DE69131012T2

DE69131012T2 - Zeitbasierter signaldetektor

Info

Publication number: DE69131012T2
Application number: DE69131012T
Authority: DE
Inventors: Timothy Laflin
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1990-06-05
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2011-05-14
Also published as: EP0532552A4; EP0532552B1; WO1991019358A1; US5140702A; KR930701024A; ATE177884T1; DE69131012D1; KR970000387B1; EP0532552A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Datenempfänger, der empfangene Datenübertragungen synchronisiert, und insbesondere auf einen Signaldetektor und eine Bit-Synchronisation für einen tragbaren selektiven Anrufempfänger, der zur Tageszeit passende wählbare Signale in einem von zwei oder mehr Betriebszuständen sucht.
Die Bit-Synchronisierung bei einer digitalen Übertragung wird verwendet, um bei einer Datenübertragung die Anwesenheit von Zeichengrenzen zu bestimmen und bei Bedarf dementsprechend ein Bit-Taktsignal bereitzustellen, um die Datenbits oder Datenzeichen der Datenübertragung synchron abzutasten. Die Bit-Synchronisierung kann von einem selektiven Anrufempfänger verwendet werden, der ein digitales Signalprotokoll entschlüsselt, wie etwa das von British Telecom in England vorgeschlagene, allgemein als POCSAG (Post Office Code Standardization Advisory Group) bekannte Protokoll.
Die Synchronisierung gemäß eines solchen Protokolls ist bekannt, und sie wird ausführlich in US 4 518 961 beschrieben, wo die Synchronisierung gemäß des POCSAG- oder des Golay-Protokolls dargestellt wird. Außerdem wird in US 4 506 262 die Synchronisierung mit dem POCSAG-Protokoll erläutert, das einen Regelkreis mit früher/später Phase mit grobem und feinem Synchronisierungsmode benutzt.
In Fig. 1 ist mit der Linie 10 ein typisches POCSAG- Signal gezeigt. Vor dem Signal wird etwa im Bereich 12, der gestrichelt umrandet ist, Rauschen oder ein anderes Protokoll übertragen. Das POCSAG-Signal beginnt mit einem Vorlaufsignal 14, das mehrere Nulldurchgänge umfaßt. Nach dem Vorlauf folgen mehrere Informationsworte mit zweiunddreißig Bits, die alle in einem erweiterten 31,21-BCH-Code (32,21) kodiert sind. Die Informationsworte beginnen mit einem Synchronisierungscodewort 16a, das eine vorgegebene binäre Folge enthält. Nach jedem siebzehnten Wort enthält das Signal einen weiteren Synchronisierungscode 16b. Zwischen den Synchronisierungscodes sind die Informationen in acht Informationsrahmem angeordnet, wobei jeder zwei 32,21-Worte umfaßt. Zur Veranschaulichung sind die mit Nummer 18 bezeichneten Inhalte des Rahmens 4 auf Linie 34 dargestellt. Die Linie 34 zeigt die zwei Worte 36 und 38 mit 32 Bit, wobei jedes Informationswort mit 32 Datenbits im Format 32,21 strukturiert ist. Selbstverständlich stellen die Datenbits auf der Linie 34 eine zufällige Folge dar.
Der Synchronisierungscode ist ein Mittel zur Synchronisierung der Signalrahmen. Es ist daher wünschenswert, zuerst mit dem Vorlaufsignal die Bits zu synchronisieren und dann mit dem Synchronisierungscode die Rahmen zu synchronisieren. Auf der Linie 20 wird der Betrieb eines selektiven Anrufempfängers gezeigt, der sich auf das POCSAG-Signal synchronisiert. In den Intervallen 22 und 24 versucht der selektive Anrufempfänger, sich mit dem Signal zu synchronisieren. Es wird aber kein Signal empfangen. Während des Intervalls 26 kommt das Vorlaufsignal 14 an, der selektive Anrufempfänger synchronisiert die Bits, und er findet den Synchronisierungscode 16a. Dann entschlüsselt der selektive Anrufempfänger wie in den Intervallen 28 und 32 dargestellt auf bekannte Art und Weise Informationen im bereits zugewiesenen Rahmen 4. Der selektive Anrufempfänger prüft im Intervall 30 auch den Synchronisierungscode 16b, um zu bestimmen, ob die Übertragung fortgesetzt wird.
In einigen Fällen kann das Vorlaufsignal verrauscht sein, so daß das Vorlaufsignal nicht erfaßt werden kann. Dann ist es wünschenswert, die Bits durch die Datenbits der dreißig Zwei-Bitworte zu synchronisieren und dann die Rahmen auf eines der periodischen Synchronisierungscodesignale zu synchronisieren. In dieser Phase ist es schwieriger, die Bits zu synchronisieren, weil die Daten in den dreißig Worten mit zwei Bits scheinbar zufällig sind. Daher wird ein selektiver Anrufempfänger benötigt, der mit dem POCSAG-Vorlaufsignal oder mit den Datensignalen der POCSAG-Informationsworte die Bits synchronisieren kann.
Die Lebensdauer der Batterie ist bei tragbaren selektiven Anrufempfängern sehr wichtig, und es ist wünschenswert, den Batteriestrom so sparsam wie möglich zu nutzen. Ohne POCSAG-Signal arbeiten selektive Anrufempfänger in einem Betriebszustand mit niedriger Leistung, und die Empfangs- und das Dekoderschaltung wird periodisch aktiviert, um die Anwesenheit des POCSAG-Signals zu erfassen. Wenn kein Signal erfaßt wird, arbeitet der selektive Anrufempfänger wieder in dem Betriebszustand mit niedriger Leistung. Dieses Verfahren spart Batteriestrom. Darum ist es wünschenswert, schnell die Abwesenheit des Signals zu erfassen, damit schneller in den Betriebszustand mit niedriger Leistung zurückgekehrt werden kann.
Nach Stand der Technik analysieren selektive Anrufempfänger üblicherweise eine vorgegebene Anzahl von Übergängen, und sie bestimmen die Abwesenheit des POCSAG-Signals gemäß verschiedener Algorithmen. Ein solcher Algorithmus wird in US 4 554 665 angegeben, wobei die Verwendung einer vorgegebenen Anzahl von Übergängen das Warten auf alle Übergänge erforderlich macht. Solche Verfahren sind dann schlecht, wenn Übergänge relativ selten auftreten, etwa wenn statt des POCSAG- Signals niedrige Frequenztöne gesendet werden. Während sie darauf warten, daß alle Übergänge auftreten, wird durch die Empfänger nach Stand der Technik stetig Batteriestrom verbraucht.
Außerdem halten selektive Anrufempfänger nach Stand der Technik üblicherweise eine vorgegebene Beziehung zwischen der Empfindlichkeit, um das POCSAG-Signal in einer Rauschenumgebung zu erfassen, und dem fälschlichen Erfassen eines POCSAG- Signals ein, wenn nur Rauschen oder wenn ein anderes Signal vorliegt. Wenn erfaßt wird, daß kein POCSAG-Signal vorliegt, wird Leistung gespart, indem der Empfänger deaktiviert wird, wobei diese Abfolgen beim Signalsuchen einen bestimmten durchschnittlichen Batteriestromverbrauch ergeben. Weil aber selektive Anrufempfänger in der ganzen Welt in vielen verschiedenen Umgebungen selektiv Anrufe empfangen sollen, be deutet Empfindlichkeit, Verfälschungssicherheit und Batteriestromverbrauch bei einer Anwendung nicht, daß sie auch für andere Anwendungen optimal sind.
Außerdem werden in der jüngsten POCSAG-Version Signale mit 1200 Baud übertragen. Herkömmliche Bit- Synchronisierungen, die sich auf eine Datenübertragung von Zufallsdaten mit 1200 Baud synchronisieren können, werden sich auch auf Datenübertragungen synchronisieren, deren Übertragungsgeschwindigkeit ein ganzzahliger Teiler davon ist (d. h. 600, 300 Baud). Der sequentielle Golay-Code (GSC) ist beispielsweise ein weiteres Protokoll für selektive Anrufempfänger, mit dem Mitteilungsinformationen mit 600 und 300 Baud gesendet werden.
Außerdem tasten selektive Anrufempfänger mit Mikrocomputern nach Stand der Technik das ankommende Signal üblicherweise mit einer sehr hohen Rate ab, und üblicherweise verwenden sie einen digitalen Software-Phasenregelkreis, um nach der Synchronisierung ein Bit-Taktsignal zum Abtasten der Datenbits zu erzeugen. Als Programm realisierte digitale Phasenregelkreise müssen ein Signal mit hoher Rate abtasten und in einer in Echtzeit arbeitenden Softwareumgebung kontinuierlich die Phase anpassen. Der Mikrocomputer muß daher mit einem verhältnismäßig schnellen Bus arbeiten. In US 4 414 676 wird eine Synchronisation vorgestellt, die mit der fünffachen Übertragungsrate abtastet und die mit den abgetasteten Werten zahlreiche Berechnungen ausführt; sie kann sich aber nicht auf Zufallsdaten synchronisieren.
In EP-A-0 251 007 von NEC wird ein selektiv anrufender Funkrufempfänger mit einer Prüfschaltung, die unempfindlich gegen Rauschen ist, beschrieben, um aus dem Stromsparmodus zu wechseln. Ein Fensterpuls wird zugleich mit dem Taktsignal des empfangenen digitalen Signaltakts erzeugt, damit der Übergang seines binären Pegels gleichzeitig mit jedem Fensterpuls auftritt. Wenn das empfangene Signal von Rauschen überlagert ist, treten Übergänge des binäres Pegels auf, die mit Fensterpulsen zufällig übereinstimmen. Die gleichzeitigen binären Pegelübergänge und die nicht gleichzeitigen binären Pegelübergänge werden gezählt, was eine erste und eine zweite Summe ergibt. Wenn ein gültiger Vorlauf verloren geht oder überlagert wird und wenn die erste Summe größer als die zweite ist, wird ein gültiges Empfangssignal angezeigt und den Synchronisierungs- und Adreßdetektoren weiter Strom geliefert.
In US 4 745 408 wird von Nagata ein Funkrufempfänger beschrieben, der mit Unterbrechungen bei verschiedenen von der Anrufverkehrsdichte abhängenden Wiederholungsdauern arbeitet. Wenn es wenig Anrufe gibt, arbeitet der Empfänger seltener, um nicht unnötig in Betrieb zu sein und um so weniger Batterie zu verbrauchen. Wenn ein Anruf abgeschickt werden soll, wird die Periode zwischen den Versuchen, ein Vorlaufcodewort zu erfassen, gekürzt. Der Empfänger verlängert dann die Periode zum Erfassen einer Mitteilung und zum Empfangen eines Synchronisierungscodeworts, auf das ein Adreßcodewort folgt, das den bestimmten Empfänger alarmiert, an den der Funkruf geschickt wird, wobei ein Alarmsignal erzeugt wird. Die Mitteilung endet mit einem Batteriesparcodewort und einem Schlußcodewort. Das Batteriesparcodewort signalisiert dem Empfänger, die Periode zwischen den Versuchen, das Vorlaufscodewort zu erfassen, zu verlängern. Durch das Ändern der Periodenlänge zwischen Erfassungsversuchen wird Batteriestrom gespart.
Die Erfindung schafft einen selektiven Anrufempfänger gemäß Anspruch 1.
Fig. 1 zeigt eine Ausführung des POCSAG-Signals nach Stand der Technik und des davon abhängigen Betriebs eines selektiven Anrufempfängers.
Fig. 2 zeigt eine Blockdarstellung eines selektiven Anrufempfängers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung eines Synchronisierers, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet.
Fig. 4 zeigt die Signalerfassung und die Bit- Synchronisierung als eine Aufgabe, die im Rahmen eines Multi- Tasking-Programms ausgeführt wird, das in dem Mikrocomputers in dem selektiven Anrufempfänger abgearbeitet wird.
Fig. 5 zeigt den Betrieb der Signalsuch-Prozedur nach Fig. 4.
Fig. 6 zeigt das Auswählen der Phase des Bit- Taktsignals in Abhängigkeit vom Erfassen eines Signals.
Fig. 7 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal.
Fig. 8 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein schwaches Signal.
Fig. 9 zeigt die Reaktion des Signaldetektors bei Abwesenheit eines Signals oder bei Anwesenheit von Rauschen.
Fig. 10 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal mit der gewünschten Baud-Rate.
Fig. 11 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal mit einer halb so großen Baud-Rate wie der gewünschten Baud-Rate.
Fig. 12 zeigt eine Tabelle, die den Betrieb der Erfindung bei Zuständen darstellt, die denen in Fig. 7 entsprechen.
Fig. 13 zeigt eine Tabelle, die den Betrieb der Erfindung bei Zuständen darstellt, die denen in Fig. 8 entsprechen.
Fig. 14 zeigt eine Tabelle, die den Betrieb der Erfindung bei Zuständen darstellt, die denen in Fig. 9 entsprechen.
Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Auslastung eines selektiven Anrufempfängersystems im Tagesverlauf veranschaulicht.
Fig. 16 ist ein Flußdiagramm einer ersten Ausführungsform, die zwischen einem Betriebszustand der Suche bei vorliegendem Signal und bei abwesendem Signal auswählt.
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm einer zweiten Ausführungsform, die zwischen einem Betriebszustand der Suche bei vorliegendem Signal und bei abwesendem Signal auswählt.
Fig. 2 zeigt einen mit einer Batterie 20 betriebenen selektiven Anrufempfänger (wie etwa ein Funkrufgerät), wobei die Batterie die Größe AAA haben kann. Die Batterie liefert den Strom zum Betrieb der Schaltungen innerhalb des selektiven Anrufempfängers.
Eine Antenne 21 empfängt die POCSAG-Signalfrequenz, die auf ein Funksignal moduliert wird. Ein Empfänger 22 empfängt das frequenzmodulierte Signal, er demoduliert und regeneriert nach einem in der Technik allgemein bekannten Verfahren das binäre POCSAG-Signal, das über die Leitung 24 ausgegeben wird. Wenn keine POCSAG-Signale anliegen, entspricht das Empfangssignal auf der Leitung 24 Rauschsignalen oder anderen Signalen.
Das Empfangssignal wird von einem Dekodermittel 30 verarbeitet, das die von der gestrichelten Linie umschlossenen Funktionen umfaßt. Das Dekodermittel wird von einem Taktgenerator 32, der einen Kristall enthalten kann, angetrieben, der eine Zeitbasis für Dekodierarbeiten und für die Auswahl eines von zwei Betriebszuständen zum Suchen abgibt, die im folgenden beschrieben werden. Das Empfangssignal 24 wird von einem Signaldetektor 38 zum Erfassen, ob die POCSAG-Baud-Rate vor liegt oder nicht, und von einer Bit-Synchronisation 40, die auf die Bits des POCSAG-Signals synchronisiert, verarbeitet. Ein Bit-Taktsignal 42 wird von einer Rahmen-Synchronisation 44 verwendet, um den POCSAG-Synchronisierungscode zu erfassen, der innerhalb des Empfangssignals 24 auftaucht, und sie erzeugt beim Erfassen des Synchronisierungscodes ein Rahmensignal 46. In einer Ausführungsform kann die Bit- Synchronisation 40, die zum Erzeugen des Bit-Taktsignals verwendet wird, ein Phasenregelkreis sein, oder in einer anderen Ausführungsform kann das Bit-Taktsignal nach einem Verfahren erzeugt werden, das der Signaldetektor ausführt. Ein Adreßdekoder 48 verwendet das Bit-Taktsignal 42 und das Rahmensignal 46, um eine vorgegebene Adresse zu erfassen, die im Empfangssignal 24 auftritt. Der Adreßdekoder 48 erzeugt bei Erfassen der Adresse ein Alarmsignal 50. Das Alarmsignal 50 veranlaßt einen Alarmerzeuger 52, einen Alarm zu erzeugen, der für den Anwender des selektiven Anrufempfängers sichtbar oder hörbar ist. Eine Batteriesparschaltung 54 schaltet den Empfänger 22 periodisch betriebsbereit. Eine Steuerung 56 liefert ein Taktsignal für die Funktionen innerhalb des Dekodermittels 30, damit die Funktionen ordnungsgemäß arbeiten und damit sie bei der Dekodierung des POCSAG-Signals zusammenarbeiten und damit wenig Strom verbraucht wird. Die Steuerung 56 liest auch einen Codestecker 60 aus, der Informationen wie etwa die vorgegebene Adresse, die vom Adreßdekoder 48 verwendet wird, und Betriebseigenschaften enthält, die vom Signaldetektor 38 und/oder von der Bit-Synchronisation 40 verwendet werden. Der Signaldetektor 38 erfaßt außerdem selektiv, ob das gesuchte POCSAG-Signal abwesend ist (d. h. daß Rauschen einschließlich anderer unerwünschter Signale vorliegt), und er erzeugt ein Abwesenheitssignal, mit dem die Steuerung 56 die Batteriesparschaltung 54 anweist, Strom zu sparen.
Die Funktionen des Steuermittels 30 können als Hardware- Schaltungen implementiert werden; bei der bevorzugten Ausführungsform jedoch sind diese Funktionsblöcke als Programm mit Software-Prozeduren implementiert, die der Hauptmikrocomputers ausführt. Ein Hauptmikrocomputer wie der Mikrocomputer MC146805H2 von Motorola kann diese Funktionen leicht ausfüh ren, und vorzugsweise wird er als Hauptmikrocomputer verwendet. In der Technik ist allgemein bekannt, wie ein Fachmann einen Mikrocomputer innerhalb eines Empfängers und den Empfänger steuern, das übermittelte Signal dekodieren und die hier beschriebene Erfindung realisieren kann. Beschreibungen dazu sind in US 4 518 961, in US 4 649 583 und in US 4 755 816 enthalten, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Fig. 3 zeigt eine Blockdarstellung des Signaldetektors 38 und der Bit-Synchronisation 40, die gemäß der vorliegenden Erfindung arbeiten. Der Taktgenerator 32 liefert ein Taktsignal 100 mit einer Frequenz, die viermal so groß ist wie die gewünschte Baud-Rate, und es bewirkt die Taktabstimmung für den Betrieb des Signaldetektors 38 und der Bit- Synchronisation 40. Das Taktsignal 100 steuert das Phasenmittel 102 an, das vier Phasensignale 104 - 107 erzeugt. Jede Phase ist unabhängig und stellt eine Hälfte eines Bits dar, und jede Phase ist gegenüber der vorausgehenden Phase um ein Viertelbit versetzt. Dies kann durch einen Zwei-Bit-Zähler 110 erreicht werden, um den Vier-Phasen-Generator 112 anzusteuern.
Das Taktsignal 100 steuert auch das Übergangserfassungsmittel 115 an, das bei einem Übergang von Null zu Eins oder bei einem Übergang von Eins auf Null auf dem Empfangssignaleingang 24 ein Übergangssignal 117 erzeugt. Das Flipflop 119 ist ein D-Flipflop, das Daten aufnimmt und verriegelt. Das Exklusiv-ODER-Gatter 121 vergleicht das Empfangssignal 24 mit dem verzögerten Signal vom Flipflop 119. Wenn ein Übergang aufgetreten ist, wird das Exklusiv-ODER-Gatter 121 als Reaktion auf den Übergang einen Puls erzeugen. Der Puls wird von einem Flipflop 123 gehalten, dessen Ausgang das Übergangssignal 117 erzeugt.
Das Zählermittel 130 arbeitet während einer Integrationszeit, und es hat neun Akkumulatoren (ACC) 131 - 139 bzw. Zählregister. Die Akkumulatoren 131 - 134 und 135 - 138 werden selektiv von den vier Phasensignalen 104 - 107 freigegeben, wobei jeder Akkumulator jeweils für eine Hälfte der Dauer eines Bit freigegeben wird. Die Akkumulatoren 135 - 139 werden im folgenden auch Spiegelregister 135 - 138 genannt. Wenn ein Übergangssignal auftritt, während ein Akkumulator freigegeben ist, wird der Akkumulator dekrementiert. Der Akkumulator 139 ist während der Integrationszeit immer freigegeben, und er wird bei jedem Übergangssignal dekrementiert. Die Werte in den Akkumulatoren 131 - 135 stellen die Übergänge dar, die sich jeweils während der vier halben Bitintervalle angesammelt haben. Die Spiegelregister 135 - 138 arbeiten ebenso wie die entsprechenden Akkumulatoren 131 - 134 mit der Ausnahme, daß die Spiegelregister 135 - 138 abhängig von einem Signal von einem Dividierer 140 entweder inkrementiert oder dekrementiert werden. Das Signal veranlaßt ein Spiegelregister bei der Flanke, die bei geraden Bits auftritt, zu inkrementieren, und bei der Flanke, die bei ungeraden Bits auftritt, zu dekrementieren (gerade und ungerade werden willkürlich übertragen).
In Betrieb bestimmt beispielsweise eine Steuerung 145, daß nach einem Signal mit einer vorgegebenen Baud-Rate gesucht werden soll (d. h. eine erste Suchphase), und sie liest aus dem Codestecker 60 Initialisierungswerte aus. Das Zählermittel 130 ist so programmiert, daß es durch Initialisieren jeden Akkumulators 131 - 134 mit einem Wert von 13, durch Zurücksetzen der Spiegelregister 135 - 138, durch das Initialisieren des Summenakkumulators 139 mit einem Wert von 16 und das Messen des Empfangssignals nach einem Signal sucht. Wenn ein Akkumulator 131 - 134 den Wert Null erreicht, bevor der Summenakkumulator 139 den Wert Null erreicht, wurde ein Signal erfaßt. Wenn aber zuerst der Summenakkumulator 139 Null erreicht, wird die Abwesenheit eines Signal erkannt. Beim Erfassen eines Signals, werden die absoluten Werte der Spiegelregister 135 - 138 untersucht. Wenn jedes Register einen Wert kleiner oder gleicht 12 hat, liegt die gewünschte Baud-Rate vor.
Bei einem weiteren Beispiel für den Betrieb können die Zählermittel 130 so programmiert werden, daß sie durch das Initialisieren jedes Akkumulators 131 - 134 mit einem Wert von 4, das Löschen der Spiegelregister 135 - 138, das Initia lisieren des Summenakkumulators mit einem Wert von 16 und das Abtasten des Empfangssignals nach der Abwesenheit eines Signals mit einer vorgegebenen Baud-Rate suchen (d. h. eine zweite Suchphase). Wenn jeder Akkumulator 131 - 134 Null erreicht, bevor der Summenakkumulator 139 Null erreicht, wird erkannt, daß kein Signal vorliegt. Wenn aber zuerst der Summenakkumulator 139 Null erreicht, wird ein Signal erfaßt. Bei Erfassen eines Signals werden die absoluten Werte in den Spiegelregistern 135 - 138 untersucht. Wenn in jedem Register der Wert kleiner oder gleicht 12 ist, liegt die gewünschte Baud-Rate vor.
Sowohl im ersten als auch im zweiten Suchbetriebszustand kann abhängig vom Erfassen der vorgegebenen Baud-Rate und von den Werten der Akkumulatoren 131 - 134 ein Bit-Taktsignal, das das Zentrum des Bits anzeigt, erzeugt werden. Außerdem initialisiert die Steuerung 145 abhängig von den Werten des Codesteckers 60 einen Zeitgeber 148. Wenn der Zeitgeber 148 ausläuft, bevor entweder die Anwesenheit eines Signals oder die Abwesenheit eines Signal erfaßt wurde, hat das Empfangssignal zu wenige Übergänge, und es wird entschieden, daß kein Signal vorliegt.
Das Analysatormittel 150 überwacht die Akkumulatoren 131 - 134 und 139 und den Zeitgeber 148, um die An- oder die Abwesenheit eines Signal zu bestimmen. Außerdem erzeugt das Analysatormittel 150 ein Signal 155, das eine von acht Phasen auswählt, um das Zentrum der Bits innerhalb des Signals abzutasten, wenn die Baud-Rate erfaßt wurde. Der Betrieb des Analysatormittels 150 wird in den Fig. 5 und 6 genauer dargestellt.
Abhängig vom Signal 155 erzeugt ein Bit- Taktgeneratormittel 168 ein Bit-Taktsignal 42 mit einer von acht Phasen. Das Bit-Taktsignalgeneratormittel 168 hat einen Acht-Phasen- Generator 162, der vom Taktsignal 100 und vom Zwei-Bit-Zähler 102 abhängt. Die Anordnung liefert die Auswahl von vier Phasen, die den vier Phasen entsprechen, die die Zählermittel ansteuern, sowie von vier weiteren Zwischenphasen. Einer der Ausgänge des Phasengenerators 162 wird gesteuert vom Signal 155 von einem Selektor 164 ausgewählt, wodurch das Bit- Taktsignal erzeugt wird.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wählt die Steuerung 56 einen ersten und einen zweiten Suchbetriebszustand aus, indem sie die Tageszeit mit einer vorgegebenen Tageszeit vergleicht, wie es im folgenden beschrieben wird.
Während Fig. 3 eine Ausführung der Erfindung als Hardware zeigt, zeigen die Fig. 4, 5 und 6 eine Ausführung der Erfindung als Software-Programm, das von einem Mikrocomputer ausgeführt wird. Fig. 4 zeigt die Signalerfassung und die Bit-Synchronisierung als eine Aufgabe, die im Rahmen eines Multi-Tasking-Programms erledigt wird, das der Mikrocomputer ausführt, der im selektiven Anrufempfänger arbeitet. Schritt 200 bezeichnet die Arbeitsschritte des Signalprozessors, wie das Batteriesparen, die Rahmensynchronisierung, das Erfassen von Adressen und das Dekodieren von Mitteilungen. In Schritt 202 wird bestimmt, ob nach einem Signal gesucht werden soll. Wenn nicht, kehrt das Programm zum Schritt 200 zurück. Wenn ja, wird in Schritt 204 bestimmt, ob die Steuerung 56 entweder den Betriebszustand, nach der Anwesenheit eines Signals zu suchen, oder den Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, auswählt. Wenn der Betriebszustand der Suche nach der Anwesenheit eines Signals ausgewählt wird, wird in Schritt 206 aus dem Codestecker die maximale Integrationszeit ausgelesen, und in Schritt 208 wird die Abwesenheitsschwelle und die Gesamtzahl der Flanken aus dem Codestecker ausgelesen, die zum Betriebszustand des Suchens nach der Anwesenheit eines Signals gehören. Dann wird in Schritt 210 die Prozedur zum Suchen des Signals ausgeführt. Die Signalsuch-Prozedur wird in den Fig. 6 und 7 beschrieben. Wenn im anderen Fall in Schritt 204 der Betriebszustand für Abwesenheit des Signals ausgewählt wurde, wird in Schritt 212 aus dem Codestecker die maximale Integrationszeit ausgelesen, und in Schritt 214 wird die Signalschwelle und die Gesamtzahl der Flanken aus dem Codestecker ausgelesen, die zum Betriebszustand des Suchens nach der Abwesenheit eines Signal gehö ren. Dann wird in Schritt 210 die Signalsuch-Prozedur ausgeführt. Nach Abschluß der Signalsuch-Prozedur wird in Schritt 216 getestet, ob ein Signal gefunden wurde. Wenn nicht, kehrt das Flußdiagramm zum Schritt 200 zurück, in dem der Signalprozessor auf die Abwesenheit eines Signal reagiert. Wenn ja, wird in Schritt 218 bestimmt, ob der absolute Wert eines Spiegelregisters größer als ein im Codestecker enthaltener Schwellenwert ist. Wenn nicht, ist die gewünschte Baud-Rate erfaßt worden, und Schritt 220 gibt das Bit-Taktsignal mit der von der Signalsuch-Prozedur ausgewählten Phase frei. Das Programm kehrt dann zum Schritt 200 zum Fortsetzen der Signalverarbeitung zurück. Wenn in Schritt 218 ein Spiegelungsakkumulator gleich oder größer als die Schwelle ist, wird in Schritt 222 getestet, ob die Schwelle nach drei aufeinanderfolgenden Ausführungen von Schritt 210 ausgeführt wurde. Wenn nicht, kehrt das Programm zum Schritt 210 zurück, um wiederum zu versuchen, das Signal zu finden, woraufhin das Programm über die Schritte 216 oder 218 zum Schritt 200 zurückkehren kann. Wenn aber dreimal nacheinander Schritt 220 ausgeführt wurde, wird die Anwesenheit eines Signals mit einer Baud- Rate, die ein ganzer Teiler ist, bestimmt, und das Programm kehrt zum Schritt 200 zurück, in dem der Signalprozessor auf die Abwesenheit eines erfaßten Signals reagiert. Selbstverständlich kann in Schritt 222 statt "drei" jede positive ganze Zahl ungleich Null gewählt werden und im Codestecker gespeichert werden. Außerdem kann in anderen Ausführungsformen die Ausführung des Schritts 222 die Signalsuch-Prozedur auf Werte initialisieren, die anders als die Werte sind, die entweder von den Schritten 206 - 208 oder 212 - 214 ausgewählt werden.
Das Flußdiagramm von Fig. 5 zeigt den Betrieb der Signalsuch-Prozedur 210 aus Fig. 4. Das Flußdiagramm beginnt mit Schritt 240, wo die vier Akkumulatoren 131 - 134, der Summenakkumulator 139 und der Zeitgeber 148 auf Werte initialisiert werden, die dem Flußdiagramm von Fig. 4 entsprechend ausgewählt werden. Außerdem werden die Werte X, Y und die Spiegelakkumulatoren mit "0" initialisiert, und das Empfangssignal wird anfänglich abgetastet.
Dann wird in Schritt 242l zu X hinzugefügt und, wenn X = 5 ist, zu X = 1 geändert. Dies bewirkt insgesamt, daß X die Werte von 1 bis 4 durchläuft und dann zu 1 zurückkehrt. In Schritt 242 wird außerdem 1 zu Y hinzu addiert und, wenn Y = 9 ist, wird Y = 1 gesetzt. Dies bewirkt insgesamt, daß Y die Werte 1 bis 8 durchläuft und dann zu 1 zurückkehrt. In Schritt 242 wird außerdem der Zeitwert dekrementiert, er wird um ein Viertel eines Bits verschoben, und das Empfangssignal wird abgetastet. In Schritt 244 wird dann geprüft, ob der Zeitwert 0 ist. Wenn ja, enthält das Empfangssignal zu wenige Übergänge, um die Anwesenheit der vorgegebenen Baud-Rate zu bestimmen, und mit Schritt 250 wird zur aufrufenden Prozedur zurückgekehrt, um anzuzeigen, daß kein Signal vorliegt. Im anderen Fall wird in Schritt 252 überprüft, ob eine Flanke erfaßt wird, indem der letzte Meßwert des Empfangssignals mit dem unmittelbar vorausgehenden Meßwert verglichen wird. Wenn sie gleich sind, wird keine Flanke erfaßt, und das Flußdiagramm kehrt zum Schritt 242 zurück. Wenn ja, wird die Flanke verarbeitet.
Der Wert X bezeichnet eines von vier Abtastfenstern, in dem das Empfangssignal gemessen wird. Zu jedem Abtastfenster gehört eine spezielle Kombination von Akkumulatoren innerhalb der mehreren Akkumulatoren 131 - 134. Ein Übergang in einem der vier Fenster ändert die Zahl in den entsprechenden Akkumulatoren. Schritt 254 zeigt, welche beiden Akkumulatoren bei einer Flanke dekrementiert werden, die in einem Abtastfenster erfaßt wird. Außerdem wird der Summenakkumulator dekrementiert. Dann wird im Flußdiagramm Schritt 256 ausgeführt, der zeigt, wie die Spiegelregister bei einer Flanke zählen, die in einem Abtastfenster und beim Wert Y erfaßt wird.
In Schritt 258 wird getestet, ob ein Akkumulator 131 - 134 einen Wert kleiner oder gleich auf Null hat. Wenn nicht, wird in Schritt 260 getestet, ob der Summenakkumulator den Wert Null hat. Wenn nicht, kehrt das Flußdiagramm zum Schritt 242 zurück. Wenn ja, wird bestimmt, daß kein Signal gefunden wurde, und das Flußdiagramm fährt, wie bereits beschrieben, mit Schritt 250 fort. Wiederum ausgehend von Schritt 258 wird, wenn ein Akkumulator einen Wert kleiner oder gleich Null hat, in Schritt 262 getestet, ob der Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt wird. Wenn ja, werden die Bedingungen für das Erfassen der Anwesenheit eines Signal erfüllt, und in Schritt 270 wird zu einer Prozedur aus Fig. 6 übergegangen, um auf die Anwesenheit des Signals zu reagieren. Wenn der Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, nicht ausgewählt wurde, folgt auf Schritt 262 der Schritt 272, in dem geprüft wird, ob jeder Akkumulator 131 - 134 auf Null gesetzt ist. Wenn ja, sind die Bedingungen für die Abwesenheit eines Signal erfüllt, und der oben genannte Schritt 250 wird ausgeführt. Wenn nicht, wird in Schritt 274 getestet, ob der Summenakkumulator auf Null gesetzt ist. Wenn ja, sind die Bedingungen für die Anwesenheit eines Signals erfüllt, und es wird der oben genannte Schritt 270 ausgeführt. Wenn nicht, kehrt das Flußdiagramm zum Schritt 242 zurück, um mit dem Verarbeiten von Informationen fortzufahren.
Fig. 6 zeigt das Auswählen der Phase des Bit- Taktsignals in Abhängigkeit vom Erfassen der Anwesenheit des Signals. Das Bestimmen der Anwesenheit des Signals wird durch das Ausführen von Schritt 270 aus Fig. 5 angezeigt. In Schritt 280 wird abhängig von den Werten in den vier Akkumulatoren 131 - 134 ein Vektor mit vier Bits erzeugt. Für jeden Akkumulator wird eine Null erzeugt, wenn der Akkumulator auf Null oder darunter steht, ansonsten wird eine Eins für den Akkumulator erzeugt. In Schritt 282 wird dann aus dem Vektor die geeignete Phase für das Abtast-Taktsignal bestimmt. Zu Beachten ist, daß dieselbe Tabelle sowohl für die Auswahl des Betriebszustands der Suche nach Anwesenheit eines Signals als auch des Betriebszustands der Suche nach Abwesenheit eines Signals gilt. Abhängig vom Vektor wird entsprechend den Phasen A - H eine von acht Phasen ausgewählt. Die Auswahl der Phase entspricht dem Erzeugen des Signals 155.
Fig. 7 veranschaulicht die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal. Auf der Linie 300 werden Muster eines Empfangssignals bei einem starken Signal gezeigt, bei dem zu den Zeiten 302, 304 und 306 Übergänge auftreten. Die Linie 310 zeigt das Auftreten der Abtastfenster 1 - 4 in bezug zu den Übergängen 302 - 306. Alle Übergänge liegen im Abtastfenster 2. Immer dann, wenn ein Übergang in Abtastfenster 2 auftritt, werden die Akkumulatoren 1 - 2 und 2 - 3 dekrementiert. Bei einem starken Signal treten die Übergänge in diesem Beispiel immer im 2. Fenster auf.
Wenn der Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt wurde (d. h. in Spitzenzeiten), werden die Akkumulatoren 131 - 134 mit 13 initialisiert, die Gesamtsumme wird mit 16 initialisiert, und alle Übergänge liegen im Abtastfenster 2, und nach dem Auftreten von 13 Übergängen erreichen die Akkumulatoren 1 - 2 und 2 - 3 gleichzeitig einen Wert Null, wodurch das Kriterium für das Finden des Signals erfüllt ist. Der resultierende 4-Bitvektor ist 0011, was entsprechend der Tabelle von Schritt 282 die Auswahl von Phase "H" ergibt. Die Linie 315 zeigt das Auftreten des von Abtastsignal 42 in bezug auf Bits, die von den Übergängen 302 - 306 festgelegt werden. Die Auswahl der Phase "H" auf Linie 315 entspricht im wesentlichen dem Zentrum jeden Bits.
Wenn im anderen Fall der Betriebszustand, die Abwesenheit eines Signals zu suchen, (d. h. außerhalb der Spitzenzeit) ausgewählt wurde, werden die Akkumulatoren 131 - 134 auf 4 initialisiert, die Gesamtsumme wird mit 16 initialisiert und alle Übergänge treten im Abtastfenster 2 auf, woraufhin nur die Akkumulatoren 1 - 2 und 2 - 3 dekrementiert werden, während die Akkumulatoren 3 - 4 und 4 - 1 auf ihrem Ausgangswert bleiben. Nach 16 Übergängen ist der Summenakkumulator gleich Null und somit das Kriterium erfüllt, daß ein Signal gefunden wurde. Der resultierende 4-Bitvektor ist wiederum 0011, weswegen entsprechend der Tabelle von Schritt 282 wieder Phase "H" ausgewählt wird.
Für das Beispiel des Signals von Fig. 7 wird daher im Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, das Signal nach 13 Übergängen erfaßt, während im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen, die Anwesenheit des Signals nach 16 Übergängen erfaßt wird. Daher kann das Signal schneller erfaßt werden, wenn die Anwesenheit des Signals erwartet wird. Das Suchen im gewünschten Signalsuchbetriebszustand statt im Signalabwesenheitsbetriebszustand in den Tageszeiten, in denen die meisten Übertragungen auftreten, würde am ehesten Batteriestrom sparen. Umgekehrt würde das Suchen im Signalabwesenheitsbetriebszustand statt im Signalsuchbetriebszustand zu den Tageszeiten, in denen wenige Übertragungen auftreten, Batteriestrom sparen.
Fig. 8 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein schwaches Signal. Die Linie 320 entspricht dem Muster eines Empfangssignals mit schwachen Signalzuständen, bei dem zu den Zeiten 322, 324 und 326 Übergänge auftreten. Bei schwachen Signalzuständen wird die Position der Übergänge willkürlich vom Rauschen beeinflußt. Die Linie 330 zeigt, wie die Abtastfenster 1 - 4 relativ zu den Übergängen 322 - 326 liegen. Die Übergänge 322 und 326 liegen im Abtastfenster 1, während der Übergang 324 im Abtastfenster 2 liegt. Jedesmal wenn ein Übergang im Abtastfenster 1 liegt, werden die Akkumulatoren 4 - 1 und 1 - 2 dekrementiert. Jedesmal wenn ein Übergang im Abtastfenster 2 liegt, werden die Akkumulatoren 1 - 2 und 2 - 3 dekrementiert. Bei schwachem Signal werden in diesem Beispiel die Übergänge entweder im Fenster 1 oder 2 auftreten.
Wenn der Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, (d. h. in der Spitzenzeit) ausgewählt wurde, werden die Akkumulatoren 131 - 134 mit 13 initialisiert, wird die Gesamtsumme mit 16 initialisiert, und alle Übergänge liegen im Abtastfenster 1 und 2, so daß der Akkumulator 1-2 nach 13 Übergängen Null erreicht, denn er wird bei Übergängen dekrementiert, die entweder im Fenster 1 oder 2 erfaßt werden. Somit wird das Kriterium erfüllt, daß ein Signal gefunden wurde. Daraus ergibt sich der 4-Bitvektor 0111, wonach entsprechend Tabelle von Schritt 282 Phase "G" ausgewählt wird. Linie 335 zeigt das Auftreten des Abtastsignal 42 relativ zu den Bits, die von den Übergängen 322-326 festgelegt werden.
Die ausgewählte Phase "G" auf der Linie 335 liegt im wesentlichen im Zentrum jeden Bits.
Wenn im anderen Fall der Betriebszustand, die Abwesenheit eines Signals zu suchen, (d. h. außerhalb der Spitzenzeit) ausgewählt wird, die Akkumulatoren 131 - 134 mit 4 initialisiert werden, die Gesamtsumme mit 16 initialisiert wird und alle Übergänge in den Abtastfenstern 1 und 2 liegen, werden nur die Akkumulatoren 4 - 1, 1 - 2 und 2-3 dekrementiert, während die Akkumulatoren 3 - 4 ihren Anfangswert beibehalten. Nach 16 Übergängen ist der Summenakkumulator auf Null, und somit ist das Kriterium erfüllt, daß ein Signal gefunden wurde. Der resultierende 4-Bitvektor ist 0010, weswegen entsprechend der Tabelle von Schritt 282 wieder Phase "G" ausgewählt wird.
Somit zeigt auch Fig. 8 wie im Beispiel des Signals von Fig. 7, daß das richtige Abschätzen der Anwesenheit des Signals ein schnelleres Erfassen des Signals ergibt. Außerdem zeigen die Fig. 7 und 8, daß sowohl im Betriebszustand, die Anwesenheit des Signals zu suchen, als auch im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen, die gleiche Abtastphase im Zentrum ausgewählt wird.
Fig. 9 illustriert, wie der Signaldetektor bei einem abwesenden Signal (d. h. außerhalb der Spitzenzeit) oder bei Rauschen reagiert. Die Linie 340 entspricht Übergangsmustern des Empfangssignalrauschens, bei dem zu den Zeiten 342 - 348 Übergänge auftreten. Die Linie 350 zeigt das Auftreten des Abtastfensters 1 - 4 relativ zu den Übergängen 342 - 348. Die Übergänge liegen willkürlich in den Abtastfenstern 1 - 4 (obwohl nur Übergänge, die innerhalb der Fenster 1, 2 und 4 liegen, gezeigt werden). Jedesmal wenn ein Übergang in einem Abtastfenster auftritt, werden die entsprechenden Akkumulatoren dekrementiert. Bei Rauschzuständen liegen im Mittel in jedem Abtastfenster gleich viele Übergänge.
Wenn der Signalsuchbetriebszustand ausgewählt wurde (d. h. zur Spitzenzeit), werden die Akkumulatoren 131 - 134 mit 13 initialisiert, wird die Gesamtsumme mit 16 initialisiert, und die Übergänge liegen willkürlich in jedem Fenster, weswegen nach 16 Übergängen durchschnittlich 4 Übergänge in jedem Abtastfenster aufgetreten sind, so daß jeder Akkumulator um 8 dekrementiert wurde und in jedem Akkumulator ein Rest von 5 verbleibt. Daher ist das Kriterium, daß ein Signal innerhalb der insgesamt 16 Übergänge gefunden wurde, nicht erfüllt, und daher ist das Kriterium für die Abwesenheit eines Signal erfüllt.
Wenn im anderen Fall der Betriebszustand, die Abwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt wurde (d. h. außerhalb der Spitzenzeit), werden die Akkumulatoren 131 - 134 mit 4 initialisiert, wird die Gesamtsumme mit 16 initialisiert, und die Übergänge liegen in jedem dritten Fenster, weswegen alle Akkumulatoren innerhalb von 8 Übergängen auf Null dekrementiert werden und somit das Kriterium für die Abwesenheit der Signalerfassung erfüllt wird.
Für das Beispiel des Signals aus Fig. 9 wird daher, wenn der Betriebszustand, die Anwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt ist, die Abwesenheit eines Signals nach 16 Übergängen erfaßt, während im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen, die Abwesenheit des Signals nach 8 Übergängen erfaßt wird. Daher kann durch das korrekte Abschätzen, ob ein Signal vorliegt, die Abwesenheit eines Signals schneller erfaßt werden. Es sollte klar sein, daß in diesem Beispiel eine optimale Verteilung von Rauschübergängen ausgewählt wurde, und üblicherweise mehr Übergänge erforderlich sind, um das Rauschen korrekt zu erfassen.
Fig. 10 zeigt die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal mit der gewünschten Baud-Rate. Die Linie 360 entspricht dem Muster eines Empfangssignals bei starken Signalzuständen, wobei zu den Zeiten 362, 364 und 366 Übergänge auftreten. Die Linie 370 zeigt das Auftreten der Abtastfenster 1 - 4 relativ zu den Übergängen 362 - 346. Die Übergänge liegen alle im Abtastfenster 2. Jedesmal wenn ein Übergang in einem geraden Abtastfenster 2 auftritt, werden die Spiegelre gister 1 - 2 und 2 - 3 dekrementiert, und jedesmal, wenn ein Übergang in einem ungeraden Abtastfenster 2 liegt, werden die Spiegelregister 1 - 2 und 2 - 3 inkrementiert. Bei einem starkem Signal werden die Übergänge in diesem Beispiel immer im Fenster 2 auftreten.
Wenn in jedem Bitintervall ein Übergang auftritt, werden die Spiegelregister ebenso oft dekrementiert wie inkrementiert. Unabhängig vom ausgewählten Signalsuchbetriebszustand haben alle Spiegelakkumulatoren, wenn die Gesamtsumme mit 16 initialisiert wurde und zwischen 13 und 16 Übergänge im Signal erfaßt wurden, im wesentlichen einen Wert bei Null, und deswegen wird das Kriterium erfüllt, daß ein Signal vorliegt.
Fig. 11 illustriert die Reaktion des Signaldetektors auf ein starkes Signal mit einer Baud-Rate, die halb so groß wie die gewünschte Baud-Rate ist. Die Linie 380 entspricht dem Muster eines Empfangssignals bei starken Signalzuständen, wobei Übergänge zu den Zeiten 382 und 386 auftreten. Die Linie 390 zeigt das Auftreten der Abtastfenster 1 - 4 relativ zu den Übergängen 382 und 386. Die Übergänge liegen alle in einem geraden Abtastfenster 2, weswegen die Spiegelregister 1 - 2 und 2 - 3 dekrementiert werden, in den ungeraden Abtastfenstern 2 liegt jedoch kein Übergang, daher werden die Spiegelregister 1 - 2 und 2 - 3 nicht inkrementiert. Wenn in jedem geraden Bitintervall ein Übergang auftritt, werden die Spiegelregister nur dekrementiert. Unabhängig vom ausgewählten Signalsuchbetriebszustand werden, wenn die Gesamtsumme mit 16 initialisiert wurde und das Signal nach 13 bis 16 Übergängen erfaßt wurde, die Spiegelregister 1 - 2 und 1 - 3 absolute Werte haben, die größer oder gleich 13 sind. Wenn die Schwelle für ein Spiegelregister 12 ist, ist das Kriterium für das Finden eines Signals entsprechend Schritt 218 von Fig. 4 nicht erfüllt.
Daher kann die Erfindung gleichzeitig die Anwesenheit eines Signals mit einer vorgegebenen Baud-Rate mit Übergängen erfassen, die willkürlich zwischen Bits auftreten, und gleichzeitig definitiv erkennen, daß die erfaßte Baud-Rate kein ganzer Teiler der vorgegebenen Baud-Rate ist.
Fig. 12 zeigt eine Tabelle für den Betrieb der Erfindung bei Zuständen, die denen von Fig. 7 entsprechen. Im Beispiel werden insgesamt 16 Übergänge akkumuliert. Die ersten zwei Reihen zeigen, daß 15 Übergänge im Abtastfenster 2 und ein Übergang im Abtastfenster 3 liegt. Die dritte und vierte Reihe zeigen, daß sich die Zahlen in den Akkumulatoren 131 - 134 ansammelten. Im Betriebszustand, die Anwesenheit des Signals zu suchen, zeigt die fünfte Reihe den in Schritt 282 verwendeten resultierenden Vektor mit einer Signalschwelle von 13. Tatsächlich wäre das Signal gefunden, wenn ein Akkumulator 13 Zähler angesammelt hätte. Dieser Vektor nimmt an, daß der Übergang, der in Fenster 3 auftrat, nach dem 13. Übergang auftrat. Wenn der Übergang vor dem 13. Übergang aufgetreten wäre, hätte der Akkumulator 2 - 3 vor allen anderen 13 Zähler angesammelt, woraus ein Vektor von 1011 resultieren würde, der im Gegensatz zur Phase "H", die sich aus dem Vektor 0011 ergibt, der in der fünften Reihe gezeigt wird, die Phase "A " ergeben würde. Die sechste Reihe zeigt den resultierenden Vektor im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen.
Fig. 13 zeigt eine Tabelle, die den Betrieb der Erfindung in Zuständen zeigt, die denen von Fig. 8 entsprechen. In dem Beispiel ist eine Gesamtsumme von 32 Übergängen aufgenommen. Die ersten zwei Reihen zeigen, daß 14, 12, 1 und 5 Übergänge in den Abtastfenstern 1, 2, 3 bzw. 4 liegen. Die dritte und vierte Reihe zeigen, daß sich die Zahlen in den Akkumulatoren 131 - 134 ansammeln. Im Betriebszustand, die Anwesenheit des Signals zu suchen, zeigt die fünfte Reihe den resultierenden, in Schritt 282 verwendeten Vektor mit einer Signalschwelle von 26 an. Tatsächlich ist das Signal gefunden, wenn der Summenakkumulator 26 angesammelt hat, was abhängig vom Empfangssignal irgendwann zwischen dem 26. und 32. Übergang geschehen kann. Die sechste Reihe zeigt den resultierenden Vektor im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen.
Fig. 14 zeigt eine Tabelle des Betriebs der Erfindung bei Zuständen, die denen von Fig. 9 entsprechen. Im Beispiel werden insgesamt 16 Übergängen aufgenommen. Die ersten zwei Reihen zeigen, daß 4, 6, 2 und 4 Übergänge in den Abtastfenstern 1, 2, 3 bzw. 4 liegen. Die dritte und vierte Reihe zeigt, daß sich die Zahlen in den Akkumulatoren 131 - 134 ansammeln. Im Betriebszustand, die Anwesenheit des Signals zu suchen, zeigt die fünfte Reihe, daß der resultierende Vektor, der die Signalabwesenheit anzeigt, erfaßt wird. Die sechste Reihe zeigt den resultierende Vektor im Betriebszustand, die Abwesenheit des Signals zu suchen. Wie für Fig. 9 erläutert wurde, kann dieser Vektor irgendwann zwischen dem 8 und 16 Übergang auftreten.
In einer Anwendung der Erfindung können drei Parameter eingestellt werden, um die Leistungsfähigkeit der Erfindung einzustellen.
Der erste Parameter ist die Gesamtzahl der Flanken. Die Fähigkeit der Erfindung, das Signal von Rauschen oder anderen Signalen zu unterscheiden, verbessert sich, wenn dieser Parameter erhöht wird. Dies ergibt sich, weil die Erfindung dann mehr Abtastwerte hat, aus denen sich eine Beurteilung ergibt. Diese Fähigkeit wird auf Kosten eines zusätzlichen Stromverbrauchs verbessert, um die zusätzlichen Übergänge anzusammeln. Wenn zum Beispiel im Signal von Fig. 13 nur 16 Abtastwerte genommen würden und eine Schwelle von 13 verwendet würde, könnte die Anwesenheit des Signals abhängig vom Auftreten der Übergänge falsch bestimmt werden, während bei 32 Übergängen die Anwesenheit des Signals gefunden wurde. Die ersten 16 Übergänge können auf die Fenster 1, 2, 3 und 4 mit 5, 6, 1, bzw. 4 verteilt sein. Andererseits kann, wenn bestimmt wurde, daß das Signal aus Fig. 13 abwesend ist (weil eine Schwelle von 28 statt 26 ausgewählt wurde) und nur 16 Meßwerte genommen wurden und eine Schwelle von 14 verwendet wird, die Anwesenheit des Signals falsch erfaßt werden. Die ersten 16 Übergänge können auf die Fenster 1, 2, 3 und 4 mit 7, 7, 1 bzw. 1 verteilt sein. Daher kann durch zusätzliches Abtasten, eine genauere Bestimmung erreicht werden.
Ein falsches Erfassen der Anwesenheit eines Signals ist unerwünscht, weil der selektive Anrufempfänger, wenn ein Signal erfaßt wurde, den Empfänger danach lange betreibt, um einen POCSAG-Synchronisierungscode zu erfassen. Wenn nur Rauschen vorliegt, wird kein Synchronisierungscode gefunden. Daher wird unnötigerweise Batteriestrom zum Suchen des Synchronisierungscodes verbraucht, und die Lebensdauer der Batterie des selektiven Anrufempfängers nimmt ab. Andere Anwendungen selektiver Anrufempfänger können andere Empfindlichkeit und Verfälschungssicherheiten benötigen; bei dieser Erfindung kann die Empfindlichkeit und die Verfälschungssicherheit eingestellt werden. Außerdem stellt die Erfindung ein Mittel zur Verfügung, mit dem hinsichtlich des POCSAG-Protokolls mit 1200 Baud GSC-Signale mit Übertragungsgeschwindigkeiten von 600 und 300 Baud ausgegrenzt werden können, wodurch die größte Ursache für Verfälschungen behoben wird.
Der zweite Parameter ist der Schwellenzähler entweder im Betriebszustand, nach dem Vorliegen eines Signals zu suchen, oder im Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen. Dieser Parameter ist ein Maß für die verhältnismäßige Empfindlichkeit der Signalerfassung. Fig. 13 zeigt beispielsweise ein relativ verrauschtes Signal. Bei einer Signalschwelle von 28 oder einer Rauschschwelle von 5 würde die Erfindung kein Signal erfassen. Das Einstellen der Empfindlichkeit ermöglicht es, die Empfindlichkeit der Erfindung der gewünschten Empfindlichkeit des Systems oder der Empfindlichkeit des einzelnen selektiven Anrufempfängers anzupassen.
Der dritte Parameter ist die maximale Integrationszeit. Mit diesem Parameter kann die Erfindung der maximalen Anzahl von Bits ohne Übergänge Rechnung tragen. Wenn zum Beispiel ein Signal ohne einen Übergang empfangen wird, ist es wünschenswert, schnell die Abwesenheit der Baud-Rate zu bestimmen, um in den Stromsparbetrieb zurückzukehren. In der Praxis bestimmt dieser Parameter im wesentlichen die maximale Zeit, in der bei Vorliegen einer Baud-Rate alle Flanken gezählt werden.
Die Belastung von selektiven Anrufempfängersystemen hängt stark von der Tageszeit ab, weil die meisten Anwender selektiver Anrufempfängersysteme hauptsächlich während der normalen Dienstzeit aktiv sind. Andere Anwender wollen, daß ihre selektiven Anrufempfänger 24 Stunden pro Tag in Betrieb sind, und im wesentlichen verursachen diese Anwender den Betrieb des Systems in den Zeiten nach Dienstschluß. Die Auslastung eines typischen Systems für selektive Anrufempfänger ist grafisch in Fig. 15 dargestellt. In den frühen Morgenstunden von 0:00 bis 6:00 morgens herrscht nur schwacher Betrieb. Im Verlauf des Tages nimmt die Auslastung zu, und sie erreicht ungefähr um 8:00 vormittags, um 12:00 mittags und um 17:00 Spitzenwerte. Da die Wahrscheinlichkeit, daß ein bestimmter selektiver Anrufempfänger ein Signal empfängt, in den Spitzenzeiten am größten ist, wäre es in der Spitzenzeit höchst wirksam, im Betriebszustand, nach der Anwesenheit eines Signals zu suchen, nach dem Signal zu suchen. Umgekehrt ist die Wahrscheinlichkeit niedrig, daß ein bestimmter selektiver Anrufempfänger in den verkehrsarmen Stunden ein Signal erhält, so daß es in den verkehrsarmen Stunden höchst wirksam wäre, im Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, nach dem Signal zu suchen.
Die Auswahl des Betriebszustands, nach der Anwesenheit eines Signals zu suchen, oder des Betriebszustands, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, kann nach mehreren Verfahren erfolgen. Es sollen zwei Verfahren dargestellt werden. Fig. 16 zeigt in Schritt 400, daß die Steuerung 56 beim Taktsignal 32 zuerst die Tageszeit bestimmt. Wenn in Schritt 402 die Tageszeit mit einer vorgegebenen Tageszeit, die im Codestecker gespeichert wird, übereinstimmt, wird der Betriebszustand ausgewählt, nach der Anwesenheit des Signals zu suchen. Wenn in Schritt 402 die Zeiten nicht übereinstimmen, wird in Schritt 406 der Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt. Die vorgegebenen Tageszeiten, die im Codestecker gespeichert werden, können zum Beispiel vom Anwender des Systems in den selektiven Anrufempfänger einprogrammiert werden.
Fig. 17 zeigt ein zweites Verfahren zum Auswählen des Betriebszustands, nach der Anwesenheit eines Signals zu suchen, oder des Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, bei dem periodisch bestimmt wird, ob ein bestimmter Zeitraum (d. h. eine bestimmte Tageszeit) eine Spitzenzeit oder eine verkehrsarme Zeit ist. Der Zeitraum kann eine Länge von z. B. eine Minute oder einer Stunde haben. An irgendeinem Zeitpunkt in diesem Zeitraum z. B. in der Mitte werden die Schritte durchgeführt. Wenn in Schritt 420 bestimmt wird, daß der Zeitraum eine Spitzenzeit ist, wird in Schritt 422 bestimmt, ob der selektive Anrufempfänger synchron zum Terminal des selektiven Anrufempfängers ist. Wenn ja, wird in Schritt 424 im Speicher 60 ein Schieberegister um "1" inkrementiert, wenn nicht, wird in Schritt 426 das Schieberegister um "0" inkrementiert. Wenn in Schritt 428 das Schieberegister mehr Einsen hat, wird in Schritt 430 der Betriebszustand, nach der Anwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt. Wenn das Schieberegister jedoch in Schritt 428 mehr Nullen enthält, wird in Schritt 432 der Betriebszustand, nach der Abwesenheit eines Signals zu suchen, ausgewählt. Dieses Schieberegister ist ein dynamisches Fenster der Vergangenheit, das dem selektiven Anrufempfänger erlaubt, die vorausgehenden Ereignisse sich anzusehen, so daß er den Suchbetriebszustand bestimmen kann, ohne völlig von den vorprogrammierten Zeiten abhängig zu sein.
Die Erfindung schafft ein Mittel, einen Mikrocomputer mit einer niedrigen Busgeschwindigkeit zu betreiben. Entsprechend der Erfindung wird das Empfangssignal mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit von viermal pro Bit gemessen, und in den jeweiligen Akkumulatoren werden nur während der Integrationszeit Übergänge angesammelt. Es werden nur kleine Berechnungen durchgeführt, und die Phasen werden während der Integrationszeit nicht wie bei auf Mikrocomputern basierenden Bit-Synchronisationen nach Stand der Technik eingestellt. Hinsichtlich der Verteilung der Summen wird eine einfache Rechnung ausgeführt, um ein Signal oder Rauschen zu erfassen, das heißt, um zu bestimmen, ob eines oder alle Register auf Null sind. Die Berechnungen erlauben es, ein Bit-Taktsignal zu erzeugen, daß in Phase mit den Daten ist. Die Vereinfachungen brauchen auch weniger Buszyklen, daher wird ein Mittel geschaffen, das dem Mikrocomputer erlaubt, beim Synchronisieren der Bits mit einer niedrigeren Busgeschwindigkeit zu arbeiten. Dieses verringert zusätzlich den Stromverbrauch und verlängert die Lebensdauer der Batterie des selektiven Anrufempfängers. Außerdem ermöglichen der einfache Betrieb und die verringerte Komplexität der Erfindung die Ausführung der Erfindung als integrierte Schaltung, ohne daß es bei der Erfindung dadurch zu einem weniger schnellen Erfassen käme.
Selbstverständlich umfaßt die Erfindung in einer Ausführungsform lediglich einen Detektor dafür, ob ein Signal vorliegt oder nicht. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist ein Mittel zum Erfassen, ob eine vorgegebene Baud-Rate oder eine Baud-Rate, die ein ganzzahliger Teiler der vorgegebenen Baud-Rate ist, vorliegt.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem POCSAG- Signal dargestellt wurde, kann sie auch bei anderen Protokollen mit vorgegebener Baud-Rate verwendet werden. Alternativ können die Akkumulatoren zu irgendeinem Zeitpunkt analysiert werden, wenn die Bedingungen zur Bestimmung der Anwesenheit oder der Abwesenheit des Signals erfüllt sind. Außerdem können mehr oder weniger Abtastfenster verwendet werden. Wenn zum Beispiel sechs Abtastfenster verwendet werden, kann ein Übergang, der innerhalb eines Abtastfensters auftritt, in zwei oder drei Akkumulatoren registriert werden, und mit einer Analyse wie die oben beschriebene Analyse kann die Anwesenheit oder die Abwesenheit eines Signals bestimmt werden. Es ist außerdem klar, daß andere Ausführungsformen verschiedene Änderungen enthalten können. Die Phaseneinstellung des Bit-Taktsignals ist vorgegeben; in anderen Ausführungsformen kann die Zahl der möglichen Phasen des Bit-Taktsignal größer sein, und durch das Analysieren der Werte der Akkumulatoren wird eine Phase des Bit-Taktsignals ausgewählt. Beispielswei se kann ein gewichteter Durchschnitt der Akkumulatoren verwendet werden, um die durchschnittliche Position der Übergänge zu bestimmen, und das Bit-Taktsignal kann 180º gegenphasig zur durchschnittlichen Position gesetzt werden. Selbstverständlich können die Schritte zum Auswählen der Phase des Bit-Taktsignals fortgelassen werden oder kann auf das Bit- Taktmittel 168 verzichtet werden, so daß die Erfindung als Signal-Anwesenheits- oder Abwesenheitsdetektor verwendet werden kann. Außerdem wurde die Erfindung für ein binäres Signal beschrieben, das pro Zeichen zwei Pegel hat. Die Erfindung kann aber auch bei Signalen, die pro Zeichen mehr als zwei Pegel haben, verwendet werden, wobei Übergänge zwischen Zeichen auftreten. Selbstverständlich kann in einer anderen Ausführungsform das Setzen der Synchronisationsparameter mit dem Codestecker fortgelassen werden.

Claims

1. Selektiver Anrufempfänger einschließlich einer Batteriesparsteuerung, die periodisch zu einer vorgegebenen Zeit einen Empfänger (22) für den Empfang von Mitteilungen aktiviert und die Batteriestrom spart, wenn der Empfänger (22) nicht für den Empfang von Mitteilungen aktiviert ist, wobei

der Empfänger (22) mehrere Mitteilungen empfangen kann, wobei zu einer Spitzenzeit mehr Mitteilungen als zu einer verkehrsschwachen Zeit empfangen werden,

der selektive Anrufempfänger charakterisiert ist durch:

ein erstes Mittel zum Bestimmen, ob die Mitteilungen

während der vorgegebenen Zeit, die mindestens ein erstes und ein zweites Abtastfenster enthält, empfangen werden, das in einem ersten Suchbetriebszustand sucht, wobei im ersten Suchbetriebszustand nach einer ersten vorgegebenen Anzahl von Übergängen, die in einem der Abtastfenster auftreten, gesucht wird,

ein zweites Mittel zum Bestimmen, ob die Mitteilungen in der vorgegebenen Zeit empfangen werden, das in einem zweiten Suchbetriebszustand sucht, wobei im zweiten Suchbetriebszustand nach einer zweiten vorgegebenen Anzahl von Übergängen, die in jedem Abtastfenster auftreten, gesucht wird, und

ein drittes Mittel (56) zum Aktivieren des ersten Mittels in der Spitzenzeit und zum Aktivieren des zweiten Mittels in der verkehrsarmen Zeit.

2. Selektiver Anrufempfänger gemäß Anspruch 1, bei dem das dritte Mittel (56) zum Aktivieren ein viertes Mittel (148) zum Vergleichen der aktuellen Zeit mit einer vorgegebenen Zeit umfaßt, um die Spitzenzeit und die verkehrsarme Zeit festzulegen.

3. Selektiver Anrufempfänger gemäß Anspruch 1, bei dem das dritte Mittel (56) ein viertes Mittel (60) zum Speichern von Informationen umfaßt, die angeben, ob der Empfänger zu Signalen synchron ist, die während jeder der mehreren Zeitperioden empfangen wurden, wobei die Spitzenzeit die Zeitperi oden umfaßt, in denen der Empfänger in mehr als der Hälfte der Zeit synchron ist.

4. Selektiver Anrufempfänger gemäß Anspruch 1, bei dem der Empfänger (22) mehrere Signale empfängt, wobei jedes Signal Übergänge zwischen ersten und zweiten Zuständen hat, die mit einer vorgegebenen Baud-Rate auftreten.