bezdrátové modemy při jejich výrobě. Po zjištění chyby v kmitočtu lze zjistit kompenzační hodnotu a uložit jí pro přístup z procesoru 105 digitálního signálu. Kompenzační hodnotu (tj. úroveň trvalé stejnosměrné odchylky) lze zjistit pro každou vyrobenou jednotku. Kompenzační hodnota se pak použije ke kompenzaci chyby nebo trvalé odchylky v nosném kmitočtu každého rádia 107. Tento vynález tudíž zajišťuje bezdrátový modem 101 s nižším kolísáním nosného kmitočtu. Navíc, protože lze kompenzace chyby kmitočtu dosáhnout tímto způsobem se součástkami oscilátoru, které pracují v širším kmitočtovém rozsahu, lze použít levnější součástky oscilátoru. Tato technika umožňuje výrobu přesnějších výrobků ve velkém množství, při specifikaci méně přesných a levnějších součástek krystalových oscilátorů. Dále odstraňuje různost nosného kmitočtu ve zdroji nosného kmitočtu (tj. ve vysílači) nebo v cíli (tj. v přijímači) nebo v obou (ve vysílači a v přijímači). V důsledku vysílání na správném kmitočtu existuje menší závislost na mechanismu automatické korekce kmitočtu v přijímači a data na začátku vysílaného rámce jsou přijímána s méně chybami. Jako u kompenzace přijatého signálu pro libovolnou chybu nosného kmitočtu zde existuje menší závislost na mechanismu automatické korekce kmitočtu v přijímači a data na začátku vysílaného rámce jsou přijímána s méně chybami.

Zatímco vynález zde byl podrobně popsán podle jeho jistých upřednostňovaných provedení, odborníci v něm mohou provádět úpravy a změny. Přiložené PATENTOVÉ NÁROKY tudíž mají překiýt všechny takové úpravy a změny, které vyhovují opravdovému duchu a rozsahu vynálezu.