DE69627223T2

DE69627223T2 - Empfänger für TDMA-Anordnung zum unterbrochenen Burstdatenempfang

Info

Publication number: DE69627223T2
Application number: DE69627223T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Shinagawa -ku Izumi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-01-13
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: KR100392312B1; CN1136736A; DE69627223D1; CN1090850C; JP3482722B2; EP0722230A3; EP0722230A2; JPH08195778A; EP0722230B1; US5949828A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Systemempfänger für einen Zeitvielfachzugriff (TDMA), um intermittierend Burst-Daten zu empfangen.
Ein Kommunikationssystem, das als Zeitvielfachzugriffs-Kommunikationssystem (TDMA) bezeichnet wird, wird bei einem digitalen Funktelefonsystem angewandt. In den beiliegenden Zeichnungen ist 1 ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Rahmenanordnung gemäß dem TDMA-Kommunikationssystem zeigt. In 1 ist ein Rahmen in mehrere Zeitschlitze (acht Zeitschlitze bei dieser Anordnung) unterteilt. Von den acht Zeitschlitzen sind vier Zeitschlitze Übertragungsschlitzen T1, T2, T3 und T4 zugeordnet, und die anderen vier Zeitschlitze sind Empfangsschlitzen R1, R2, R3 und R4 zugeordnet. Bei dem TDM.A-Kommunikationssystem werden Daten zwischen zwei Empfängern übertragen und empfangen, wobei entsprechend die Zeitschlitze T1 und R1 als Übertragungs- bzw. Empfangsschlitze verwendet werden, und im gleichen Zeitpunkt werden Daten durch die anderen beiden Übertrager übertragen und empfangen, wobei entsprechend die Zeitschlitze T2 und R2 als Übertragungs- und Empfangsschlitze verwendet werden. Wie oben beschrieben ist es, wenn ein Rahmen aus acht Zeitschlitzen besteht, möglich, Daten von vier Übertragungs-Empfangs-Systemen maximal mit einem Kanal zu übertragen und zu empfangen.
Außer dem obigen Kommunikationssystem, bei dem die Daten mit dem gleichen Kanal(Frequenz) übertragen und empfangen werden, gibt es ein Kommunikationssystem, bei dem ein Übertragungskanal und ein Empfangskanal unabhängig vorgesehen sind und eine Zeitvielfachzugriffs-Kommunikation in jedem Kanal durchgeführt wird.
Wenn ein derartiges Kommunikationssystem angewandt wird, wird ein Offsethöhe einer Trägerfrequenz eines Empfangssignals dadurch ermittelt, daß Phasen von Kanalantworten zwischen zwei Punkten in Burst-Daten, die in jedem Zeitschlitz empfangen werden, verglichen werden.
2A zeigt ein Beispiel der Burst-Daten, die in jedem Zeitschlitz übertragen werden. In 2A umfassen die Burst-Daten einen Endbit-Bereich, einen ersten halben Datenbit-Bereich, einen Synchronisationsbit-Bereich, einen zweiten halben Datenbit-Bereich und einen Endbit-Bereich, die hier in dieser Reihenfolge angeordnet sind. Der Synchronisations-Bitbereich ist in der Mitte eines Burst angeordnet. Der Endbit-Bereich und der Synchronisationsbit-Bereich sind Daten, die vorher festgelegte Muster aufweisen.
Somit ist es einfach, den Endbit-Bereich und den Synchronisationsbit-Bereich von den Empfangsdaten zu ermitteln. Es ist möglich, eine Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis von ermittelten Phasen des Endbit-Bereichs und des Synchronisationsbit-Bereichs zu ermitteln. Insbesondere gibt es, wie in 2B gezeigt ist, eine Position ta, bei welcher ein Wert einer Korrelationsfunktion zwischen dem vorderen Endbit-Bereich der Empfangsdaten und den Daten des Endbit-Bereichs, die vorher in einem Empfänger gespeichert wurden, maximal wird.
Es wird außerdem eine Position tb ermittelt, bei welcher ein Wert einer Korrelationsfunktion zwischen dem Synchronisationsbit-Bereich der Empfangsdaten und den Daten des Synchronisationsbit-Bereichs, die vorher im Empfänger gespeichert wurden, maximal wird.
Die Differenz zwischen den Phasen der beiden ermittelten Positionen ta und tb (Phasendifferenz in bezug auf eine Phase der Trägerfrequenz) wird ermittelt, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu ermitteln. Das Empfangssignal wird durch die Offsethöhe der Trägerfrequenz korrigiert, um genaue Empfangsdaten zu erhalten.
In jedoch die Offsethöhe der Trägerfrequenz wie oben beschrieben ermittelt und verarbeitet wird, ist die ermittelte Offsethöhe der Trägerfrequenz nicht ausreichend groß im Vergleich zu einer Offsethöhe, welche durch andere Faktoren, beispielsweise Rauschen oder dgl. verursacht wird.
Daher ist eine Genauigkeit, mit welcher die Offsethöhe der Trägerfrequenz ermittelt wird, niedrig.
Anders ausgedrückt ist, da bei dem obigen TDMA-Kommunikationssystem die Burst-Daten intermittierend empfangen werden, die Zeitdifferenz zwischen den beiden Positionen in einem Burst-Datenwort nicht allzu groß (beispielsweise beträgt ein Burst ungefähr mehrere 100 μs). Daher ist es schwierig, die Offsethöhe der Trägerfrequenz ohne irgendeinen Einfluß eines Rauschens zufriedenstellend zu ermitteln.
Der eine Burst weist bekannte Bitmuster des Endbit-Bereichs und den Synchronisationsbit-Bereich wie oben beschrieben auf. Da der Endbit-Bereich eine kleine Anzahl von Bits hat, ist es schwierig, eine ausreichende Korrelation vom Endbit-Bereich zu ermitteln. Wenn der Endbit-Bereich dazu verwendet wird, die Phasendifferenz zu ermitteln, ist es schwierig, eine ausreichende Ermittlungsgenauigkeit zu erhalten. Um dieses Problem zu ver meiden, ist es möglich, zu erwägen, daß die Phasendifferenz zwischen zwei Positionen in dem Synchronisationsbit-Bereich des einen Burst ermittelt wird. In diesem Fall jedoch steigt, da die Zeit zwischen dem beiden Positionen sehr kurz ist, der Einfluß an Rauschen bezüglich der ermittelten Phasendifferenz weiter an.
Die CA 2 103 497A1 beschreibt eine Phasenkorrektur, um die Wirkung einer Doppler-Frequenzverschiebung in einem TDMA-Kommunikationssystem zu korrigieren. Ein Anpassungsfilter ist an ein bekanntes vorher festgelegtes Synchronisationswort angepaßt, welches Teil einer bekannten vorher festgelegten Synchronisationssequenz ist. Eine Eingangsdatensequenz wird zum Anpassungsfilter geliefert, und das Ausgangssignal des Anpassungsfilters wird zu einem Anfangsphasen-Schätzglied geliefert, welches einen komplexen Phasenkorrelationswert berechnet. Der Phasenkorrelationswert entspricht der Höhe des Phasen-Offsets in der Eingangsdatensequenz in bezug auf einen örtlichen Oszillator. Der komplexe Phasenkorrelationswert wird mit einem ersten Eingang eines Kombinierteils gekoppelt, welches eine phasen-korrigierte Eingangsphasensequenz erzeugt. Diese Sequenz wird zu einem Frequenz-Offset-Schätzglied geliefert, welches einen komplexen Frequenzkorrekturwert berechnet. Der Frequenzkorrekturwert entspricht der Höhe des Frequenz-Offsets in der Eingangsdatensequenz in bezug auf den örtlichen Oszillator. Das Dokument offenbart außerdem die Verwendung von mehreren Synchronisationswörtern, um einen Satz von komplexen Werten zu berechnen. Die Synchronisationswörter sind jedoch Teil der gleichen Synchronisationssequenz.
Die US 5 245 611 offenbart ein Verfahren und ein Gerät, um eine Trägerfrequenz-Offset-Kompensation bei einem adaptiven Zeitvielfachzugriff-Funkempfängersystem (TDMA) bereitzustellen. Burst-Daten, die gesendet werden, umfassen eine Übungssequenz in der Mitte des Bursts (Synchronisationssignalmuster). Die Übungssequenz wird durch den Empfänger verwendet, den Betrieb des Empfängers zu synchronisieren. Die Endbit-Bereiche des Bursts werden als Referenz verwendet, gegenüber welcher die Trägerfrequenz-Offset-Kompensationen durchgeführt werden können. Digitalisierte Abtastungen eines Empfangssignals werden in einem I- bzw. Q-Puffer gespeichert. Bei einer komplexen Korrelationsschaltung wird eine komplexe Korrelation zwischen den Abtastungen I und Q und einer komplexen Kopie des Synchronisationssignalmusters durchgeführt, die in einem Speicher gespeichert ist. Die Information, die den Endbit-Bereichen entspricht, werden zu einer Signalrekonstruktionsschaltung weitergeleitet, die eine Kopie der empfangenen Endbits abzüglich eines Phasenfehlers unter Verwendung der komplexen Korrelation erzeugt, die durch die komplexe Korrelationsschaltung erzeugt wird. Das Kopiesignal wird mit dem Empfangssignalabtastun gen entsprechend den Endbits verglichen, um eine Phasenwinkeldifferenz (Phasenfehler) zu bestimmen.
Die EP 0 526 833 beschreibt einen Trägerfrequenz-Fehlerdetektor, um einen Trägerfrequenzfehler in einem Empfangssignal zu ermitteln. Ein lokaler Einmaligkeits-Wortgenerator erzeugt ein lokales einmaliges Wortsignal, welches einem einmaligen Übertragungswort entspricht. Das einmalige lokale Wortsignal und das Empfangssignal werden zu einer Korrelationseinheit geliefert, welche einen Korrelationsbetrieb zwischen den beiden Signalen ausführt. Ein Korrelationssignal wird an einen Leistungsdetektor ausgegeben, der ein Leistungssignal dadurch ermittelt, daß er einen Absolutwert des Korrelationssignals quadriert. Ein Signaldetektor ermittelt die Zeit, bei der das Leistungssignal einen Maximalwert hat.
Im Hinblick auf diese Gesichtspunkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen TDMA-Systemempfänger bereitzustellen, der eine Offsethöhe der Trägerfrequenz eines Empfangssignals zufriedenstellend ermittelt und korrigiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Empfänger zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, eine Empfangseinrichtung auf, um ein Signal, welches ein Burst-Signal enthält, zu empfangen;
eine Phasenermittlungseinrichtung, die ausgebildet ist, eine Phase eines vorher festgelegten Musters in einem ersten Burst-Signal zu ermitteln und um eine Phase eines vorher festgelegten Musters in einem zweiten nachfolgenden Burst-Signal zu ermitteln;
eine Berechnungseinrichtung, um zumindest eine Offsethöhe einer Trägerfrequenz zu berechnen;
eine Korrektureinrichtung, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu korrigieren,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Berechnungseinrichtung ausgebildet ist, eine einzige Offsethöhe unter Verwendung der Phasen, die von den ersten und den zweiten Burst-Signalen ermittelt wurden, zu berechnen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Kommunikationsgerät:
einen Empfänger;
eine Übertragungseinrichtung, um ein HF-Signal zu übertragen;
eine Antenne, um eine Funkwelle zu empfangen und zu übertragen; und
eine Auswahleinrichtung, um das HF-Signal auf die Antenne umzuschalten.
Wenn ein Signal, welches ein periodisches Burst-Signal aufweist, empfangene wird, wird eine Phase eines vorher festgelegten Musters in einem ersten Burst-Signal ermittelt und es wird eine Phase eines vorher festgelegten Musters im zweiten Burst-Signal ermittelt.
Die Offsethöhe einer Trägerfrequenz wird unter Verwendung des ersten und des zweiten Burst-Signals berechnet. Die Offsethöhe der Trägerfrequenz wird korrigiert.
Die Erfindung wird nun weiter durch ein nicht-einschränkendes Ausführungsbeispiel mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Diagramm ist, welches eine Anordnung von Zeitschlitzen gemäß einem TDMA-System zeigt;
2A und 2B Diagramme sind, die dazu verwendet werden, ein Beispiel zur Ermittlung einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz zu erläutern;
3 ein Diagramm ist, welches eine Anordnung eines TDMA-Systemempfängers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4A bis 4D Diagramme sind, die dazu verwendet werden, die Ermittlung einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz gemäß der Ausführungsform zu erläutern; und
5 ein Flußdiagramm ist, welches eine Verarbeitung zeigt, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz gemäß der Ausführungsform zu ermitteln.
Ein TDMA-Systemempfänger gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend mit Hilfe von 3 bis 5 erläutert.
3 ist ein Diagramm, welches eine Anordnung eines TDMA-Systemfunktelefons zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewandt wird. Wie in 3 gezeigt ist, wird ein Signal, welches durch eine Antenne 101 empfangen wird, über ein Auswahlorgan 102 zu einem Filter 103 geliefert. Das Filter 103 extrahiert ein gewünschtes Empfangsfrequenzband aus dem Empfangssignal. Das Antennenauswahlorgan 102 liefert das Signal, welches durch die Antenne 101 empfangen wird, zu einem Empfangssystem, und es liefert außerdem zur Antenne 101 ein Sendesignal, welches von einer Sendeeinheit 118 zugeführt wird. Wenn eine Sendefrequenz von der einer Empfangsfrequenz verschieden ist, wird das Antennenauswahlorgan 102 aus zwei Filtern gebildet, welche unterschiedliche Mittenfrequenzen haben. Wenn die Sendefrequenz und die Empfangsfrequenz miteinander identisch sind, wird das Antennenauswahlorgan 102 aus einem Schalter gebildet, um in Abhängigkeit davon, ob ein Zeitschlitz ein Sendeschlitz oder ein Empfangsschlitz ist, eine Schaltung umzuschalten, mit der das Antennenauswahlorgan 102 verbunden ist.
Ein Signal, welches vom Filter 103 ausgegeben wird, wird zu einem Verstärker 104 geliefert. Der Verstärker 104 verstärkt das Ausgangssignal und liefert das verstärkte Signal zu Frequenzumsetzungsmischern 105a, 105b. Die Mischer 105a, 105b mischen das ver stärkte Signal, welches vom Verstärker 104 ausgegeben wird, mit einem Signal, welches von einem Oszillator 108 geliefert wird. Das Signal, welches vom Oszillator 108 zum Mischer 105b geliefert wird, wird über einen 90°-Phasenschieber 106 geliefert. Folglich führen die Mischer 105a, 105b eine Orthogonalermittlung (Orthogonalumsetzung) aus, die die Phasensignale erzeugt, deren Phasen um 90° verschoben sind.
Bei einer derartigen Orthogonalermittlung setzt der Mischer 105a das Empfangssignal in ein Basisbandsignal einer I-Komponente, die im Empfangssignal enthalten ist, um, und der andere Mischer 105b setzt das Empfangssignal in ein Basisbandsignal einer Q-Komponente um, welche im Empfangssignal enthalten ist. Der Mischer 105a liefert das I-Komponentenbasisbandsignal zu einem Analog-Digital-Umsetzer 107a (A/D-Umsetzer). Der Mischer 105b liefert das Q-Komponentenbasisbandsignal zu einem A/D-Umsetzer 107b. Die A/D-Umsetzer 107a, 107b setzen das gelieferte Basisbandsignal in die Digitaldaten um und liefern die Digitaldaten zu einem Speicher 111 einer Demodulationseinheit 110. Der Speicher 111 speichert die gelieferten Digitaldaten vorübergehend.
Die Demodulationseinheit 110 führt einige Datenverarbeitungen durch, beispielsweise die Demodulation der Empfangsdaten, die Kanalcodierung/Decodierung, die Spreichcodierung/Decodierung, die Decodierung usw.. Die Demodulationseinheit 110 weist eine Recheneinheit 114 auf. Die Recheneinheit 114 führt die obigen Datenverarbeitungen durch, um digitale Audiodaten eines vorher festgelegten Formats zu erhalten. Die Demodulationseinheit 110 weist Speicher 112, 113 außerdem Speicher 111 auf. Der Speicher 112 speichert vorher ein Synchronisationsbitmuster der Empfangsdaten. Der Speicher 113 speichert Daten, beispielsweise die Impulsantwort oder dgl., die durch die Recheneinheit 114 berechnet wurden.
Die Demodulationseinheit 110 liefert die digitalen Audiodaten zu einem Digital-Analog-Umsetzer (D/A) 109. Der D/A-Umsetzer 109 setzt die digitalen Audiodaten in ein analoges Audiosignal um und liefert das analoge Audiosignal zu einem Verstärker 115. Der Verstärker 115 verstärkt das gelieferte analoge Audiosignal und liefert das verstärkte analoge Audiosignal zu einem Lautsprecher 116. Der Lautsprecher 116 strahlt entsprechende Töne ab.
Bei dem Übertragungssystem (Sendesystem) nimmt ein Mikrophon 117 einen Ton auf und setzt diesen in ein Audiosignal um. Das Mikrophon 117 liefert das Audiosignal zur Sendeeinheit 118. Die Sendeeinheit 118 führt die Sendeverarbeitung aus, die umgekehrt zur obigen Empfangsverarbeitung ist, um dadurch ein Sendesignal zu erhalten. Die Sendeeinheit 118 liefert das Sendesignal über das Antennenauswahlorgan 102 zur Antenne 101. Die Antenne 101 sendet das Sendesignal in Form einer Funkwelle. Da das Kommunikationssystem bei dieser Ausführungsform ein TDMA-Kommunikationssystem ist, bei dem die Sendefre quenz identisch mit der Empfangsfrequenz ist, liefert der Oszillator 108, der im Empfangssystem vorgesehen ist, sein Ausgangssignal zur Sendeeinheit 118.
Das Verfahren zum Korrigieren einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz, wenn die Einrichtung nach dieser Ausführungsform ein Signal empfängt, wird mit Hilfe von 4A bis 4D und 5 erläutert.
Die Recheneinheit 114, die in der Demodulationseinheit 110 vorgesehen ist, führt die Verarbeitung durch, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu korrigieren. Zunächst empfängt das Funktelefon Burst-Daten von zwei aufeinanderfolgenden Rahmen. In diesem Fall sei angenommen, daß das Kommunikationssystem das TDMA-Kommunikationssystem ist, bei dem ein Rahmen aus acht Zeitschlitzen gebildet ist, wie in 4A gezeigt ist. Ein Burst-Signal, welches durch das Funktelefon empfangen wird, wird in einem vorher festgelegten Zeitschlitz für jeden Rahmen gesendet. Wenn man annimmt, daß ein Signal, welches in einem Zeitschlitz 3 gesendet wird, empfangen wird, wie in 4A gezeigt ist, empfängt das Funktelefon ein Burst-Signal b1, welches im Zeitschlitz 3 übertragen wird, eines bestimmten. Rahmens, und empfängt ein Burst-Signal b2 eines Zeitschlitzes 3 des nachfolgenden Rahmens.
Wie in 4B gezeigt ist, haben die Burst-Signale b1, b2 die gleichen. Daten der Synchronisationsbitbereiche an ihren Mittenbereichen, und Datenbitbereiche, welche vor und nach den Synchronisationsbitbereichen angeordnet sind, einschließlich Audiodaten usw.. Die Offsethöhe der Trägerfrequenz wird unter Verwendung der beiden Burst-Signale b1, b2 ermittelt.
Bei dieser Verarbeitung zur Ermittlung der Offsethöhe der Trägerfrequenz ist es nicht immer notwendig, simultan die beiden empfangenen Burst-Daten im Speicher zu speichern. Es kann die folgende Anordnung verwendet werden. Insbesondere, nachdem das erste Burst-Signal empfangen wird und einer Verarbeitung unterworfen wird (Berechnung von dessen Phase), werden lediglich die verarbeiteten Daten des ersten Burst-Signals gespeichert. Anschließend werden, nachdem das nachfolgende Burst-Signal empfangen wird und der gleichen Verarbeitung unterworfen wird, lediglich die verarbeiteten Daten des nachfolgenden Burst-Signals gespeichert. Dann werden die verarbeiteten Daten der beiden Burst-Signale miteinander verglichen.
Die Verarbeitung zum Ermitteln der Offsethöhe der Trägerfrequenz, wobei die Burst-Signale b1, b2 verwendet werden, wird anschließend mit Hilfe von 5 erläutert, die ein Flußdiagramm dafür ist.
Wenn die beiden Burst-Signale im Speicher 111 gespeichert sind, der in der Demodulationseinheit 110 vorgesehen ist, berechnet die Recheneinheit 114 eine Korrelations funktion zwischen den Synchronisationsbitdaten, die vorher im Speicher 112 gespeichert sind, und den Empfangsdaten des Burst-Signals (im Schritt S101). Die Recheneinheit 114 quadriert einen Absolutwert der berechneten Korrelationsfunktion (im Schritt S102). Auf der Basis des quadrierten Wertes des Absolutwerts der Korrelationsfunktion wählt die Recheneinheit 114-Komponentendaten und Q-Komponentendaten eines Bereichs aus, wo die Energie der Korrelation maximal wird, aus den Daten, die im Speicher 111 gespeichert sind (im Schritt S103).
Wenn der Speicher 113 I-Komponentendaten und Q-Komponentendaten eines Bereichs speichert, wo die Energie der Korrelation maximal wird, vom ersten Burstsignal, welches einen Rahmen vor dem Burst-Signal empfangen wird, liest die Recheneinheit 114 die I-Komponentendaten und die Q-Komponentendaten aus dem Speicher 113 (Schritt S104). Die Recheneinheit 114 vergleicht die Phase, die durch die gelesenen I-Komponentendaten und durch die gelesenen Q-Komponentendaten gebildet wird, deren Phasen um 90° voneinander verschoben sind, des Burst-Signals mit der Phase, die durch die I-Komponentendaten und die Q-Komponentendaten gebildet ist, deren Phasen um 90° voneinander vom Burst-Signal verschoben sind (im Schritt S105).
Wenn das Burst-Signal b2, welches in 4B gezeigt ist, der Verarbeitung unterworfen wird, vergleicht beispielsweise die Recheneinheit 114 eine Datenphase (eine Phase entsprechend dem Burst-Signal, welches in 4B gezeigt ist) der Position (einen Zeittakt t2, der in 4C gezeigt ist), wo die Korrelation im Synchronisationsbitbereich des Burst-Signals b2 maximal wird, mit einer Datenphase (eine Phase entsprechend dem Burst-Signal, welches in 4B gezeigt ist) einer Position (ein Zeittakt t1, der in 4C gezeigt ist)., wo die Korrelation im Synchronisationsbitbereich des Burst-Signals b1 einen Rahmen vor dem Burst-Signal b2 maximal wird.
Eine Phasendifferenz, welche durch den obigen Vergleich ermittelt wird, wird als Offsethöhe der Trägerfrequenz festgelegt. Auf der Basis der ermittelten Phasendifferenz wird eine Trägerfrequenz-Korrekturhöhe, die zur Berechnung verwendet wird, welche durch die Recheneinheit 114 ausgeführt wird, aktualisiert (im Schritt S106). Wenn die Trägerfrequenz korrigiert ist, versetzt die Recheneinheit 114 Phasen von demodulierten Daten um die vorher festgelegte Offsethöhe. Die Recheneinheit 114 speichert im Speicher 113 die I-Komponentendaten und die Q-Komponentendaten der Position, wo es Korrelation im Synchronisationsbitbereich des Burst-Signals des aktuellen Rahmens gibt, um die gespeicherten I- und Q-Komponentendaten bei der Korrekturverarbeitung für den nächsten Rahmen zu verwenden (Schritt S107).
Wenn die Phasendifferenz zwischen den Burst-Signalen von mehreren Rahmen gemessen wird, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu ermitteln und um die Daten wie oben beschrieben zu korrigieren, ist es möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu ermitteln und die Daten zufriedenstellend zu korrigieren. Insbesondere ist es möglich, ein Intervall zwischen zwei Positionen, welches verwendet wird, die Phasendifferenz zu ermitteln, im Vergleich zu einer Verarbeitung der Ermittlung der Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis der Phasendifferenz zwischen zwei Positionen in einem Burst-Signal beträchtlich zu erhöhen. Daher ist es möglich, Rauschen, welches in der ermittelten Phasendifferenz vorhanden ist, ausreichend zu reduzieren. Als Ergebnis ist es möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz mit ausreichender Genauigkeit und mit einem geringeren Einfluß an Rauschen zu. ermitteln.
Bei dem TDMA-Kommunikationssystem, welches bei dieser Ausführungsform verwendet wird, hat lediglich der Synchronisationsbitbereich ein bekanntes Muster, welches eine beträchtlich große Anzahl von Bits aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu ermitteln, wobei lediglich die Phasendifferenz verwendet wird, welche auf der Basis der Korrelation berechnet wird, die durch Vergleich der Synchronisationsbitbereiche der mehreren Rahmen ermittelt wird. Als Folge davon wird es nicht notwendig, ein bekanntes Muster zu verwenden, welches eine kleine Anzahl von Bits hat, beispielsweise ein Endbit-Bereich. Daher ist es möglich, die Korrelation in jedem Burst-Signal mit zufriedenstellender Genauigkeit zu ermitteln. Von diesem Standpunkt aus wird die Genauigkeit, mit der die Offsethöhe ermittelt wird, verbessert.
Die Verarbeitung zum Ermitteln der Korrelationsfunktion zwischen den Synchronisationsbitbereichen ist für eine Synchronisation des Betriebs von Schaltungen im Empfangssystem mit den empfangenen Burst-Daten notwendig. Folglich wird die Berechnung, die zur Ermittlung der Offsethöhe der Trägerfrequenz notwendig ist, simultan mit der obigen Synchronisationsverarbeitung ausgeführt, welche eine Höhe und die Zeit der Berechnung reduzieren kann, die lediglich zur Ermittlung der Offsethöhe erforderlich ist. Daher ist ermöglich, den Leistungsverbrauch des Funktelefons zu reduzieren. Da der Leistungsverbrauch reduziert wird, ist es möglich, die Lebensdauer einer Batterie zu vergrößern, die bei einem portablen Gerät verwendet wird, beispielsweise einem portablen Telefon oder dgl..
Anschließend wird mit Gleichungen erläutert, daß die Offsethöhe der Trägerfrequenz durch die Anordnung gemäß dieser Ausführungsform ermittelt werden kann. Es sei angenommen, daß eine Phasendifferenz Δ? eine Phasendifferenz zwischen einer Datenphase θ1 ist (gezeigt in 4D), die an der Position t1 erhalten wird (gezeigt in 4C), wo die Korrelation (Impulsantwort) im Synchronisationsbitbereich des Burst-Signals b1 maximal wird, und einer Datenphase θ2 (gezeigt in 4D), die an der Position t2 erhalten wird (gezeigt in 4C), wo die Korrelation (Impulsantwort) im Synchronisationsbitbereich des Burst-Signals b2 maximal wird, wobei die Phasendifferenz Δ? durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: Δϕ = 2ππΔFT + θRauschen (1) wobei ΔF die Offsethöhe der Trägerfrequenz ist, Δ_Rauschen eine Phasendifferenz ist, die aus dem Rauschen usw. resultiert, und T ein Zeitintervall zwischen t1 und t2 ist.
Auf der Basis der Gleichung (1) wird die Offsethöhe ΔF der Trägerfrequenz durch die folgende Gleichung definiert:
Das Studium der Gleichung (2) offenbart, daß, um so größer das Zeitintervall T ist, desto geringer der Einfluß des Rauschens wird.
Dies ist der Grund, da Phasen außer eine Anfangsphase durch Bits in einem TDMA-Kommunikationssystem bestimmt werden (beispielsweise in einem Funktelefonsystem, welches als Globalsystem für mobile Kommunikation bezeichnet wird), daß die Offsethöhe der Trägerfrequenz aus der Phasendifferenz wie oben beschrieben berechnet werden kann. Wenn die Phasendifferenz zwischen den Rahmen, in denen beide die gleichen Bits wiederholt werden, berechnet wird, wird die Anfangsphase durch Subtraktion gelöscht, wodurch eine Differenzkomponente, beispielsweise die Offsethöhe der Trägerfrequenz und das Rauschen zurückbleiben. Beispielsweise ist im Globalsystem für mobile Kommunikation (GSM) ein Differenzcode im Signal enthalten. Wenn man annimmt, daß φ eine Phase ist, bei der ein Bit n und bn Daten beim Bit n sind, wird eine Phase eines Modulationssignals im GSM durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Wenn ein Intervall zwischen zwei Positionen genau ein Intervall eines Rahmenbetrags ist, ist das Intervall ein Intervall mit einem Betrag von 1250 Bit. Wenn man annimmt, daß die; Phasenermittlung bei 2 Bits entsprechend bei den gleichen Positionen in zwei aufeinanderfolgenden Bursts angeordnet ist (ein vorliegender Burst und ein nachfolgender Burst, die um einen Rahmen versetzt sind), ist die Phase beim Bit des nachfolgenden Bursts um n von der des vorliegenden Bursts versetzt, wie in der folgenden Gleichung gezeigt ist:
In diesem Fall ist es möglich, die Phasendifferenz Δ? durch berechnete Differenz zwischen den Phasen der beiden Bits und durch Subtrahieren von n der Differenz zu berechnen. Wenn beispielsweise eine Phase θ1 und eine Phase θ2 entsprechend mit dem zeitlichen Ablauf t1, wie in 4C gezeigt ist, ermittelt wird, und der zeitliche Ablauf t2, wie in 4C gezeigt ist, der einen Rahmen hinter den zeitlichen Ablauf t1 ist, ist eine Differenz zwischen der Phase θ2 und einer Phase θ', die durch Verschieben der Phase θ1 und π erhalten wird, die Phasendifferenz Δϕ, die zu berechnen ist.
Während die Demodulationseinheit 110 die Offsethöhe der Trägerfrequenz durch Berechnen bei dieser Ausführungsform korrigiert, kann ein weiteres Verfahren angewandt werden. Beispielsweise kann die Offsethöhe durch Ändern einer Oszillatorfrequenz des Oszillators 108 korrigiert werden, um die Empfangsfrequenz und die Sendefrequenz festzulegen. Alternativ kann die Offsethöhe durch Kombination einer Korrektur von Daten durch Berechnen und durch Korrektur der Oszillatorfrequenz des Oszillators korrigiert werden.
Während die Phasendifferenz aus den Phasen der beiden Bursts ermittelt wird, die in den beiden aufeinanderfolgenden Rahmen bei dieser Ausführungsform empfangen werden, kann die Phasendifferenz von Phasen von zwei Bursts ermittelt werden, die in zwei Rahmen empfangen werden, die um ein längeres Zeitintervall beabstandet sind.
Die Offsethöhe der Trägerfrequenz kann auf der Basis einer Phasenfluktuation ermittelt werden, die durch eine statistische Verarbeitung erhalten wird, beispielsweise eine Mittelwertbildung, aus Unterschieden, die nicht nur durch Ermitteln einer Differenz zwischen Phasen von beliebigen Bursts erhalten werden, sondern auch durch Ermitteln einer Differenz zwischen Phasen von mehreren Bursts (mehr als zwei Bursts).
Während bei dieser Ausführungsform die Offsethöhe der Trägerfrequenz ermittelt wird, wobei eine Phase auf der Basis eines Korrelationswertes in dem Synchronisationsbitbereich ermittelt wird, der in einem Burst-Signal enthalten ist, kann die Phasendifferenz zwischen zwei Burts dadurch ermittelt werden, daß die Phasen der Burts durch andere geeignete Verfahren ermittelt werden.
Nachdem beispielsweise eine Phase eines Symbols entsprechend einem speziellen bekannten Bit, welches in den Empfangs-Burst Burst-Daten enthalten ist, ermittelt wird, kann die Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen spezifischen Symbolen von zwei empfangenen Burst-Daten ermittelt werden.
Nachdem eine Phasendifferenz durch Berechnen einer Korrelationsfunktion zwischen einem bekannten Bitmuster außerdem Synchronisationsbitbereich, der in den empfangenen Burst-Daten enthalten ist, und einem bekannten Bitmuster, welches vorher im Empfänger gespeichert wurde, kann die Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis der Phasendifferenz zwischen den beiden Burst-Daten ermittelt werden.
Nachdem Phasen von demodulierten Signalen bei speziellen bekannten Bitbereichen der empfangenen Burst-Daten ermittelt sind, kann die Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen demodulierten Signalen von zwei Burst-Daten ermittelt werden.
Wenn die Korrelation zwischen einem demodulierten Signal eines speziellen bekannten Bits der empfangenen Burst-Daten und eines vorher gespeicherten Demodulationssignals des speziellen bekannten Bits im Empfänger ermittelt wird, um Phasen der demodulierten Signale zu ermitteln, kann die Offsethöhe der Trägerfrequenz auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen demodulierten Signalen von zwei Burst-Daten ermittelt werden.
Die Offsethöhe der Trägerfrequenz kann wie folgt ermittelt werden. Insbesondere, nachdem eine Korrelation zwischen einem speziellen bekannten Bitmuster des Synchronisationsbitbereichs, der in den ersten empfangenen Burst-Daten enthalten ist, und im gleichen Muster, welches vorher im Empfänger gespeichert ist, ermittelt wird, um einen Kanalschätzwert zu berechnen, wird ein bekanntes Bitmuster von Burst-Daten, die nachfolgend empfangen werden sollen, auf der Basis des Kanalschätzwerts geschätzt. Eine Phasendifferenz wird durch Vergleich einer Phase des geschätzten bekannten Bitmusters und einer Phase des bekannten Bitmusters von den nachfolgenden Burst-Daten, die aktuell empfangen werden, ermittelt. Auf der Basis der ermittelten Phasendifferenz wird die Offsethöhe der Trägerfrequenz ermittelt.
Obwohl die vorliegende Erfindung bei dem Empfangssystem des Funktelefons bei dieser Ausführungsform angewandt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist überflüssig, auszuführen, daß die vorliegende Erfindung bei einer anderen TDMA-Empfangseinrichtung angewandt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da die Offsethöhe der Trägerfequenz auf der Basis der Phasendifferenz ermittelt wird, die aus den Phasen der beiden Burst-Daten ermittelt wird, das Zeitintervall zwischen zwei Vergleichspunkten beträchtlich erhöht im Ver gleich zu dem, welches verwendet wird, wenn die Phasendifferenz innerhalb eines Bursts ermittelt wird, wodurch eine genaue Ermittlung der Offsethöhe der Trägerfrequenz ohne irgendeinen Einfluß von Rauschen erreicht wird. Als Folge davon ist es möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz mit Genauigkeit zu korrigieren. Folglich ist es möglich, die empfangenen Daten zufriedenstellend präzise zu erhalten, die Verarbeitungen unterworfen werden, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu korrigieren, was zu einer Verbesserung einer kommunikationsqualität führt.
Da die Phasendifferenz lediglich an einem Punkt in einem Burst ermittelt wird, ist es, sogar wenn das Signal lediglich einen Bereich hat, der das bekannte Bitmuster hat, welches eine vergleichsweise große Datenmenge hat, möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz mit einer Genauigkeit auf der Basis von lediglich der Phase zu ermitteln, die auf der Basis des bekannten Bitmusters ermittelt wird, welches die große Datenmenge hat.
Da es außerdem ausreichend ist, die Phase lediglich an einer Position in einem Burst zu ermitteln, ist es nicht notwendig, die Phase durch Verarbeitung von Daten zu ermitteln, die die kleine Anzahl von Bits aufweisen und nicht verarbeitet werden müssen. Es ist möglich, die Offsethöhe der Trägerfrequenz mit einer einfachen Verarbeitung zufriedenstellend zu ermitteln. Somit ist es möglich, den Betrag der Daten zu reduzieren, der für die Verarbeitung verwendet wird, um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu ermitteln und zu korrigieren, und um die Verarbeitungszeit im TDMA-Systemempfänger zu reduzieren. Es ist: möglich, die verbrauchte Leistung des TDMA-Systemempfängers bis zu diesem Ausmaß zu reduzieren.
Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben angeführten Ausführungsformen beschränkt ist und daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durch einen Fachmann ausgeführt werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Empfänger zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, welcher aufweist: eine Empfangseinrichtung (101), um ein Signal, welches ein Burst-Signal (b1, b2) enthält, zu empfangen; eine Phasenermittlungseinrichtung (110), die ausgebildet ist, eine Phase; eines vorher festgelegten Musters in einem ersten Burst-Signal (b2) zu ermitteln und um eine Phase eines vorher festgelegten Musters in einem zweiten nachfolgenden Burst-Signal (b1) zu ermitteln; eine Berechnungseinrichtung (110), um zumindest eine Offsethöhe einer Trägerfrequenz zu berechnen; eine Korrektureinrichtung (114), um die Offsethöhe der Trägerfrequenz zu korrigieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungseinrichtung (110) ausgebildet ist, eine einzige Offsethöhe unter Verwendung der Phasen, die von den ersten und den zweiten Burst-Signalen (b1, b2) ermittelt wurden, zu berechnen.
Empfänger zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, nach Anspruch 1, wobei das Signal, welches durch die Empfangseinrichtung empfangen wird, ein Signal eines TDMA-Kommunikationssystems ist.
Empfänger nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Burst-Signal (b1) ein früher gespeichertes Burst-Signal ist.
Empfänger zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Berechnungseinrichtung (110) einen Rechner (114) aufweist, um eine Rechenverarbeitung auszuführen, einen ersten Speicher (111), um ein Signal, welches durch die Phasenermittlungseinrichtung ermittelt wird, zu speichern, einen zweiten Speicher (112), um ein vorher festgelegtes Bitmuster eines Empfangssi gnals zu speichern, und einen dritten Speicher (113), um Daten, welche durch den Rechner berechnet wurden, zu speichern.
Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Korrektureinrichtung (114) die Offsethöhe auf der Basis eines Berechnungsergebnisses korrigiert, welches erhalten wird, wenn die Berechnungseinrichtung die Berechnung in bezug auf die Empfangsdaten ausführt.
Empfänger zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal aufweist, nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Empfangseinrichtung eine Orthogonalermittlungseinrichtung (105a, 105b) aufweist, um eine Orthogonalermittlung auszuführen; und einen Oszillator (108), der mit der Orthogonalermittlungseinrichtung verbunden ist, um ein Signal, welches eine vorher festgelegte Frequenz hat, zu erzeugen.
Empfänger nach Anspruch 6, wobei die Korrektureinrichtung (114) die Offsethöhe korrigiert, wobei sie die Frequenz des Signals, welches durch die Oszillatoreinrichtung (108) erzeugt wird, ändert.
Kommunikationsgerät, welches aufweist: einen Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5; eine Übertragungseinrichtung (118), um ein HF-Signal zu übertragen; eine Antenne (101), um eine Funkwelle zu empfangen und zu übertragen; und eine Auswahleinrichtung (102), um das HF-Signal auf die Antenne umzuschalten.
Kommunikationsgerät nach Anspruch 8 und nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Signal, welches durch die Oszillatoreinrichtung (108) erzeugt wird, auch zur Übertragungseinrichtung (118) geliefert wird, um eine Übertragungsfrequenz einer Funkwelle zu bestimmen.
Verfahren zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, welches folgende Schritte aufweist: Empfangen eines Signals, welches ein Burst-Signal (b1, b2) enthält; Ermitteln einer Phase eines vorher festgelegten Musters in einem ersten Burst-Signal (b2) und Ermitteln einer Phase eines vorher festgelegten Musters in einem zweiten nachfolgenden Burst-Signal (b1); Berechnen von zumindest einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz; und Korrigieren der Offsethöhe der Trägerfrequenz; dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Offset-Wert unter Verwendung der Phasen berechnet wird, die von den ersten und den zweiten Burst-Signalen (b1, b2) ermittelt werden.
Verfahren zum Empfangen eines Signals, welches ein periodisches Burst-Signal enthält, nach Anspruch 10, wobei das Signal, welches im Signalempfangsschritt empfangen wird, ein Signal eines TDMA-Kommunikationssystems ist.
Verfahren zum Empfangen eines Signals nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Korrekturschritt einen Schritt zum Berechnen einer Korrelationsfunktion zwischen ersten Daten, die in einem Speicher gespeichert sind, und zweiten Daten, welche Daten des Empfangssignals sind, einen Schritt zum Quadrieren eines Absolutwerts eines Berechnungsergebnisses der Korrelationsfunktion, einen Schritt zum Auswählen von Daten, die maximale Energie aufweisen, auf der Basis eines Quadratwertes, einen Schritt zum Lesen von vorher gespeicherten Daten, welche maximale Energie aufweisen, einen Schritt zum Vergleichen von Phasen der vorher gespeicherten Daten und der ausgewählten Daten, einen Schritt zum Korrigieren einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz und einen Schritt zum Speichern der ausgewählten Daten aufweist.
Verfahren zum Empfangen eines Signals nach Anspruch 12, wobei im Schritt zum Korrigieren einer Offsethöhe einer Trägerfrequenz die Offsethöhe durch Ändern einer Oszillatorfrequenz einer Oszillatoreinrichtung korrigiert wird.
Verfahren zum Empfangen eines Signals nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Phasendifferenz zwischen den beiden Phasen, die von den ersten und den zweiten Burst-Signalen (b1, b2) ermittelt werden, gemessen wird, um die Offsethöhe zu ermitteln.
Verfahren zum Empfangen eines Signals nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im Schritt zum Ermitteln von Phasen der beiden Burst-Signale (b1, b2) Phasen von zwei Burst-Signalen, welche in zwei aufeinanderfolgenden Rahmen empfangen werden, ermittelt werden.
Verfahren zum Empfangen eines Signals nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im Schritt zum Ermitteln von Phasen von mehreren Burst-Signalen Phasen der mehreren Burst-Signale, welche in aufeinanderfolgenden Rahmen empfangen werden, ermittelt und gemittelt werden.