DE102005050229B4

DE102005050229B4 - Method for transmitting data between a sender and a receiver

Info

Publication number: DE102005050229B4
Application number: DE200510050229
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: DE102005050229A1

Abstract

Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Sender (6) und einem Empfänger (7), bei dem sendeseitig ein die Daten repräsentierendes Nutzsignal (1) auf ein Trägersignal mit einer Trägersignalfrequenz (f0) a) aufmoduliert wird und als Übertragungssignal (4) an den Empfänger (7) gesendet wird, b) empfängerseitig das Nutzsignal (1) aus dem empfangenen Übertragungssignal (10) gewonnen wird, indem in mindestens zwei Demodulationsschritten das empfangene Übertragungssignal (10) jeweils mit einem Demodulationssignal beaufschlagt wird, wobei im ersten Demodulationsschritt das erste Demodulationssignal eine Mischfrequenz (fv) und im zweiten Demodulationsschritt das zweite Demodulationssignal eine Nachmischer-Frequenz (fn') aufweist, und wobei die Nachmischer-Frequenz (fn') des zweiten Demodulationssignals in einem beschränkten Frequenzfangfenster auf ein nach dem ersten Demodulationsschritt gewonnenes Zwischensignal (53) abgestimmt wird, und c) ein Schätzwert (fT) für einen Anfangswert der Nachmischer-Frequenz (fn') des zweiten Demodulationssignals gewonnen wird, der innerhalb des Frequenzfangfensters liegt, indem das empfangene Übertragungssignal (10) hinsichtlich der sendeseitigen Trägersignalfrequenz (f0) ausgewertet wird, wobei nach dem ersten Demodulationsschritt das so gewonnene Zwischensignal (53) ausgewertet wird.Method for transmitting data between a transmitter (6) and a receiver (7), in which a useful signal (1) representing the data is modulated on the transmitter side to a carrier signal with a carrier signal frequency (f0) a) and as a transmission signal (4) to the Receiver (7) is sent, b) the useful signal (1) is obtained on the receiver side from the received transmission signal (10) by applying a received demodulation signal to the received transmission signal (10) in at least two demodulation steps, the first demodulation signal being applied in the first demodulation step a mixing frequency (fv) and in the second demodulation step the second demodulation signal has a post-mixer frequency (fn '), and the post-mixer frequency (fn') of the second demodulation signal in a limited frequency catch window to an intermediate signal (53) obtained after the first demodulation step is matched, and c) an estimate (fT) for an initial value of Post-mixer frequency (fn ') of the second demodulation signal is obtained, which lies within the frequency catch window by evaluating the received transmission signal (10) with regard to the carrier signal frequency (f0) on the transmission side, the intermediate signal (53) thus obtained being evaluated after the first demodulation step .

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Datenübertragung durch ein beliebiges Medium, insbesondere der Datenübertragung binärer Signale in einem bandbegrenzten Funkkanal, und betrifft ein Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger, bei dem sendeseitig ein die Daten repräsentierendes Nutzsignal auf ein Trägersignal mit einer Trägersignalfrequenz aufmoduliert wird und als Übertragungssignal an den Empfänger gesendet wird und empfängerseitig das Nutzsignal aus dem empfangenen Übertragungssignal gewonnen wird, indem das empfangene Übertragungssignal mit einem Demodulationssignal beaufschlagt wird, wobei die Demodulationssignalfrequenz in einem beschränkten Frequenzfangfenster auf die Trägersignalfrequenz abgestimmt wird.The invention is in the field of data transmission by any medium, in particular the data transmission of binary signals in a band-limited radio channel, and relates to a method for transmitting data between a transmitter and a receiver, in which the transmitting side representing a useful signal representing the data on a carrier signal a carrier signal frequency is modulated and transmitted as a transmission signal to the receiver and the receiver side, the useful signal is obtained from the received transmission signal by the received transmission signal is applied to a demodulation signal, wherein the demodulation signal frequency is tuned in a limited frequency capture window to the carrier signal frequency.

Die US-Patentschrift 5,796,783 A beschreibt ein derartiges Verfahren im Zusammenhang mit einem System, mit dem eine Interoperabilität von analogen und digitalen Funkübertragungssystemen hergestellt werden soll. Dabei werden Daten zwischen einem Sender und einem Empfänger übertragen, indem sendeseitig ein die Daten repräsentierendes Nutzsignal auf ein Trägersignal mit einer Trägersignalfrequenz aufmoduliert wird. Die dabei entstandenen Teilsignale werden summiert und dann als Übertragungssignal an den Empfänger gesendet. Empfängerseitig wird das Nutzsignal aus dem empfangenen Übertragungssignal gewonnen, indem das empfangene Übertragungssignal mit einem Demodulationssignal beaufschlagt wird, wobei die Demodulationssignalfrequenz in einem beschränkten Frequenzfangfenster auf die Trägersignalfrequenz abgestimmt wird. Eine etwa notwendige Nachführung der Demodulationssignalfrequenz erfolgt – in an sich bekannter Art – mittels einer so genannten Costa-Loop, die dazu die Phasenlage im Vergleich zum sendeseitigen, ursprünglichen Trägersignal synchronisiert.The U.S. Patent 5,796,783 A describes such a method in the context of a system with which interoperability of analog and digital radio transmission systems is to be established. In this case, data is transmitted between a transmitter and a receiver by transmitting side, a useful signal representing the data is modulated onto a carrier signal having a carrier signal frequency. The resulting partial signals are summed and then sent as a transmission signal to the receiver. On the receiver side, the useful signal is obtained from the received transmission signal by applying a demodulation signal to the received transmission signal, wherein the demodulation signal frequency is tuned to the carrier signal frequency in a limited frequency capture window. An approximately necessary tracking of the demodulation signal frequency takes place - in a manner known per se - by means of a so-called Costa loop, which synchronizes the phase position in comparison to the transmission-side, original carrier signal.

Die DE 102 13 838 A1 betrifft eine Empfangseinheit in einem Kommunikationssystem zum Empfang eines Kommunikationssignals, die einen Synchronisationsdatendetektionsabschnitt und einen Frequenzfehlerkorrekturabschnitt umfasst. Der Synchronisationsdatendetektionsabschnitt detektiert vordefinierte Synchronisationsdaten, die in dem empfangenen Kommunikationssignal enthalten sind, und berechnet eine anfängliche Schätzung eines Frequenzfehlers des empfangenen Kommunikationssignals. Damit können aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten oder unterschiedlichen Temperaturen entstehende Frequenzabweichungen zwischen sendeseitigem und empfängerseitigem Oszillator durch Anpassung der Demodulationsfrequenz des empfängerseitigen Oszillators kompensiert werden.The DE 102 13 838 A1 relates to a receiving unit in a communication system for receiving a communication signal comprising a synchronization data detection section and a frequency error correction section. The synchronization data detection section detects predefined synchronization data included in the received communication signal and calculates an initial estimate of a frequency error of the received communication signal. This can be compensated due to manufacturing inaccuracies or different temperatures resulting frequency deviations between the transmitter-side and receiver-side oscillator by adjusting the demodulation frequency of the receiver-side oscillator.

Um die Frequenzsynchronisation zu beschleunigen, ist eine anfängliche Frequenzfehlerschätzung vorgesehen. Diese basiert auf Informationen, die durch das empfangene Übertragungssignal an den Empfänger geliefert werden. Dazu enthält jede übertragene Datenmitteilung des empfangenen Übertragungssignals eine anfängliche Trainingspräambel. Dies vermindert die Nutzdatenrate und erfordert empfängerseitig einen der Frequenznachführung vorzuschaltenden Auswertungsschritt.To speed up the frequency synchronization, an initial frequency error estimate is provided. This is based on information provided by the received transmission signal to the receiver. For this purpose, each transmitted data message of the received transmission signal contains an initial training preamble. This reduces the useful data rate and requires the receiver side an evaluation step upstream of the frequency tracking.

Mit sich stetig erweiternden Anwendungsgebieten für die Datenübertragung und mit zunehmendem Volumen zu übertragender Daten wächst der Bedarf an Übertragungsverfahren, die unter Einsatz einfacher und preiswerter Mittel eine hohe Datenrate mit geringer Datenfehlerrate bzw. mit hoher Toleranz gegen Datenübertragungsfehler übertragen können.With ever-expanding fields of application for data transmission and with increasing volume of data to be transmitted, there is a growing need for transmission methods that can transmit a high data rate with low data error rate or with high tolerance against data transmission errors using simple and inexpensive means.

1 zeigt in Übersicht das Prinzip und die dabei auftretende Problematik auf eine Trägerfrequenz aufmodulierter Signale. Im linken Teil der 1 ist schematisch ein die Daten repräsentierendes Nutzsignal 1 im so genannten Basisband gezeigt, das in einem Mischer 2 in einer so genannten upconvertion 3 einer Trägersignalfrequenz f₀ von 900 MHz aufmoduliert wird. Dargestellt ist der Signalverlauf im Frequenzbereich F(jω) über der Frequenz ω als Betrag. Das ursprüngliche Nutzsignal 1 nimmt nach der Modulation (rechts vom Mischer 2 angedeutet) um die Frequenz f₀ symmetrische Seitenbänder 1', 1'' an. Das auf das Trägersignal aufmodulierte Nutzsignal 1 wird als Übertragungssignal 4 über eine Funkübertragungsstrecke 5 von dem Sender 6 an einen Empfänger 7 gesendet. 1 shows an overview of the principle and the problems occurring on a carrier frequency aufmodulierter signals. In the left part of the 1 is schematically a useful signal representing the data 1 in the so-called baseband shown in a mixer 2 in a so-called upconvertion 3 a carrier signal frequency f ₀ of 900 MHz is modulated. Shown is the waveform in the frequency range F (jω) over the frequency ω as an amount. The original useful signal 1 takes after the modulation (to the right of the mixer 2 indicated) around the frequency f ₀ symmetrical sidebands 1' . 1'' at. The modulated to the carrier signal Nutzsignal 1 is called a transmission signal 4 via a radio transmission link 5 from the transmitter 6 to a receiver 7 Posted.

Das empfangene Nutzsignal 10 wird nach einem Bandpass 11 in der so genannten down-convertion 12 über einen Mischer 14 in das Basisband heruntergemischt. Die dazu erforderliche Demodulationssignalfrequenz f₀' kann von einem VCO (Voltage Controlled Oszillator) im analogen Verfahren bzw. von einem NCO (Numeric Controlled Oszillator) im digitalen Verfahren bereitgestellt werden. Diese Demodulation funktioniert nur dann zuverlässig und zufrieden stellend, wenn die dem Demodulator zugeführte Frequenz f₀' des VCO bzw. NCO der sendeseitigen Frequenz f₀ entspricht. Außerdem muss die Phase φ' der Phase entsprechen, die empfangsseitig auftritt. Dabei kann zwischen dem sendeseitigen und dem empfangsseitigen Signal ein Phasenunterschied bestehen, wenn aufgrund der Übertragungsstrecke und der damit verbundenen Laufzeiten Phasenverschiebungen auftreten. Die gezeigte Anordnung wird auch als kohärenter Empfänger bezeichnet, weil hier Phase und Frequenz übereinstimmen. Zur Einstellung der Frequenz weist der VCO einen entsprechend spannungsgesteuerten Eingang 15 auf, so dass über diese Steuerspannung die Frequenz genau eingestellt werden kann. Etwaige Phasenanpassungen werden vorgenommen, indem die Frequenz kurzzeitig verändert wird, so dass der gewünschte Phasenabstand entsteht.The received useful signal 10 becomes after a bandpass 11 in the so-called down-convertion 12 over a mixer 14 downsized to baseband. The demodulation signal frequency f ₀ 'required for this purpose can be provided by a VCO (Voltage Controlled Oscillator) in the analog method or by an NCO (Numerically Controlled Oscillator) in the digital method. This demodulation only works reliably and satisfactorily if the frequency f ₀ 'supplied to the demodulator corresponds to the VCO or NCO of the transmission-side frequency f ₀ . In addition, the phase φ 'must correspond to the phase which occurs at the receiving end. In this case, there may be a phase difference between the transmission-side and the reception-side signal when phase shifts occur due to the transmission path and the associated propagation times. The arrangement shown is also referred to as a coherent receiver, because here phase and frequency match. To set the frequency, the VCO has a corresponding voltage-controlled input 15 so that the frequency can be set precisely via this control voltage. any Phase adjustments are made by briefly changing the frequency to produce the desired phase spacing.

Das vorbeschriebene Verfahren setzt allerdings voraus, dass die Frequenz f₀' in einem vergleichsweise geringen Fangbereich – nachfolgend als Frequenzfangfenster bezeichnet – korrekt eingestellt ist.However, the above-described method presupposes that the frequency f ₀ 'is set correctly in a comparatively small capture range - referred to below as the frequency capture window.

In der Praxis aber ist die vorbeschriebene empfängerseitige Heruntermischung zweistufig aufgebaut. Dies hat seine Gründe insbesondere darin, dass ein zu verwendender Analog-Digitalwandler mit niedrigerer Frequenz einen geringeren Strombedarf hat und für höhere Frequenzen teurer ist.In practice, however, the above-described receiver-side downmixing is constructed in two stages. This is due in particular to the fact that a lower frequency analog-to-digital converter to be used has a lower power requirement and is more expensive for higher frequencies.

Deshalb wird wie in 2, die den Empfänger 7 detaillierter darstellt, veranschaulicht, zunächst eine Heruntermischung von der beispielsweise 900 MHz betragenden Trägersignalfrequenz f₀ mit einem Mischer 20 mit einer festen Mischfrequenz von f_v = 899 MHz vorgesehen; danach wird der so genannte IF-Level (Intermediate Frequency Level) 22 erreicht. Anschließend wird nach einem Bandpass 21 – und nach einer Analog-Digital-Wandelung 23 – die eigentliche, hinsichtlich der Frequenz und Phase anzupassende Heruntermischung 24 mittels eines weiteren Frequenzmischers 25 vorgenommen. Diese Heruntermischung 24 erfolgt, indem ein VCO oder NCO mit einer Nachmischer-Frequenz f_n' von (gemäß den zu beispielsweise 900 MHz verbleibenden 1 MHz) vorgesehen ist und damit das eigentliche zu übertragende Nutzsignal 1 im Basisband wieder gewonnen wird.Therefore, as in 2 that the receiver 7 illustrates in more detail, first a down-mixing of the example 900 MHz carrier signal frequency f ₀ with a mixer 20 provided with a fixed mixing frequency of f _v = 899 MHz; then the so-called IF level (Intermediate Frequency Level) 22 reached. Subsequently, after a band pass 21 - and after an analog-digital conversion 23 - The actual, in terms of frequency and phase to be adapted down-mixing 24 by means of another frequency mixer 25 performed. This downmix 24 takes place by providing a VCO or NCO with a post-mixing frequency f _n 'of (according to the 1 MHz remaining for 900 MHz, for example) and thus the actual useful signal to be transmitted 1 is recovered in baseband again.

In 3 ist eine Möglichkeit – in Form einer an sich bekannten, so genannten Costa Loop – dargestellt, wie der im Bereich von 1 MHz (f_n') arbeitende Mischer 25 ausgestaltet sein kann. Dieses Beispiel zeigt eine zur optimierten Rückgewinnung mit einer Frequenznachführung ausgestattete Schaltung. Es ist ein Generator 30 vorgesehen, dessen Ausgangssignal 31 einerseits unmittelbar einem ersten Mischer 32 und andererseits über einen Phasenschieber 33 mit einem Phasenversatz von π/2 (90°) einem zweiten Mischer 34 zugeführt wird. Der Generator ist hier ein VCO. Ein Mischer (Multiplizierer) 38 multipliziert die jeweils über einen Bandpass 36, 37 anliegenden jeweiligen Ausgangssignale der Mischer 32, 34. Das Ausgangssignal 39 des Mischers 38 wird über einen Tiefpass 40 zurückgeführt auf den VCO 30 zur Veränderung bzw. Anpassung von dessen Trägerfrequenz f_n'. Wenn eine optimale Signalrückgewinnung vorliegt, also die korrekte Frequenz f_n' und die korrekte Phase φ getroffen sind, dann generiert einer der Mischer 32 oder 34 ein maximales Ausgangssignal, während das Ausgangssignal des anderen Mischers gegen den Wert 0 strebt. Im Mischer 38 ergibt die Multiplikation mit 0 dann kein Ausgangssignal 39 mehr, so dass eine weitere Veränderung der Frequenz unterbleibt. Damit „rastet” die so genannte Costa Loop also bei der korrekten Frequenz ein und das dann gewonnene Ausgangssignal wird entweder an dem Mischer 32 oder an dem Mischer 34 als Nutzsignal 1 abgegriffen. Für den richtigen Abgriffspunkt ist gegebenenfalls eine Maximalwerterkennung nachgeschaltet.In 3 is a possibility - represented in the form of a known, so-called Costa Loop - as the working in the range of 1 MHz (f _n ') mixer 25 can be designed. This example shows a circuit equipped for optimized recovery with a frequency tracking. It is a generator 30 provided, whose output signal 31 on the one hand directly to a first mixer 32 and on the other hand via a phase shifter 33 with a phase shift of π / 2 (90 °) to a second mixer 34 is supplied. The generator is here a VCO. A mixer (multiplier) 38 each multiplies by a bandpass 36 . 37 adjacent respective output signals of the mixer 32 . 34 , The output signal 39 of the mixer 38 will have a low pass 40 attributed to the VCO 30 for changing or adapting its carrier frequency f _n '. If there is an optimal signal recovery, ie the correct frequency f _n 'and the correct phase φ are met, then one of the mixers is generated 32 or 34 a maximum output, while the output of the other mixer tends to the value 0. In the mixer 38 then the multiplication by 0 results in no output signal 39 more, so that there is no further change in the frequency. Thus, the so-called Costa Loop "snaps" at the correct frequency and then the output signal is obtained either at the mixer 32 or at the mixer 34 as a useful signal 1 tapped. Optionally, a maximum value detection is connected downstream for the correct tapping point.

Dabei tritt allerdings folgendes Problem auf: Die Trägersignalfrequenz f₀ kann nicht in jedem Fall absolut konstant gehalten werden. Eine Abweichung der Trägersignalfrequenz f₀ von beispielsweise 80 ppm (entsprechend 80 ppm × 900 MHz = 72 kHz;) wird in dem zweistufigen down-conversion-Verfahren nicht entsprechend reduziert, sondern bleibt als absolute Größe bestehen. Mit anderen Worten: Bei der dann vorliegenden, herunterzumischenden Trägerfrequenz (Nachmischer-Frequenz f_n' = 1 MHz kann die eingangsseitige Abweichung mit 72 KHz zu einer ganz erheblichen Frequenzabweichung führen. Diese ist mit standardisierten Verfahren nicht mehr einfangbar.However, the following problem occurs: The carrier signal frequency f ₀ can not be kept absolutely constant in each case. A deviation of the carrier signal frequency f ₀ of, for example, 80 ppm (corresponding to 80 ppm × 900 MHz = 72 kHz;) is not correspondingly reduced in the two-stage down-conversion method, but remains as an absolute value. In other words, at the carrier frequency to be mixed down (post-mixer frequency f _n '= 1 MHz), the 72 KHz input-side deviation can lead to a very considerable frequency deviation, which can no longer be captured using standardized methods.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Probleme zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Datenübertragung sicherzustellen, bei der auch Abweichungen in der Konstanz der sendeseitigen Trägerfrequenz bzw. somit des sendeseitigen Signals toleriert werden können.The invention has for its object to avoid the problems described above and to ensure a reliable data transmission with simple means in which also deviations in the constancy of the transmitting side carrier frequency or thus the transmission-side signal can be tolerated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.

Ein erster erfindungswesentlicher Aspekt besteht darin, dass die vorbeschriebene Frequenzabweichung des senderseitigen Trägersignals auf der Empfängerseite in einem sehr weiten Bereich kompensiert wird, indem das grundsätzlich erforderliche Frequenzfangverfahren (wie es vorstehend anhand des Beispiels der Costa Loop beschrieben worden ist) durch Vorgabe eines Schätzwertes an einen optimierten Startpunkt gesetzt wird. Mit anderen Worten: Das Frequenzfangverfahren wird in seinem Fangfenster so vorpositioniert, dass ein sicheres Fangen der Frequenz gewährleistet ist.A first aspect essential to the invention is that the above-described frequency deviation of the transmitter-side carrier signal on the receiver side is compensated in a very wide range by the basically required frequency-limiting method (as described above with reference to the example of the Costa Loop) by specifying an estimated value to a optimized starting point is set. In other words, the frequency-trapping method is pre-positioned in its capture window to ensure safe trapping of the frequency.

Dazu wird empfängerseitig das Nutzsignal aus dem empfangenen Übertragungssignal gewonnen, indem in mindestens zwei Demodulationsschritten das empfangene Übertragungssignal jeweils mit einem Demodulationssignal beaufschlagt wird, wobei der Schätzwert dadurch gebildet wird, dass nach dem ersten Demodulationsschritt das so gewonnene Zwischensignal mit einem Mischsignal moduliert wird und eine Auswertung des so hoch-gemischten Signals durchgeführt wird.For this purpose, the useful signal from the received transmission signal is obtained at the receiver end by applying a demodulation signal to the received transmission signal in at least two demodulation steps, wherein the estimated value is formed by modulating the intermediate signal thus obtained with a mixed signal and an evaluation after the first demodulation step of the high-mixed signal is performed.

Bevorzugt wird auch hier eine so genannte Costa Loop verwendet, die mit dem hoch-gemischten Signal beaufschlagt wird, so dass deren Frequenzvorwahl gemäß dem Schätzwert vorgenommen wird. Preferably, a so-called Costa Loop is used here, which is acted upon by the highly mixed signal, so that their frequency preselection is made according to the estimated value.

Zur Erläuterung der Erfindung zeigt die Zeichnung in:To explain the invention, the drawing shows in:

1 in Übersicht das Prinzip und die dabei auftretende Problematik auf eine Trägerfrequenz aufmodulierter Signale 1 in overview, the principle and the problems occurring on a carrier frequency aufmodulierter signals

2 eine zweistufige Heruntermischung von einer 900 MHz betragenden Trägerfrequenz 2 a two-stage downmix from a 900 MHz carrier frequency

3 die zweistufige Heruntermischung mittels so genannter Costa Loop und 3 the two-stage downmix using so-called Costa Loop and

4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem statistischen Ansatz zur Ermittlung eines Schätzwertes zur Vorpositionierung eines Frequenzfangfensters. 4 An embodiment of the invention with a statistical approach to determine an estimate for pre-positioning a frequency capture window.

Gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.The same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Der grundsätzliche Ablauf einer Datenübertragung mit einem auf ein Trägersignal aufmodulierten Nutzsignal ist bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 3 erläutert, so dass nachfolgend der Schwerpunkt auf die Beschreibung weiterer und besonderer erfindungsrelevanter Aspekte gelegt werden kann.The basic sequence of a data transmission with a payload signal modulated onto a carrier signal is already in connection with the 1 to 3 explained below, so that the following emphasis can be placed on the description of further and particular aspects relevant to the invention.

Das von einem (in 4 nicht gezeigten) Sender ausgehende und zum Empfänger 7 gelangende Übertragungssignal 4 wird über einen Bandpass 49 einer ersten Mischer- oder Demodulationsstufe 50 zugeführt. Angenommen sei, dass auch hier die Trägersignalfrequenz des Übertragungssignals f₀ = 900 MHz betrage. Der Mischer 50 wird von einem VCO 51 mit einer Frequenz f_v = 899 MHz beaufschlagt. Damit ist der so genannte IF-Level (Intermediate Frequency Level) 22 erreicht. Nach Wandlung in einem AD-Wandler 52 in ein digitales Signal wird das ausgangsseitige Signal 53 (mit einer verbleibenden Trägerfrequenz von 1 MHz) einerseits in einem Speicher 54 abgespeichert und an dessen Ausgang mit einer zeitlichen Verzögerung wieder ausgegeben. Die Verzögerungszeit richtet sich hauptsächlich nach der Synchronisierzeit bzw. Prozessdauer in der anschließenden Costa Loop. Andererseits wird das Signal 53 gleichzeitig in dem in 4 unten gezeigten Zweig nach Durchlauf eines Bandpasses 55 in einem Quadrierer 56 quadriert und einem weiteren Bandpass 57 zugeführt. Das Quadrieren der Frequenz hat den Zweck, die Phasensprünge des Trägersignals zu eliminieren. Anschließend wird für eine bestimmte Zeit – vorzugsweise kontinuierlich fortlaufend – von dem quadrierten Signal 58 eine Auswertung vorgenommen. Dabei wird innerhalb einer bestimmten Zeit in einem Detektor 59 die Trägerfrequenz f_T des Signals 58 zumindest grob vorbestimmt. Man kann zeigen, dass nach einer bestimmten Zeit eine weitestgehende Annäherung der geschätzten Frequenz f_T zu der tatsächlichen Frequenz erreicht ist. Auf diese geschätzte Frequenz f_T wird dann die Startfrequenz f_n' für das Frequenzfangverfahren – z. B. mit Hilfe der vorbeschriebenen Costa Loop – voreingestellt. Da die Costa Loop im Zusammenhang mit 3 ausführlich beschrieben wurde, ist eine detaillierte Erläuterung in 4 entbehrlich. Es ist jedenfalls zu betonen, dass die Startfrequenz f_n' für das Frequenzfangfenster die geschätzte Frequenz f_T ist.That of a (in 4 not shown) transmitter outgoing and to the receiver 7 passing transmission signal 4 gets over a bandpass 49 a first mixer or demodulation stage 50 fed. Assume that here too the carrier signal frequency of the transmission signal f ₀ = 900 MHz. The mixer 50 is from a VCO 51 subjected to a frequency f _v = 899 MHz. Thus, the so-called IF level (Intermediate Frequency Level) 22 reached. After conversion in an AD converter 52 a digital signal becomes the output side signal 53 (with a remaining carrier frequency of 1 MHz) on the one hand in a memory 54 stored and output at the output with a time delay again. The delay time depends mainly on the synchronization time or process duration in the subsequent Costa Loop. On the other hand, the signal becomes 53 at the same time in the 4 Branch shown below after pass of a bandpass 55 in a squarer 56 squared and another bandpass 57 fed. The purpose of squaring the frequency is to eliminate the phase jumps of the carrier signal. Subsequently, for a certain time - preferably continuously - from the squared signal 58 an evaluation made. This is within a certain time in a detector 59 the carrier frequency f _{T of} the signal 58 at least roughly predetermined. It can be shown that, after a certain time, the estimated frequency f _T approaches the actual frequency as far as possible. At this estimated frequency f _T is then the start frequency f _n 'for the frequency capture method -. B. with the help of the above-described Costa Loop - preset. Because the Costa Loop is related to 3 has been described in detail, is a detailed explanation in 4 dispensable. In any case, it should be emphasized that the start frequency f _n 'for the frequency capture window is the estimated frequency f _T.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch zu erzielen, dass nicht das bereits auf 1 MHz herunter-gemischte Empfangssignal bzw. dessen Trägerfrequenz verwendet wird, sondern – und zwar in der Praxis aufgrund des zuvor erforderlichen Heruntermischens – ein Wieder-Hoch-Mischen erfolgt. Dabei kann beispielsweise eine Trägerfrequenz von 40 MHz verwendet werden, so dass vor dem Quadrieren eine Mischfrequenz von 41 MHz (40 MHz + 1 MHz) entsteht. Dieses Signal wird dann quadriert, wodurch sich ein Signal mit einer Frequenz von 82 MHz ergibt. Damit ist eine sehr viel höhere Anzahl von Nulldurchgängen in der entsprechenden Zeit gewährleistet, so dass die statistische Aussagekraft erheblich erhöht ist. In diesem Beispiel würden dann die mit 82 MHz ermittelten Abtastwerte in Bezug auf den Ermittlungszeitraum zur Ermittlung der Schätzfrequenz führen, wobei diese dann aufgrund der vorhergehenden Quadrierung durch 2 geteilt werden muss. Der Costa Loop würde in diesem Fall das auch entsprechend hoch-gemischte Eingangssignal (nämlich auf 41 MHz hoch-gemischt) eingangsseitig zugeführt werden und entsprechend mit der Frequenz von ca. 41 MHz vorgesetzt werden.A further improvement of the method according to the invention can be achieved by not using the received signal or its carrier frequency, which has already been downsampled to 1 MHz, but - in practice due to the previously required downmixing - re-mixing. In this case, for example, a carrier frequency of 40 MHz can be used, so that prior to squaring a mixing frequency of 41 MHz (40 MHz + 1 MHz) is formed. This signal is then squared, resulting in a signal with a frequency of 82 MHz. This ensures a much higher number of zero crossings in the corresponding time, so that the statistical significance is considerably increased. In this example, the samples determined at 82 MHz would then result in determining the estimation frequency with respect to the determination period, which then has to be divided by 2 due to the preceding squaring. In this case, the Costa Loop would also be supplied with the correspondingly highly mixed input signal (namely high-mixed to 41 MHz) on the input side and preset correspondingly at the frequency of approximately 41 MHz.

Das in dem Speicher 54 gespeicherte Signal erfordert nur eine relativ geringe Synchronisationszeit, die beispielsweise bei ca. 10 Mikrosekunden liegt. Üblicherweise in Paketstrukturen verwendete Header dauern insgesamt 160 Mikrosekunden, so dass der Eingangsbereich des Headers von 10 Mikrosekunden geopfert werden kann. Ähnliches ist auch bei einer Framestruktur mit vorangehender Frameinfo und anschließendem Datenabschnitt möglich; derartige Framestrukturen werden beispielsweise noch bei Fernsehsignalen verwendet.That in the store 54 stored signal requires only a relatively short synchronization time, which is for example about 10 microseconds. Headers commonly used in packet structures take a total of 160 microseconds, so the input range of the header can be sacrificed by 10 microseconds. The same is also possible with a frame structure with preceding frame info and subsequent data section; Such frame structures are still used for example in television signals.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

f₀ f ₀: TrägersignalfrequenzCarrier signal frequency
f₀'f ₀ ': DemodulationssignalfrequenzDemodulationssignalfrequenz
f_n'f _n ': Nachmischer-FrequenzRemixer frequency
f_v f _v: Mischfrequenzmixing frequency
f_T f _T: Frequenzfrequency
F(jω)F (jω): Frequenzbereichfrequency range
ωω: Frequenzfrequency
φ'φ ': Phasephase
11: Nutzsignalpayload
1', 1''1 ', 1' ': Seitenbändersidebands
22: Mischermixer
33: up-convertionup-convertion
44: Übertragungssignaltransmission signal
55: FunkübertragungsstreckeRadio transmission link
66: Sendertransmitter
77: Empfängerreceiver
1010: empfangenes Nutzsignalreceived useful signal
1111: Bandpassbandpass
1212: down-conversiondown-conversion
1414: Mischermixer
1515: Eingangentrance
2020: Mischermixer
2222: IF-LevelIF Level
2121: Bandpassbandpass
2323: Analog-Digital-WandelungAnalog-digital conversion
2424: Heruntermischungdownmix
2525: Frequenzmischersfrequency mixer
3030: Generatorgenerator
3131: Ausgangssignaloutput
3232: Mischermixer
3333: Phasenschieberphase shifter
3434: Mischermixer
36, 3736, 37: Bandpassbandpass
3838: Mischermixer
3939: Ausgangssignaloutput
4040: Tiefpasslowpass
4949: Bandpassbandpass
5050: Mischer- oder DemodulationsstufeMixer or demodulation stage
5151: VCOVCO
5252: AD-WandlerADC
5353: Signalsignal
5454: SpeicherStorage
5555: Bandpassbandpass
5656: Quadrierersquarer
5757: Bandpassbandpass
5858: Signalsignal
5959: Frequenzdetektorfrequency detector

Claims

Method for transmitting data between a transmitter ( 6 ) and a receiver ( 7 ), at the transmitting end, a useful signal representing the data ( 1 ) is modulated onto a carrier signal with a carrier signal frequency (f ₀ ) a) and as a transmission signal ( 4 ) to the recipient ( 7 ), b) at the receiver end, the useful signal ( 1 ) from the received transmission signal ( 10 ) is obtained by at least two demodulation steps the received transmission signal ( 10 ) is applied in each case with a demodulation signal, wherein in the first demodulation step, the first demodulation signal has a mixing frequency (fv) and in the second demodulation the second demodulation a Nachmischer frequency (fn '), and wherein the post-mixer frequency (fn') of the second demodulation signal in a limited frequency capture window to an intermediate signal obtained after the first demodulation step ( 53 ), and c) an estimated value (f _T ) is obtained for an initial value of the post-mixing frequency (f _n ') of the second demodulation signal, which is within the frequency-ranging window, by the received transmission signal (f 10 ) is evaluated with respect to the transmission-side carrier signal frequency (f ₀ ), wherein after the first demodulation step the intermediate signal ( 53 ) is evaluated.

Method according to claim 1, - in which a Costa Loop is preset to the post-mixer frequency (fn ') of the second demodulation signal whose frequency preselection is made in accordance with the estimated value (f _T ).