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Die
Erfindung betrifft einen Phasenregelkreis zur schnellen Frequenzumschaltung
sowie ein Verfahren für
eine schnelle Frequenzumschaltung in einem Phasenregelkreis. Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines Phasenregelkreises.
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Phasenregelkreise
werden insbesondere in Empfangseinrichtungen bzw. Receivern zur
Erzeugung eines Oszillatorsignals verwendet, mit dessen Hilfe ein
empfangenes Signal auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt wird. Dieser
Mischvorgang wird auch als Zwischenfrequenzumsetzung bezeichnet. Besonders
vorteilhaft ist dabei eine Zwischenfrequenzumsetzung auf die Zwischenfrequenz
0, da ein so umgesetztes Signal besonders einfach weiterverarbeitet
werden kann. Ein Beispiel eines möglichen Problems bei einer
Frequenzumsetzung lässt
sich anhand einer Umsetzung von OFDM-Signalen (Orthogonal Frequency
Division Multiplex Signale) erläutern.
OFDM-Signale sind gepulste Signale und umfassen mehrere einzelne
Subträger
unterschiedlicher Frequenz. Jeder Subträger übermittelt pro Puls ein Symbol,
dass durch die Amplitude und die Phasenlage des Subträgers während des
Pulses gegeben ist. Die Gesamtheit aller Subträger pro Puls heißt OFDM-Symbol.
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Die
einzelnen Subträger
sind dadurch ausgezeichnet, dass die Kreuzkorrelation zwischen je zwei
Subträgern
im Idealfall den Wert 0 ergibt. Mit anderen Worten liegt im Frequenzraum
ein Nulldurchgang eines Subträgers
immer im Maximum eines Nachbarträgers.
Die Frequenzen der einzelnen Subträger unterscheiden sich um das
n-fache einer Differenzfrequenz.
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Bei
Empfängern,
die OFDM-Signale empfangen, besteht das Problem eines Gleichsignalanteils im
Signalpfad des Receivers, der als DC-Offset bezeichnet wird. Dies
ist vor allem bei einem leichten Frequenzoffset des empfangenen
Signals bezüglich der
idealen Empfangsfrequenz von Bedeutung. Der Gleichsignalanteil wird
bei der Umsetzung im Empfänger
auf die normalerweise von OFDM-Signalen nicht verwendete Centerfrequenz
umgesetzt. Die spätere
Signalverarbeitung kann diesen aber kompensieren. Bei einem zusätzlichen
Frequenzoffset im empfangenen OFDM-Signal verschieben sich alle Subträger des
OFDM-Signals um
den Frequenzoffset. Dadurch überlagert
sich gegebenenfalls ein Subträger
des OFDM-Signals mit dem Gleichsignalanteil. Die Überlagerung
kann von der nachfolgenden Signalverarbeitung nicht mehr kompensiert
werden und äußert sich
in einer fehlerhaften Demodulation des von dem Gleichsignalanteil überlagerten
Subträgers.
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Das
Problem eines Gleichsignalanteils bei gleichzeitigem Frequenzversatz
des Trägers
lässt sich
bei OFDM-Empfängern,
die auf eine Zwischenfrequenz ungleich 0 umsetzen, leicht beheben.
Andererseits ist eine Frequenzumsetzung auf die Zwischenfrequenz
0 insbesondere für
den Sendemodus sowie bei verschiedenen Modulationsarten erstrebenswert,
da so Bauelemente für
den Sende- und den Empfangsmodus gemeinsam verwendet werden können.
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OFDM-Transceiver,
in denen Sende- und Empfangseinheit gemeinsam implementiert sind, verwenden
daher eine Umschaltung für
die Zwischenfrequenzerzeugung, um das obige Problem eines verschobenen
Gleichsignalanteils zu lösen.
Sendebetrieb und Empfangsbetrieb verwenden so verschiedene Lokaloszillatorsignale,
so dass im Empfangsbetrieb die Zwischenfrequenz nicht mehr den Wert
0, sondern mindestens die halbe Signalbandbreite beträgt. Ein
Gleichsignalanteil im Empfängerpfad
fällt dann
nicht mehr in das Nutzsignalband.
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Da
eine solche Umschaltung binnen weniger Mikrosekunden erfolgen muss,
ist es kaum möglich, einen
normalen Phasenregelkreis als Lokaloszillator durch entsprechende
Ansteuerung zu schalten. Vielmehr wird ein zusätzlicher Mischer verwendet,
der das Lokaloszillatorsignal mit einem Hilfssignal geeigneter Frequenz
umsetzt und so das gewünschte
frequenzverschobene Signal erzeugt. Ein Mischer erzeugt jedoch Störsignale,
beispielsweise Harmonische der Zwischenfrequenz oder Spiegelsignale.
Dadurch bleibt das Problem ungewünschter
Signalanteile auf der Zwischenfrequenz weiter bestehen.
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Eine
andere Lösung
für die
Kompensation eines Gleichsignalanteils bei einem Frequenzoffset
eines OFDM-Signals nach dem WLAN-Standard 802.11a ist der Druckschrift
von A. Behzad et. al. "Direct
conversion CMOS Transceiver with Automatic Frequency control for
802.11a Wireless LANs",
ISSCC 2003, Session 20, Paper 20.4 zu entnehmen. Die dort beschriebene
Methode ist allerdings sehr aufwendig.
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Druckschrift "A 1-V 5.2-GHz 27.5-mW
Fully-Integrated CMOS WLAN Synthesizer" von G. Leung et al. zeigt einen Phasenregelkreis,
bei dem der Frequenzkanal am Frequenzteiler und am Oszillator eingestellt
wird. Die
EP 0729230
B1 zeigt einen Nullzwischenfrequenzempfänger. Aus der US 2003/0139147
ist ein Transceiver mit einer digitalen Korrekturschaltung für ein Ausgangssignal
eines Phasenregelkreises bekannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Phasenregelkreis vorzusehen, der eine
sehr schnelle Frequenzumschaltung ohne langwie riges Einschwingen des
Regelkreises ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zu einer schnellen Frequenzumschaltung in einem Phasenregelkreis
vorzusehen.
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Diese
Aufgaben werden mit den Gegenständen
der unabhängigen
Patentansprüche
1 und 6 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst
ein Phasenregelkreis eine Phasenvergleichsschaltung mit einem Referenzfrequenzeingang,
einem Rückführungseingang
und einem Ausgang. Die Phasenvergleichsschaltung ist an einen gesteuerten
Oszillator angeschlossen. Ein Frequenzteiler mit einem einstellbaren
Teilerverhältnis
in einem Rückführungspfad
des Regelkreises ist mit seinem Signaleingang an einen Ausgang des
gesteuerten Oszillators und mit seinem Signalausgang an den Rückführungseingang
der Phasenvergleichsschaltung angeschlossen. Der Phasenregelkreis
umfasst weiterhin eine Frequenzeinstellanordnung mit einem ersten
Steuereingang zur Einstellung einer Frequenz des Oszillators, einem
zweiten Steuereingang für
ein Signal zu einer Verschiebung der Frequenz des Oszillators und
mit einem ersten Ausgang zur Bereitstellung eines digitalen Steuersignals
sowie einen zweiten Ausgang zur Bereitstellung eines analogen Steuersignals.
Der erste Ausgang ist an den Frequenzteiler angeschlossen, während der
zweite Ausgang mit dem gesteuerten Oszillator gekoppelt ist.
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Vorteilhaft
dient der erste Steuereingang zur Einstellung der Frequenz des Phasenregelkreises über die
Einstellung des Tellerverhältnisses,
während der
zweite Steuereingang nur für
Signale zu einer Verschiebung der Frequenz und damit für einen
Frequenzoffset verwendet wird. Dabei wird das Signal zur Frequenzverschiebung
einerseits dem digitalen Frequenzteiler zugeführt und andererseits direkt
an den gesteuerten Oszillator für
eine Frequenzverschiebung gelegt. Dadurch erzeugt der gesteuerte Oszillator
sehr schnell ein Ausgangssignal mit der verschobenen Frequenz, während der
Phasenregelkreis Zeit für
seine Regelstellung erhält.
Wenn der gesteuerte Oszillator durch Anlegen des zweiten Steuersignals
immer noch eine geringe Abweichung von der durch Signale am ersten
und am zweiten Steuereingang eingestellten Sollfrequenz aufweist, wird dies
durch den Phasenregelkreis korrigiert. Die Sollfrequenz wird jedoch
durch das Anlegen des zweiten Steuersignals deutlich schneller erreicht.
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Das
nun um einen bestimmten Betrag frequenzverschobene Ausgangssignal
des Phasenregelkreises kann bevorzugt als Lokaloszillatorsignal dazu
verwendet werden, bei einer Frequenzumsetzung einen Frequenzversatz
eines umzusetzenden Signals zu kompensieren und damit den im empfangenen
Signal vorhandenen Frequenzoffset zu korrigieren. Ein in einem Empfängerpfad
entstandener Gleichsignalanteil kann so leicht detektiert und korrigiert
werden.
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Das
Verfahren zur Frequenzeinstellung mit Frequenzoffset in einem Phasenregelkreis
umfasst die Schritte:
- – Bereitstellen eines Phasenregelkreises;
- – Anlegen
eines ersten Steuersignals an einen einstellbaren Frequenzteiler
des Phasenregelkreises zur nominalen Frequenzeinstellung eines Ausgangssignals
des Phasenregelkreises;
- – und
Anlegen eines zweiten Steuersignals an einen gesteuerten Oszillator
des Phasenregelkreises zur Einstellung eines Frequenzoffsets des Ausgangssignals
des Phasenregelkreises.
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Es
ist dabei zweckmäßig, wenn
das erste Steuersignal vor Anlegen aus einem Kanaleinstellsignal
und dem zweiten Steuersignal erzeugt wird. Das Kanaleinstellsignal
entspricht dabei der nominellen gewünschten Ausgangsfrequenz des
Phasenregelkreises ohne Frequenzoffset.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
lässt sich
somit sehr schnell die Ausgangsfrequenz eines Phasenregelkreises
um einen durch das zweite Steuersignal bestimmten Wert verschieben.
Der eigentliche Phasenregelkreis mit seinem Phasendetek tor sowie
seinem Frequenzteiler im Rückführungspfad des
Regelkreises gewinnt dadurch zusätzliche
Zeit zum Nachregeln und zur genauen Einstellung auf die gewünschte Frequenz.
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Gerade
in der Verwendung in WLAN-Empfängern
(Wireless Local Area Network Receivern), die OFDM-Signale zur Datenübertragung
benutzen, ist es notwendig, eine Frequenzverschiebung im Lokaloszillatorsignal
in hoher Geschwindigkeit durchzuführen, um dadurch eine Umsetzung
auf die Zwischenfrequenz 0 fehlerfrei zu gewährleisten.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ist dann gegeben, wenn
das am gesteuerten Oszillator angelegte zweite Steuersignal durch
einen Digital-Analog-Wandler mit einem nachregelbaren Übertragungsfaktor
geführt
wurde. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn zwischen der eingestellten
Frequenz im Frequenzteiler des Phasenregelkreises und dem zweiten
Steuersignal noch eine Drift besteht. Diese Drift kann durch den
zusätzlichen nachregelbaren Übertragungsfaktor
kompensiert werden.
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In
diesem Zusammenhang ist es also sinnvoll, wenn die Frequenzeinstellanordnung
einen Digital-Analog-Wandler umfasst, der mit seinem Ausgang an
den zweiten Eingang des gesteuerten Oszillators und mit seinem Eingang
an den zweiten Steuereingang angeschlossen ist. Der Digital-Analog-Wandler
weist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen Nachstelleingang
auf, um eine Amplitude des analogen Steuersignals zu verändern. Dadurch
lässt sich
eine ungenaue Steuerung nochmals regulieren. Alternativ kann auch
ein Digital-Analog-Wandler
mit einem vorgeschalteten digitalen Multiplizierer verwendet werden.
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In
einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Frequenzeinstellanordnung
einen Sigma-Delta-Modulator, dessen Eingang mit dem ersten und dem
zweiten Steuereingang und dessen Ausgang mit dem einstellbaren Frequenzteiler
gekoppelt ist. Das Ausgangssignal des Sigma-Delta-Modulators bildet
somit den Bruchteil des Teilerwertes für den Frequenzteiler.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
der Zeichnungen im Detail erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer Verwendung in einem Empfängerpfad.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Phasenregelkreis
mit einem ersten Steuereingang 1, einem zweiten Steuereingang 2,
einem Referenzeingang 3 sowie einem Signalausgang 4.
Der Referenzeingang 3 ist zur Zuführung eines Referenzsignals mit
der Frequenz fref an einen Phasenvergleicher 5 angeschlossen,
dessen zweiter Eingang mit einem Rückführungspfad verbunden ist. Ein
Ausgang 52 des Phasenvergleichers 5 ist über ein
Schleifenfilter 7 mit einem ersten Steuereingang 81 eines
spannungsgesteuerten Oszillators 8 zur Einstellung seiner
Ausgangsfrequenz verbunden.
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Der
Phasenvergleicher 5 vergleicht die Phase am Rückführungseingang 51 und
am Eingang 3 anliegender Signale und erzeugt daraus ein
Stellsignal, welches am Ausgang 52 abgegeben wird. Das Stellsignal
wird über
das Schleifenfilter 7 gefiltert und an dem Steuereingang 81 zur
Einstellung der Frequenz des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten
Oszillators 8 zugeführt.
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Der
Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 8 bildet den
Ausgang 4 des erfindungsgemäßen Phasenregelkreises und
ist zudem über
den Frequenzteiler 9 in dem Rückführungspfad des Phasenregelkreises
mit dem Eingang 51 des Phasendetektors 5 verbunden.
Das Teilerverhältnis
des Frequenzteilers 9 ist durch ein Signal an einem Stelleingang
einstellbar.
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Das
Ausgangssignal am Ausgang 4 des Phasenregelkreises wird
von dem Stellsignal des Phasendetektors 5 stabil gehalten.
Abweichungen oder Schwankungen, das sogenannte Phasenrauschen des
Oszillators werden ausgeregelt, indem der Phasendetektor 5 die
Abweichung ermittelt, das entsprechende Stellsignal am Ausgang abgibt
und dieses über
das Schleifenfilter 7 dem Steuereingang des Oszillators
zuführt.
Um eine andere Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators
und damit des Phasenregelkreises zu erreichen, muss am Stelleingang
des Frequenzteilers ein Stellsignal für eine Frequenzteilung mit
einem anderen Teilerverhältnis
eingestellt werden.
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Dazu
sind digitale Steuersignale an den Eingängen 1 und 2 vorgesehen.
Die Steuereingänge 1 und 2 führen zu
einem Addierer. Der Addierer 10 addiert die an den Eingängen 1 und 2 anliegenden
digitalen Signale. Das digitale Ausgangssignal entspricht dem Teilerverhältnis und
enthält
einen ganzzahligen Anteil N sowie einen Bruchanteil DN. Sei beispielsweise
das Teilerverhältnis
3,521. Dann ist der ganzahlige Anteil N=3, während der Bruchteil DN=521 darstellt.
Das Teilerverhältnis
ergibt sich aus den beiden Steuersignalen und kann sowohl rein ganzzahlig sein,
als auch nur einen reinen Bruchteil oder eine Kombination von beiden
enthalten.
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Der
Addierer 10 führt
den ganzzahligen Anteil N über
einen weiteren Addierer direkt dem Steuereingang des Frequenzteilers 9 zu.
Der erste Addierer 10 ist außerdem an einen Sigma-Delta-Modulator 11 angeschlossen.
Durch diesen Anschluss führt
der Addierer 10 den Bruchanteil DN dem Sigma-Delta-Modulator 11 zu,
der für
eine Mittelwertsbildung ausgebildet ist und daraus den für den Frequenzteiler geeigneten
gebrochenen Anteil ΔN
erzeugt. Der Ausgang des Sigma-Delta-Modulators 11 ist ebenfalls über den
zweiten Addierer an den Steuereingang des Frequenzteilers 9 angeschlossen.
Durch den ganzzahligen Anteil N und den gebrochenen Anteil ΔN ist somit
am Frequenzteiler 9 jedes beliebige mittlere Teilerverhältnis einstellbar.
Es ist zu beachten, dass das Teilerverhältnis bzw. die Steuersignale
an den Eingängen 1 und 2 abhängig von
der Frequenz des an den Referenzeingang angelegten Referenzsignals
ist. Ist diese Frequenz beispielsweise fest auf 10 MHz eingestellt,
so muss das Teilerverhältnis
bei einer gewünschten
Ausgangsfrequenz von 25 MHz gleich 2,5 sein.
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Der
Steuereingang 2 ist zudem an einen Digital-Analog-Wandler 12 angeschlossen,
der ein am Steuereingang 2 anliegendes Signal in ein analoges Signal
wandelt und dieses einem zweiten Stelleingang 82 des spannungsgesteuerten
Oszillators 8 zur Einstellung seiner Ausgangsfrequenz zuführt. Mit dem
zweiten Steuersignal am Steuereingang 2 wird somit der
spannungsgesteuerte Oszillator direkt angesteuert und dessen Frequenz
verändert.
Im Ausführungsbeispiel
enthält
der spannungsge steuerte Oszillator zwei Stelleingänge 81 und 82.
Es ist jedoch möglich,
beide Stelleingänge
zu einem zusammenzufassen und das Stellsignal des Phasenvergleichers 5 und
das analoge Signal durch einen Addierer dem Stelleingang zuzuführen.
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Der
Digital-Analog-Wandler 12 ist zudem für eine regelbare Verstärkung ausgangsseitig
abgreifbarer Signale ausgebildet. Dazu weist er einen Steuereingang
auf, an dem ein Signal zur Einstellung seiner Verstärkung zuführbar ist.
Eine Amplitude des analogen Ausgangssignals des Wandlers 12 ist
so in Abhängigkeit
von dem zugeführten
Steuersignal veränderbar.
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In
einem normalen Betriebsmodus wird dem erfindungsgemäßen Phasenregelkreis über den Steuereingang 1 ein
Signal für
seine nominelle Frequenzeinstellung des Ausgangssignals zugeführt. Bei
einem Einsatz in einem OFDM-Empfänger
ist dies beispielsweise ein Steuersignal für die Senderfrequenz des zu
verwendenden Kanals. Der Addierer 10 erzeugt daraus ein
rationales Teilerverhältnis
mit einem ganzzahligen Wert N und einem gebrochenen Wert DN, welcher über den
Sigma-Delta-Modulator 11 in
den gebrochenen Anteil ΔN
umgewandelt wird. Die beiden Signalanteile werden als Teilerverhältnis dem
Frequenzteiler 9 zugeführt.
Nach einem Einrasten des Phasenregelkreises erzeugt der spannungsgesteuerte
Oszillator 8 am Ausgang ein Signal mit der durch die am
Steuereingang 1 eingestellte Frequenz. Für die Kompensation
eines Frequenzoffsets im OFDM-Empfängerpfad muss der erfindungsgemäße Phasenregelkreis
möglichst
schnell seine Ausgangsfrequenz ändern.
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Eine
Nachregelung des Phasenregelkreises durch eine Veränderung
des Teilerverhältnisses
am Frequenzteiler 9 ist hierfür jedoch nicht schnell genug.
Aus diesem Grund wird der einzustellende Frequenzoffset mit Hilfe
des Steuersignals am Steu ereingang 2 sowohl dem Addierer 10 wie
auch dem Digital-Analog-Wandler 12 zugeführt. Dieser
wandelt das Signal in ein analoges Steuersignal und legt es direkt
an den zweiten Steuereingang 82 des spannungsgesteuerten
Oszillators 8 an. Die Ausgangsfrequenz des Oszillators
verändert
sich gemäß dem anliegenden
Steuersignal. Gleichzeitig erzeugt der Addierer 10 ein
neues rationales Teilerverhältnis
aus dem nunmehr am Steuereingang 1 anliegenden Kanaleinstellsignal
und dem Frequenzoffsetsignal am Steuereingang 2. Die vom
Addierer 10 und dem mit einem Sigma-Delta-Modulator 11 erzeugten
Teilverhältnisse
N und ΔN
werden addiert und dem Frequenzteiler 9 als neues Frequenzteilerverhältnis zugeführt.
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Durch
das analoge Steuersignal am zweiten Steuereingang des spannungsgesteuerten
Oszillators 8 erzeugt dieser bereits ein neues Ausgangssignal,
welches im Rückführungspfad
dem Frequenzteiler 9 zugeführt wird. Dieser teilt es nun
gemäß dem neuen
Teilerverhältnis
und führt
es seinerseits dem Phasendetektor zum Vergleich mit dem Referenzsignal
zu. Ist die durch das analoge Steuersignal eingestellte Ausgangsfrequenz
des neuen Ausgangssignals die gewünschte, so erzeugt der Phasendetektor 5 mit
dem neu eingestellten Frequenzteilerverhältnis kein weiteres Stellsignal.
Der Regelkreis ist auf der neuen Frequenz eingerastet.
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Existiert
eine Abweichung zwischen dem Ausgangssignal am Ausgang 4 und
dem durch das neue Teilerverhältnis
eingestellten Signal, erzeugt der Phasendetektor 5 ein
Steuersignal. Der Phasenregelkreis regelt auf das durch den Frequenzteiler 9 eingestellte
Signal hin. Daraus ergibt sich eine geringe Drift nach Anlegen des
analogen Steuersignals.
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Diese
Drift wird mit geeigneten Mitteln gemessen. Daraus wird ein zusätzliches
Steuersignal erzeugt und dem Digital-Analog-Wandler 12 als Verstärkungsfaktor
zugeführt,
um die falsche Offset-Einstellung zu kompensieren.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wie es bevorzugt in WLAN-OFDM-Empfängern mit einer Zwischenfrequenzumsetzung
auf die Zwischenfrequenz 0 eingesetzt wird. Der erfindungsgemäße Phasenregelkreis kommt
dabei als Lokaloszillator zur Erzeugung eines Lokaloszillatorsignals
für die
Frequenzumsetzung auf die Zwischenfrequenz 0 zum Einsatz.
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In
einem ersten Schritt 1 wird das Lokaloszillatorsignal,
das durch das Signal am Ausgang 4 gegeben ist, auf eine
Senderfrequenz mit Hilfe eines Kanaleinstellsignals eingestellt,
das ein bestimmtes Teilerverhältnis
angibt. Die Senderfrequenz des Frequenzkanals ergibt sich dabei
aus dem Standard. Eine Umsetzung eines empfangenen OFDM-Signals wird
daher anfangs mit diesem Lokaloszillatorsignal vorgenommen. Das
umgesetzte Signal wird aufbereitet, digitalisiert und weiteren Signalverarbeitungsschaltungen
zugeführt.
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Für OFDM-Empfänger ist
gemäß dem WLAN-Standard
802.11a weiterhin vorgesehen, bei einem Signalempfang einen Frequenzversatz
zwischen der vom Standard vorgesehenen und von dem Kanaleinstellsignal
eingestellten Frequenz und der Frequenz des empfangenen Signals
zu detektieren. Ein solcher Frequenzversatz kann durch verschiedene äußere Effekte
hervorgerufen werden, beispielsweise Dopplereffekt, aber auch durch
einen Versatz in der Sendefrequenz des Senders.
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Eine
Detektion und Korrektur des Versatzes erfolgt am Anfang eines Signalbursts
eines 802.11a Datenpaketes, wofür
nach dem Standard maximal 16 μs
vorgesehen sind. Ein vorhandener Frequenzversatz wird in Schritt 2 detektiert
und daraus ein Frequenzversatz zur Kompensation errechnet. Dieser Versatz
wird als Steuersignal zugeführt.
Aus dem Kanaleinstellsignal und dem Steuersignal ergibt sich ein neues
Teilerverhältnis.
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In
Schritt 3 wird das Steuersignal an einen Digital-Analog-Wandler angelegt,
der daraus ein analoges Steuersignal zur Frequenzeinstellung eines spannungsgesteuerten
Oszillators des Phasenregelkreises generiert. Gleichzeitig erzeugt
ein Addierer aus dem Kanaleinstellsignal und dem Steuersignal, welches
den Frequenzoffset darstellt, ein neues rationales Teilerverhältnis. Das
neue Teilerverhältnis wird
für die
Einstellung des Phasenregelkreises verwendet und einem Frequenzteiler
in einem Rückwärtspfad
zugeführt.
Durch das gleichzeitige Anlegen des analogen Steuersignals sowie
eines neuen Teilerverhältnisses
wird in Schritt 4 ein neues Lokaloszillatorsignal erzeugt,
welches um den gemessenen Frequenzoffset verschoben ist. Die Abweichung zwischen
der nunmehr eingestellten Frequenz und der Sollfrequenz, die durch
das Teilerverhältnis
vorgegeben ist, wird ermittelt. Daraus wird in Schritt 5 ein
Steuersignal zur Kompensation dieser Abweichung erzeugt, das an
einen Stelleingang des Digital-Analog-Wandlers angeschlossen ist.
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Die
Geschwindigkeit der Einstellung des Regelkreises auf die neue Frequenz
durch das direkte Anlegen des einen Frequenzoffset darstellenden Steuersignals
ist dabei so hoch, dass im empfangenen Signal der Frequenzversatz
vor Beginn eines Nutzsignals kompensiert werden kann. Datenverluste
im späte ren
Nutzsignal bei der Umsetzung auf die Zwischenfrequenz 0 können so
vermieden werden.
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Durch
die Frequenzverschiebung des Lokaloszillatorsignals wird ein Frequenzoffset
im empfangenen Signal kompensiert. Ein im Empfängerpfad vorhandener Gleichstromanteil
kann somit ohne Probleme über
eine schnelle Fouriertransformation unterdrückt werden. Neben dem Einsatz
in OFDM-Receivern ist der erfindungsgemäße Phasenregelkreis vor allem
für Lokaloszillatoren
einsetzbar, bei denen eine Frequenzumschaltung des Ausgangssignals möglichst
schnell erfolgen soll. Ein Frequenzversatz im Ausgangssignal kann
durch direkte Zuführung
des zweiten Steuersignals an den Oszillator besonders schnell erreicht
werden.
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Einen
Ausschnitt eines Empfangspfades eines OFDM-Empfängers mit dem erfindungsgemäßen Phasenregelkreis
zeigt 3. Der Empfangspfad 95 umfasst eine Einrichtung
zur Detektion 94 eines Frequenzversatzes, die mit einem
Stellausgang 942 mit dem zweiten Steuereingang 2 des
erfindungsgemäßen Phasenregelkreises 91 verbunden ist.
Ein am Eingang 951 des Empfangspfades angelegtes Signal
wird in einer Umsetzeinrichtung 92 auf die Zwischenfrequenz
0 umgesetzt. Dazu verwendet die Umsetzeinrichtung 92 ein
Lokaloszillatorsignal, das von dem erfindungsgemäßen Phasenregelkreis 91 an
seinem Ausgang 4 erzeugt wurde. Die Frequenz des Lokaloszillatorsignals
ergibt sich aus dem Kanaleinstellsignal am Eingang 1. Weist
das auf die Zwischenfrequenz 0 umgesetzte Signal einen Frequenzversatz
auf, so wird dies in einer Detektionseinrichtung 94 detektiert
Diese ist mit ihrem Eingang an den Ausgang der Umsetzeinrichtung 92 angeschlossen.
Aus dem Frequenzversatz erzeugt die Detektionseinrichtung 94 ein
Steuersignal. Dieses wird der Umsetzeinrichtung 92 am zweiten
Steuereingang 2 zugeführt.
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Der
erfindungsgemäße Phasenregelkreis stellt
die neue Frequenz sehr schnell ein und kompensiert so den aufgetretenen
Frequenzversatz. Das empfangene Signal wird nun mit Hilfe des frequenzverschobenen
Lokaloszillatorsignals so umgesetzt, dass ein im Empfängerpfad
vorkommender Gleichsignalanteil auf der nicht verwendeten Centerfrequenz 0
liegt. Das umgesetzte Signal kann dann in der ebenfalls mit dem
Ausgang der Umsetzeinrichtung verbundenen Demodulationseinrichtung 93 weiterverarbeitet
werden.
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- 1,2
- Steuereingang
- 3
- Referenzeingang
- 4
- Signalausgang
- 5
- Phasendetektor
- 51
- Rückführungseingang
- 52
- Steuerausgang
- 7
- Schleifenfilter
- 8
- spannungsgesteuerter
Oszillator
- 9
- Frequenzteiler
- 10
- Addierer
- 11
- Sigma-Delta-Modulator
- 12
- Digital-Analog-Wandler
- 13
- Frequenzeinstellanordnung
- 81
- erster
Stelleingang
- 82
- zweiter
Stelleingang