DE68912534T2 - Verzögerungszeitausgleich in einem Funk-Sender-Empfänger. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft einen Funk-Sende-Empfänger, z.B. ein mobiles Zellular-Funktelefon, zur Verwendung in dem OEBL-C System. Ein solches Funkgerät umfaßt einen Empfängerteil, einen Senderteil, eine Steuereinheit, um den Zeitpunkt der Übertragungen zu steuern, und eine Einrichtung, um ein vorbestimmtes Signal zu erzeugen und durch den Senderteil zu führen.
• Zellulare Funktelefonsysteme erfordern an der Luftgrenzfläche einen genauen Gleichlauf zwischen empfangenen und gesendeten Daten. Die Logikeinheit eines mobilen Funkgeräts mißt die Ankunftszeit einer vordefinierten Bitfolge, die von einer Basisstation ausgesendet wird. Die vordefinierte Bitfolge ist im allgemeinen 34 Bits lang und besteht aus einem Barker-Code, der dreimal wiederholt wird, gefolgt von einer "1"; nachstehend als "Präambel" bezeichnet. Die Steuereinheit steuert den Zeitpunkt der Übertragungen und Signalisierungssequenzen, so daß eine Verzögerung von genau 150 Millisekunden zwischen empfangenen und gesendeten Daten erreicht wird. Die Funk- und Modulations/Demodulationsschaltkreise in den HF-Empfänger- und Senderteilen fügen in den Empfang und die Übertragung der Bits eine Verzögerung ein. Die Verzögerung ist nicht konstant, sondern hängt von solchen Faktoren wie Bauteiltoleranzen, Temperaturänderung und Alterung ab.
• In der Vergangenheit ist in aer Fabrik eine einmalige feste Ausgleichung vorgenommen worden, um diese Verzögerungen zu kompensieren. Dies ist teuer und im Betrieb nicht zufriedenstellend.
• Es wäre wünschenswert, einen Sende-Empfänger bereitzustellen, der eine Kompensation für die Verzögerung beim Empfangen und Senden von Bits vorsieht, die keinen Werksabgleich erfordert und eine verbesserte Kalibrierung über die Lebensdauer des Sende-Empfängers bereitstellt.
• Erfindungsgemäß werden eine Einrichtung zur Rückführung des Signals durch den Empfängerteil, eine Einrichtung zur Messung der Verzögerung in dem Signal und eine Einrichtung innerhlb der Steuereinheit bereitgestellt, um den Zeitpunkt der Übertragungen um einen Betrag vorzurücken, der der gemessenen Verzögerung entspricht, um dadurch die Verzögerungen in den Empfänger- und Senderteilen auszugleichen.
• Das vorbestimmte erzeugte Signal ist vorzugsweise das gleiche wie die Präambel.
• Vorzugsweise wird die Kalibrierung in vorbestimmten Intervallen, z.B. in regelmäßigen Intervallen, eingeleitet, ungeachtet, ob eine Zweiweg- Kommunikation im Gange ist oder ob sich der Empfänger in einem Leerlaufzustand befindet und auf ankommende Signale wartet.
• Es ist vorzuziehen, daß die Einrichtungen, die den Zeitpunkt der Sendungen vorwärtsbringen, eingerichtet sind, durch vorwärtsbringen der gemessenen Empfangszeit der Präambel auf den Empfängerteil zu wirken.
• Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird nun als Beispiel mit Verweisung auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein Blockschaltbild eines mobilen Funktelefons ist, das die Erfindung beeinhaltet, und
• Fig. 2 den Feintiming-Aspekt der Ausführung der Erfindung darstellt.
• Gemäß Fig. 1 umfaßt ein mobiles Funktelefon einen Senderteil 10 und einen Empfängerteil 11. Der Senderteil besitzt einen Modulator 12 und einen HF-Teil 13, und der Empängerteil besitzt einen HF-Teil 14 und einen Demodulator und Bit-Slicer 15. Mit den HF-Teilen 13 und 14 sind ein 10 MHz Duplexfilter 16 und ein Kalibrierschleifenweg und ein Mischer 17 verbunden. Mit dem Mischer 17 ist ein 10 MHz Oszillator 18 verbunden. Eine Logikeinheit 20 ist vorgesehen, um Daten von dem Demodulator und Bit-Slicer 15 zu empfangen und um Daten an den Modulator 12 zu liefern. Die Logikeinheit 20 besitzt einen Schleifenfreigabeausgang 21.
• Die Funktion der Vorrichtung ist wie folgt. Im normalen Betrieb wird ein mit Datenbits moduliertes Signal auf einer Antenne 22 empfangen. Nach Durchlaufen des Duplexfilters 16, des HF-Teils 14 und des Demodulators und Bit-Slicers 15 werden die empfangenen Datenbits an der Logikeinheit 20 eintreffen. Der Bit-Slicer ist ein Pegeldetektor, der die Logikeinheit sowohl mit den Daten als auch mit der Ankunftszeit der Daten mit einer Auflösung von 90 Nanosekunden versorgt. Ein geeigneter Bit-Slicer ist in EP-A-0371357 von Storno A/S beschrieben, die hierin durch Verweisung eingeschlossen ist. Die Logikeinheit 20 empfängt die Daten in Abständen von 1.5 µs.
• Auf der Sendeseite liefert das Funktelefon Daten an den Modulator 12 und sendet die Daten (begleitet von Zeitsteuersignalen) über den HF- Senderteil 13 und das Duplexfilter 16.
• In bestimmten Zeitintervallen, z.B. alle fünf Minuten, beginnt die Logikeinheit eine Kalibrierungssequenz wie folgt. Eine Schleifenfreigabe wird am Ausgang 21 bereitgestellt, die den Oszillator 18 startet, und der Kalibrierschleifenweg und Mischer 17 wird geöffnet, um den HF-Senderteil 13 mit dem HF-Empfängerteil 14 zu verbinden. Die Logikeinheit 20 erzeugt den Präambel-Code, und die Ankunftszeit des Präambel-Codes an dem Bit-Slicer 15 wird gemessen. Die von dem Bit- Slicer gespeiste Eingangsleitung ist eine synchrone Eingangsleitung, die durch eine automatische Erfassung aller Bitumschaltzeiten (positive und negative Flanken) gekennzeichnet ist. Der Mikroprozessor speichert die ermittelten Bitumschaltzeiten. Basierend auf den gespeicherten Bitumschaltzeiten erzeugt der Mikroprozessor einen entsprechenden Code und vergleicht diesen unter Verwendung eines Korrelationsanalyse-Algorithmusses, wie z.B. in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben, mit dem bekannten Präambel-Code. Daraus berechnet die Logikeinheit 20 die Ankunftszeit für die Präambel-Sequenz. Da die Logikeinheit die Kalibriersequenz unter Verwendung der üblichen 34 Bit Präambel ausführt, wobei diese Bitsequenz lokal erzeugt wird, braucht kein besonderes Verfahren zur Berechnung der Ankunftszeit des rückgeschleiften Signals erdacht zu werden.
• Die synchronen Mikroprozessoreingänge stehen in Beziehung zu einem internen Takt mit einer Auflösung von 1.5 µs (= Mikroprozessortakt geteilt durch 16). Der interne freilaufende Zeitgeber (Haupt-"Uhr") des Mikroprozessors hat die gleiche Auflösung, und die gesamte Eingangs- und Ausgangszeitsteuerung ist auf diese Uhr bezogen.
• Wenn eine Signalisierung zu senden ist, werden alle Zeiten auf diese Uhr bezogen: Ankunftszeit für das empfangene Signal, Sendezeit für die ausgehende Signalisierung sowie die gemessene Schleifenverzögerung. Durch einfache Subtraktion der bekannten Schleifenverzögerung implementiert der Mikroprozessor den Zeitausgleich, wenn die Startzeit zur Übertragung bestimmt wird.
• Um die strengen Anforderungen zellularer Funksysteme zu erfüllen, ist eine größere Auflösung als die, die von der internen Mikroprozessoruhr geliefert werden kann, erforderlich. Daher werden die zusätzlichen Schaltkreise von Fig. 2 hinzugefügt.
• Fig. 2 zeigt einen Mikroprozessor 30 und eine Feinauflösung-Verzögerungseinheit 31. Ferner sind ein Eingangsdatenbus 33 von dem Bit- Slicer 15, ein Hochgeschwindigkeitseingang 34 für die Zeiterfassung und ein Eingang 35 für die Zeiterfassung dargestellt.
• Die empfangenen Daten und die Information, die ihre Ankunftszeit anzeigt, erscheinen auf dem Datenbus 33. Dieser Datenbus liefert die Ankunftszeit des Signals mit einer Auflösung von 188 ns. Davon werden die vier niedrigstwertigen Bits zu dem Eingang 35 geführt, wo sie einem Zeiterfassungsregister (nicht gezeigt) zugeführt werden. Dieses Register liefert einen feinen Zeitauflösungswert. Dieser Wert wird als eine 1/8-Teil Unterspezifizierung der Ankunftszeit des Präambel-Codes benutzt und wird in die Berechnung der Ankunftszeit mit Hilfe des Korrelations-Algorithmusses eingeschlossen.
• Der Prozessor kann intern Zeitfehler mit einer Auflösung von 1.5 µs kompensieren. Ein Ausgleich mit einer feineren Auflösung wird durch die Verzögerungseinheit 31 verwirklicht. Die vier niedrigstwertigen Bits der gemessenen Verzögerung werden in der Verzögerungseinheit 31 durch einen einfachen Additionsvorgang zu dem Signal auf dem Bus 33 addiert. Dies hat die Wirkung, daß es dem Mikroprozessor 30 erscheint, daß das empfangene Signal um diesen Betrag verzögert ist. Die Zeit, um die die Verzögerungseinheit 31 das Signal verzögern kann, reicht von 0 bis 7/8 der 1.5 µs internen Mikroprozessorperiode. Dies ist der Wert, der von dem Mikroprozessor an seinem Hochgeschwindigkeitseingang geladen wird. Der Mikroprozessor 30 legt seine ganzen Ausgabeoperationen auf einem Hochgeschwindigkeitsausgang (nicht gezeigt) von dieser gemessenen Zeit zeitlich fest. Diese Ausgabeoperationen werden für eine ganze Zahl interner Taktzählungen von der am Eingang bereitgestellten Zeit ausgeführt.
• Während der Zeitmessung wird eine Verzögerung von 0 in die Verzögerungseinheit 31 geladen.
• Die Zeitverzögerungseinheit 31 (und das Zeiterfassungsregister) können in Software oder Hardware implementiert werden.
• Es wird natürlich eingesehen werden, daß die obige Beschreibung nur als Beispiel gegeben worden ist und daß Modifikationen von Details innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims (5)

1. Funk-Sende-Empfänger, umfassend einen Empfängerteil (11), einen Senderteil (10), eine Steuereinheit (20, 30), um den Zeitpunkt der Sendungen zu steuern, und eine Einrichtung (20), um ein vorbestimmtes Signal zu erzeugen und es durch den Senderteil (10) zu führen, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (17), um das vorbestimmte Signal durch den Empfängerteil (11) zurückzuführen, Einrichtungen (20, 30, 31, 34, 35), um die Verzögerung in dem Signal zu messen, und eine Einrichtung innerhalb der Steuereinheit (20, 30), um den Zeitpunkt der Sendungen um einen Betrag vorzuschieben, der der gemessenen Verzögerung entspricht, um dadurch Verzögerungen in dem Empfängerteil (11) und in dem Senderteil (10) auszugleichen.

2. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Einrichtung (20, 30), um nach einem vorbestimmten Code in empfangenen Funksignalen zu suchen, und eine Einrichtung, um den Zeitpunkt dieses Codes zu messen und um den Zeitpunkt davon abhängender, nachfolgender Sendungen zu steuern, worin die Einrichtung (20) zum Erzeugen des vorbestimmten Signals eingerichtet ist, diesen vorbestimmten Code zu erzeugen.

3. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Einrichtung (20), um die vorbestimmte Signalerzeugung, die Verzögerungsmessung und den Verzögerungsausgleich in vorbestimmten Intervallen ungeachtet, ob eine Zweiweg-Kommunikation im Gange ist oder ob der Sende- Empfänger in einem Leerlaufbetrieb ist und ankommende Signale erwartet, einzuleiten.

4. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, umfassend eine Zeitmeßeinrichtung (20, 30, 31, 34, 35), um den Zeitpunkt eines empfangenen Codes zu messen, und eine Einrichtung (20, 30), um den Zeitpunkt davon abhängender, nachfolgender Sendungen zu steuern, worin die Einrichtung zum Vorwärtsbringen des Zeitpunkts der Sendungen eingerichtet ist, die Empfangszeit des empfangenen Codes vorwärtszubringen, wie durch die Zeitmeßeinrichtung (20, 30, 31, 34, 35) gemessen.

5. Sende-Empfänger nach Anspruch 1, worin die Steuereinheit (20, 30) betriebsfähig ist, den Zeitpunkt der Sendungen mit einer Auflösung von einer vorbestimmten Minimaldauer zu steuern, und worin eine feinauflösende Zeitbestimmungseinrichtung vorgesehen ist, die umfaßt:

einen Takt mit einer Taktdauer, die wesentlich kleiner ist als die vorbestimmte Minimaldauer, eine Verzögerungseinrichtung, eingerichtet, um eine Verzögerungsszeit einzustellen, die gleich einer variablen Zahl von Perioden des Takts ist, und eine Einrichtung, um Funktionen der Steuereinheit um diese Verzögerungsszeit zu verzögern, um dadurch eine Steuerung des Zeitpunkts der Sendungen mit einer Auflösung zu erreichen, die größer ist als die vorbestimmte Minimaldauer.