DE19527025C1 - Verfahren zum Selbstabgleich einer Funkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Selbstabgleich einer Funkeinrichtung, von der Datensignale durch ein Sendeteil ausgesendet und durch ein Empfangsteil empfangen werden.

Funkeinrichtungen in Telekommunikationssystemen sorgen be­ kanntlich für eine drahtlose Übertragung von Datensignalen - als Oberbegriff für Sprach-, Nutzdaten- und Signalisierungs­ signale - über die Luftschnittstelle. Beispielsweise erfolgt in einem schnurlosen Telekommunikationssystem nach dem DECT-Standard (Digital European Cordless Telecommunication) die Signalübertragung auf der Basis digitaler Übertragungstechnik in einem vorgegebenen Frequenzbereich unter Verwendung eines TDMA (Time Division Multiple Access) - Zugriffsverfahrens. Dabei werden die Signale in einem Übertragungsrahmen mit ei­ ner Vielzahl von Übertragungskanälen (Zeitschlitzen) zusam­ mengefaßt. Als Modulationsverfahren eignet sich beispielswei­ se das Frequenz- oder das Phasenmodulationsverfahren. Die Übertragung der Datensignale erfolgt im DECT-System zwischen einer Basisstation und jeweils einer Mobilstation, die beide jeweils über ein Sendeteil zum Aussenden der Signale und über ein Empfangsteil zum Empfang der Signale verfügen. Sendeteil und Empfangsteil der Funkeinrichtung müssen zur Frequenzmodu­ lation in der Frequenz abgeglichen werden, bevor mit der di­ gitalen Kommunikation im Telekommunikationssystem begonnen werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Selbstabgleich einer Funkeinrichtung im Sendeteil und im Emp­ fangsteil anzugeben, ohne daß eine manuell- Einstellung erfor­ derlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Der Selbstabgleich der Funkeinrichtung erfolgt durch eine di­ gitale Steuereinrichtung, die die Frequenz eines im Sendeteil und im Empfangsteil jeweils angeordneten Oszillators selbst­ tätig einstellt. Durch Anlegen einer Steuerspannung an den Oszillator wird zunächst die Oszillatorfrequenz in einem Gro­ babstimmbereich eingestellt. Durch Auswertung eines von einem Frequenzerzeuger gesendeten Synchronisationssteuersignals wird von der Steuereinrichtung ermittelt, ob von dem Frequen­ zerzeuger die eingestellte Oszillatorfrequenz mit einer Ein­ gangsbezugsfrequenz synchronisiert werden kann. Die Steuer­ einrichtung ermittelt die Frequenz-Spannungskennlinie des Os­ zillators und leitet daraus eine Abgleich-Steuerspannung für den Grobabstimmbereich des Oszillators ab, die an den jewei­ ligen Oszillator angelegt wird.

Von Vorteil ist es, wenn von der digitalen Steuereinrichtung durch Auswertung der Frequenz-Spannungskennlinie im Sendeteil die Abstimmsteilheit des Oszillators bestimmt und daraus eine Hubsteuerspannung abgeleitet wird, die zu einer Abgleich-Steu­ erspannung für einen Feinabstimmbereich des Oszillators hinzugefügt wird.

Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die im Empfangsteil der Funkeinrichtung eintreffenden Datensignale von der Steuerein­ richtung jeweils in Bezug auf den Ist-Zeitpunkt der Signal­ flanke eines Synchronisationsbits und in Bezug auf den erwar­ teten Soll-Zeitpunkt der Signalflanke des Synchronisations­ bits ausgewertet und eine von einem Referenzoszillator abge­ gebene Bezugsfrequenz anhand der zeitlichen Differenz der Si­ gnalflanken eingestellt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die von dem Re­ ferenzoszillator abgegebene Bezugsfrequenz als Eingangsbe­ zugsfrequenz jeweils dem im Sendeteil und im Empfangsteil an­ geordneten Frequenzerzeuger zugeführt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird von der Steuereinrichtung im Empfangsteil die von dem Referenzoszil­ lator abgegebene Bezugsfrequenz an einen weiteren Oszillator angelegt, eine Spannungs-Frequenzkennlinie zur Demodulation der Datensignale im Empfangsteil ermittelt und anhand der Spannungs-Frequenzkennlinie der Oszillator abgeglichen.

Die Erfindung wird anhand eines in einer Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt das Blockschaltbild einer Funkeinrichtung mit einem Sendeteil und einem Empfangsteil zum Senden und Empfangen von Datensignalen in einem Telekommunikationssystem.

Das Blockschaltbild zeigt den Sendeteil TRA und den Empfangs­ teil REC einer Funkeinrichtung. Die Funkeinrichtung ist bei­ spielsweise Bestandteil der Basisstation oder des jeweiligen Mobilteils in einem DECT-Schnurlossystem. Datensignale DSIN werden im Empfangsteil REC über eine Antenne empfangen und in einem Mischer M1 mit einem Frequenzsignal verknüpft, das von einem Oszillator VCOR abgegeben wird. Das aus der Verknüpfung sich ergebende Ausgangssignal des Mischers M1 gelangt zu ei­ nem Mischer M2, der es mit einem von einem weiteren Oszilla­ tors OSZ abgegebenen Frequenzsignal verknüpft. Das Ausgangs­ signal des Mischers M2 wird in einem nachgeschalteten Demodu­ lator DEM frequenzdemoduliert, der das Datenausgangssignal DO liefert. Das demodulierte Ausgangssignal wird darüber hinaus einem nachgeschalteten Tiefpaß LP zugeführt, der an seinem Ausgang eine Gleichspannung ohne Modulationsanteil liefert, die über einen Analog-Digital-Wandler AD zur Verarbeitung an eine digitale Steuereinrichtung DSP weitergeleitet wird.

Das vom Oszillator VCOR abgegebene Frequenzsignal wird durch eine Abgleich-Steuerspannung UGA für den Grobabstimmbereich und durch eine Abgleich-Steuerspannung UFA für den Feinab­ stimmbereich an den Eingängen beeinflußt. Der als spannungs­ gesteuerter Oszillator ausgebildete Oszillator VCOR arbeitet als Spannungs-/Frequenzumsetzer, der zur Einstellung des Grob­ abstimmbereiches und des Feinabstimmbereiches eine oder meh­ rere Kapazitätsdioden aufweist. An den Oszillator VCOR ist ein Frequenzerzeuger (Synthesizer) SR angeschaltet, der die für den Oszillator VCOR jeweils eingestellte Oszillatorfre­ quenz FR mit einer Eingangsbezugsfrequenz REF zu synchroni­ sieren versucht.

Mit einem Synchronisationssteuersignal LDR (Lock Detect) mel­ det der Frequenzerzeuger SR an die digitale Steuereinrichtung DSP, ob eine Frequenzeinstellung in dem Frequenzbereich des Frequenzerzeugers SR möglich ist. Wird beispielsweise durch den Frequenzerzeuger SR eine Frequenz von 180 MHz einge­ stellt, und der Grobabstimmbereich des Oszillators VZOR liegt bei beispielsweise bei 210 MHz, ist eine exakte Frequenzein­ stellung des Oszillators VCOR nicht durchführbar. Bei Ein­ stellung eines minimalen und eines maximalen Frequenzwertes im Frequenzbereich des Frequenzerzeugers SR und bei Einstel­ lung eines minimalen und eines maximalen Frequenzwertes im Grobabstimmbereich des Oszillators VCOR wertet die digitale Steuereinrichtung DSP das jeweils empfangene Synchronisati­ onssteuersignal LDR aus und ermittelt eine Frequenz-Span­ nungskennlinie für den Oszillator VCOR im Empfangsteil REC. Anhand der ermittelten Frequenz-Spannungskennlinie läßt sich von der Steuereinrichtung DSP der Einstellpunkt für die opti­ male Abgleich-Steuerspannung UGA im Grobabstimmbereich des Oszillators VCOR ableiten und über einen zwischengeschalteten Digital-Analog-Wandler DA anlegen.

Ebenso wird im Sendeteil TRA der Funkeinrichtung ein Oszilla­ tor VCOT, der ebenfalls als spannungsgesteuerter Oszillator ausgebildet ist, von der digitalen Steuereinrichtung DSP selbsttätig abgeglichen, indem eine Abgleich-Steuerspannung UGA′ für den Grobabstimmbereich des Oszillators VCOT in glei­ cher Weise wie im Empfangsteil REC abgeleitet wird. So ist mit dem Oszillator VCOT ebenfalls ein Frequenzerzeuger ST verbunden, der die jeweils eingestellte Oszillatorfrequenz FT empfängt und mit der Eingangsbezugsfrequenz REF in seinem Frequenzbereich synchronisiert. Auf Grund der Abdeckung des Frequenzbereichs des Frequenzerzeugers ST durch Einstellung eines minimalen und eines maximalen Frequenzwerts und durch Abdeckung des Grobabstimmbereichs des Oszillators VCOT durch Einstellung eines minimalen und maximalen Frequenzwerts wird jeweils ein Synchronisationssteuersignal LDT (Lock Detect) von dem Frequenzerzeuger ST an die Steuereinrichtung DSP ge­ meldet. Die digitale Steuereinrichtung DSP ermittelt durch Auswertung des empfangenen Synchronisationssteuersignals LDT eine Frequenz-Spannungskennlinie für den Oszillator VCOT und liefert die Abgleich-Steuerspannung UGA′, die über den Digi­ tal-Analog-Wandler abgegeben wird, für den Grobabstimmbereich des Oszillators VCOT. Das im Sendeteil TRA von dem Oszillator VCOT abgegebene Frequenzsignal wird verstärkt und über eine Antenne auf die Funkstrecke gegeben. Der optimale Einstell­ punkt für die Abgleich-Steuerspannung UGA′ wird von der digi­ talen Steuereinrichtung DSP anhand der aufgenommenen Fre­ quenz-Spannungskennlinie festgelegt.

Ist die Frequenz-Spannungskennlinie für die Grobabstimmung des Oszillators VCOT im Sendeteil TRA bekannt, kann von der digitalen Steuereinrichtung DSP die Abstimmsteilheit, d. h. die Frequenzänderung in Bezug zur Spannungsänderung, bestimmt und aus der Abstimmsteilheit eine Hubsteuerspannung UH abge­ leitet werden. Zur Erzeugung der Hubsteuerspannung UH ist im Sendeteil TRA eine Hubschaltung HC angeordnet, die ein Sende­ signal - beispielsweise eine Modulationsspannung - DIN emp­ fängt. Die Hubschaltung HC besteht beispielsweise aus mehre­ ren parallelgeschalteten Widerständen, die in Abhängigkeit der ermittelten Abstimmsteilheit von der digitalen Steuerein­ richtung DSP zugeschaltet werden. Die von der Hubschaltung erzeugte Hubspannung UH wird in einer Additionsschaltung SU mit einer von dem Frequenzerzeuger ST abgegebenen Steuerspan­ nung UR zu der Abgleich-Steuerspannung UFA′ für den Feinab­ stimmbereich des Oszillators VCOT verknüpft.

Die Eingangsbezugsfrequenz REF, die dem Frequenzerzeuger SR im Empfangsteil REC und dem Frequenzerzeuger ST im Sendeteil TRA zugeführt wird, kann von der digitalen Steuereinrichtung DSP durch Auswertung des im Empfangsteil REC eintreffenden Datensignals DSIN abgeglichen werden. Durch Vergleich eines Ist-Zeitpunkts der Signalflanke eines eintreffenden Synchro­ nisationsbits mit einem erwarteten Soll-Zeitpunkt der Signal­ flanke des Synchronisationsbits ergibt sich in der Regel eine zeitliche Differenz der Signalflanken, aus der erkennbar ist, ob die Bezugsfrequenz im Empfangsteil REC gegenüber der Sen­ defrequenz der Gegenstation - Mobilstation oder Basisstation - höher oder niedriger ist. Durch die Auswertung der Signal­ flanken des Synchronisationsbits im Datensignal DSIN für zwei aufeinanderfolgende Datenbursts kann die digitale Steuerein­ richtung DSP über einen Digital-Analog-Wandler DA′′ die Ein­ stellung eines Referenzoszillators ROS zur Erzeugung der Be­ zugsfrequenz REF beeinflussen.

Ist die Bezugsfrequenz REF von der digitalen Steuereinrich­ tung DSP abgeglichen, kann an den im Empfangsteil REC ange­ ordneten Oszillator OSC von der Steuereinrichtung DSP über einen Digital-Analog-Wandler DA′ eine Frequenz angelegt wer­ den, die dem Frequenzsignal für den Mischer M2 zugrundeliegt. Von der Steuereinrichtung DSP wird eine Spannungs-Frequenz­ kennlinie zur Frequenzdemodulation des vom Mischer M2 abgege­ benen Ausgangssignals ermittelt und anhand der aufgenommenen Spannungs-Frequenzkennlinie der Oszillator OSC abgeglichen. Vorzugsweise erfolgt der selbsttätige Abgleich des Oszilla­ tors OSC durch die Steuereinrichtung DSP in der Mitte der De­ modulatorkennlinie. Dabei verwertet die digitale Steuerein­ richtung DSP die am Ausgang des Tiefpasses LP abgegebene Gleichspannung ohne Modulationsanteil, die über den Analog- Digital-Wandler AD zur Verfügung gestellt wird. Durch die Einbettung der digitalen Steuereinrichtung DSP im Empfangs­ teil REC oder im Sendeteil TRA der Funkeinrichtung ist ein selbsttätiger Abgleich durch Einstellung der Frequenzen der Oszillatoren und durch Einstellung der Hubsteuerspannung mög­ lich, ohne daß ein manueller Abgleich oder ein automatischer Abgleich, der durch beispielsweise eine gesonderte Abgleich­ schaltung von außerhalb der Funkeinrichtung erfolgt, erfor­ derlich ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Selbstabgleich einer Funkeinrichtung, von der Datensignale (z. B. DSIN) durch ein Sendeteil (TRA) ausge­ sendet und durch ein Empfangsteil (REC) empfangen werden, bei dem die Frequenz eines im Sendeteil (REC) und im Empfangsteil (TRA) jeweils angeordneten Oszillators (VCOR, VCOT) von einer digitalen Steuereinrichtung (DSP) dadurch abgeglichen wird,

• - daß durch Anlegen einer Steuerspannung (UGA, UGA′) die Os­ zillatorfrequenz in einem Grobabstimmbereich eingestellt wird,
• - daß durch Auswertung eines von einem Frequenzerzeuger (SR, ST) ausgesendeten Synchronisationssteuersignals (LDR, LDT) ermittelt wird, ob von dem Frequenzerzeuger (SR, ST) die eingestellte Oszillatorfrequenz (FR, FT) mit einer Ein­ gangsbezugsfrequenz (REF) in dessen Frequenzbereich syn­ chronisiert werden kann und
• - daß durch Ermittlung einer Frequenz-Spannungskennlinie des jeweiligen Oszillators (VCOR, VCOT) im Sendeteil (TRA) und im Empfangsteil (REC) eine Abgleich-Steuerspannung (UGA, UGA′) für den Grobabstimmbereich abgeleitet und an den je­ weiligen Oszillator (VCOR, VCOT) angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der digitalen Steuereinrichtung (DSP) durch Auswer­ tung der Frequenz-Spannungskennlinie im Sendeteil (TRA) die Abstimmsteilheit des Oszillators (VCOT) bestimmt und anhand der Frequenz-Spannungskennlinie eine Hubsteuerspannung (UH) abgeleitet wird, die zu einer Abgleich-Steuerspannung (UFA′) für einen Feinabstimmbereich des Oszillators (VCOT) hinzuge­ fügt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der digitalen Steuereinrichtung (DSP) die im Emp­ fangsteil (REC) empfangenen Datensignale (DSIN) in Bezug auf einen Ist-Zeitpunkt der Signalflanke eines Synchronisations­ bits und in Bezug auf einen erwarteten Soll-Zeitpunkt der Si­ gnalflanke des Synchronisationsbits ausgewertet und die Be­ zugsfrequenz eines Referenzoszillators (ROS) anhand der zeit­ lichen Differenz der Signalflanken eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Referenzoszillator (ROS) abgegebene Bezugs­ frequenz (REF) als Eingangsbezugsfrequenz jeweils dem Fre­ quenzerzeuger (ST, SR) im Sendeteil (TRA) und im Empfangsteil (REC) zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der digitalen Steuereinrichtung (DSP) im Empfangsteil (REC) eine Frequenz an einen weiteren Oszillator (OSC) ange­ legt wird, eine Spannungs-Frequenzkennlinie zur Demodulation der empfangenen Datensignale (DSIN) ermittelt wird und anhand der Spannungs-Frequenzkennlinie der weitere Oszillator (OSC) abgeglichen wird.