-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Funkempfängerdesign,
das eine Rauschunterdrückung und
Eliminierung von Außerbandsignalen
in der Ausgabe des Funkempfängers
bereitstellt. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur automatischen Abgleichung der Mittenfrequenz
von Signalen, die einem Bandpassfilter in einem Funkempfänger zugeführt werden,
welche eine Rauschunterdrückung
verbessert und Außerbandsignale über eine
enge Bandbreite eliminiert.
-
2. Beschreibung der verwandten
Technik
-
Kommunikationssysteme umfassen im
Allgemeinen eine Übertragungsstation,
von welcher ein Signal mit einer speziellen Frequenz übertragen
wird, und einen oder mehrere Empfänger, welche eingestellt werden
können,
um das Übertragungssignal
zu empfangen. Das Übertragungssignal
nimmt oft eine Anzahl von Rausch- und Streusignalen auf, welche den
Empfang des Signals an einem Empfänger beeinträchtigen.
Somit sind Empfänger
typischerweise mit Filtern aufgebaut, welche das Rauschen und Außerbandsignale
in dem Übertragungssignal
verringern, wenn dieses empfangen wird.
-
Bei zellularen Mobilfunksystemen
und Funkrufsystemen ist es besonders wichtig, empfangene Signale
zu filtern, um Rauschen zu verringern und Außerbandsignale auszuschalten.
Solches Filtern steigert den Empfang des Signals und erlaubt es
beispielsweise einem Benutzer eines zellularen Telefons, eine deutliche
Unterhaltung durchzuführen.
-
Die Filterleistung ist kritisch für die Empfängerleistung.
Jedoch gibt es einen Kompromiss zwischen den Kosten des Filters
und der Empfängerleistung
bezüglich
der Ein-Kanal (on-channel)-Leistung und der Aus-Kanal (off-channel)-Sperre.
Normalerweise führt
eine Maximierung der Ein-Kanal-Empfängerleistung und der Aus-Kanal-Sperre
zur Verwendung von teueren Filtern, welche wiederum zu höheren Kosten
für Kunden,
welche Empfänger
erwerben, führen.
-
Um die Ein-Kanal-Leistung und die
Aus-Kanal-Sperre in einem Empfänger
zu maximieren, muss der Hersteller die Bandbreite eines Filters
mit der Bandbreite eines gewünschten
Eingangssignals abstimmen. Ein Misslingen, die Bandbreite des Filters mit
der Bandbreite eines gewünschten
Signals abzustimmen oder eng in Übereinstimmung
zu bringen, führt
zu einer Verfälschung
und/oder Verzerrung des Signals. Wo beispielsweise die Filterbandbreite
größer als
die des gewünschten
Eingangssignals ist, verfälschen
Rauschen und Außerbandsignale
das gewünschte
Eingangssignal. Wo die Filterbandbreite kleiner als das gewünschte Eingangssignal
ist, wird entsprechend das gewünschte
Eingangssignal verzerrt.
-
1 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein typisches Empfängerdesign
vom Stand der Technik zeigt. Das Design umfasst eine Mischstufe 104,
einen Festoszillator 102 und einen Bandpassfilter 106.
In dem Design wird ein empfangenes Radiofrequenz (RF)-Signal zu
einem Zwischenfrequenz (IF)-Signal
unter Verwendung einer Mischstufe 104 und eines Festlokaloszillators
(LO) 102 abwärts
gewandelt. Die IF-Signalausgabe von der Mischstufe 104 wird
durch den Bandpassfilter 106 verarbeitet. Typische Bandpassfilter
besitzen variierende Mittenfrequenzen. Preisgünstige Filter zeigen im Allgemeinen
eine stärkere
Mittenfrequenzvariation als teuerere Filter. Typische preisgünstige Filter
umfassen keramische Filter oder Kristallfilter.
-
Merkliches Rauschen und Außerbandsignale
entstehen, wenn die empfangene Signalbandbreite im Vergleich zu
der IF-Signalbandbreite sehr eng ist. Bei spielsweise kann die Mittenfrequenz
eines preisgünstigen
Filters sogar um 2 bis 4 kHz in jeder Richtung schwanken. Bei einem
Empfangssignal, welches ein IF-Signal von 455 kHz und eine Bandbreite
von 8 kHz besitzt, kann die Mittenfrequenz sogar um 4 kHz in einer
Richtung durch den Bandpassfilter versetzt sein. In einer solchen
Situation kann eine Hälfte
des gewünschten
Empfangssignals durch den Filter beseitigt sein.
-
Herkömmliche Methoden sind vorhanden, um
eine Unterdrückung
von Rauschen und Außerbandsignalen
zu ermöglichen,
welche durch einen Filter mit einer variierenden Mittenfrequenz
verursacht werden. Ein Verfahren, welches für eine Breitband-FM funktioniert,
ist es, eine Frequenzkompressivrückführungs (FCF)-Technik
zu verwenden, um einen Frequenzkompressions-FM-Empfänger
zu erzeugen. Für
die FCF-Technik wird der Festoszillator 102 der 1 durch einen spannungsgesteuerten/geregelten
Oszillator ersetzt und die Ausgabe des Bandpassfilters 106 wird
durch einen Frequenzdiskriminator zu der VCO zurückgeführt. Unter Verwendung der FCF-Technik
wird die Frequenz von dem empfangenen RF-Signal mit der Frequenz
des von dem Oszillator 102 in dem Frequenzdiskriminator
erzeugten LO-Signals verglichen. Das resultierende Rückkopplungssignal
von dem Frequenzdiskriminator ermöglicht dann, das LO-Signal
dem empfangenen RF-Signal enger nachzuführen, während ein relativ enger Bandpassfilter 106 verwendet
wird, um Rauschen und Außerbandsignale
zu reduzieren.
-
Für
andere Modulationstypen wurden spezielle Filteranforderungen geschaffen,
um ferner eine Unterdrückung
von Rauschen und Außerbandsignalen
zu ermöglichen.
Eine Methode, welche versucht wurde, ist die, preisgünstige Filter
mit breiterer Bandbreite zu verwenden. Jedoch erhöht dieses
Verfahren in nachteiliger Weise Rauschen und das Vorhandensein von
Außerbandsignalen.
Ein anderer Versuch, welcher versucht wurde, ist, jeden einzelnen Filter
sorgfältig
auszuwählen,
um Charakteristika zu erfüllen,
welche akzeptable Frequenzfehler sicherstellen. Jedoch erhöht eine
solche Auswahl wiederum in nachteiliger Weise die Filterkosten.
Zusätzlich ist
eine solche Auswahl schwie rig, da sich die Mittenfrequenzen und
Bandbreiten oft für
jeden Filter als eine Funktion der Temperatur verändern. Während die
Temperatur theoretisch kontrolliert werden kann, erhöhen das
zusätzliche
Design und die Komponenten, welche benötigt werden, um die Temperatur
zu kontrollieren, die Kosten des Empfängerdesigns.
-
Folglich wäre es wünschenswert, ein verbessertes
Empfängerdesign
bereitzustellen, welches preisgünstige
Bandpassfilter verwendet, aber dennoch Rauschen verringert und Außerbandsignale über eine
enge Bandbreite ausschaltet. Es wäre auch wünschenswert, Verfahren bereitzustellen,
um in einem Empfänger,
welcher preisgünstige
Bandpassfilter verwendet, Rauschen zu verringern und Außerbandsignale
auszuschalten.
-
Die GB-A-1453945 offenbart Frequenznachlaufempfänger. Diese
1976 publizierte Beschreibung betrifft einen Frequenznachlaufempfänger mit
einem spannungsgesteuerten/geregelten Oszillator, in welchem die
Steuer/Regelspannung verändert
wird, bis die Frequenz des umgewandelten Eingangssignals in dem
Durchlassband der Zwischenfrequenzstufe zu liegen kommt und so in
einem Frequenzdiskriminator eine regulierende Spannung für den Frequenzregler erzeugt.
Er umfasst einen Filter 3, eine Mischstufe 1 und
eine Verzerrungserfassungsschaltung 4 zur Abschätzung der
Verzerrung von der Signalausgabe von dem Filter 3, um einem
Spannungssteuer/regeleingang des VCO (2) ein Fehlersignal
bereitzustellen. "Digital
Frequency Discriminator" von
Jones G. D., IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, April 1971, offenbart
einen Frequenzdiskriminator, wo die digitalisierte Frequenzeingabe
ein "Hochzählen" oder ein "Herunterzählen" in einem digitalen Zähler steuert,
um so die Frequenz zu diskriminieren.
-
Wenn die Signalfrequenzen nicht exakt
jene sind, für
welche eine Verzögerungsleitung
entworfen ist, oder ein verrauschtes Eingangssignal vorhanden ist,
zeigt eine Mittelwertberechnung, welche der zwei Frequenzen die
größte Korrelation
mit der Eingangssignalfrequenz besitzt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung stellt
eine Lösung für die oben
diskutierten Probleme bei Funkverbindungsempfängern bereit. Wie erwähnt, müssen herkömmliche
Funkempfänger
mit relativ teueren Bandpassfiltern ausgerüstet werden, um akzeptable Rauschniveaus
sicherzustellen und Außerbandsignale über eine
enge Bandbreite zu begrenzen. Die vorliegende Erfindung erlaubt
durch die Bereitstellung einer relativ einfachen und kostengünstigen Schaltung
die Verwendung von preisgünstigen
Bandpassfiltern bei herkömmlichen
Empfängerdesigns, während für eine Rauschunterdrückung und
Ausschaltung von Außerbandsignalen
in einem empfangenen Signal über
eine enge Bandbreite gesorgt wird. Die Erfindung kann ferner den
Vorteil einer erhöhten
Betriebsgeschwindigkeit bei batteriebetriebenen Vorrichtungen bereitstellen.
-
Die Arbeitsweise der vorliegenden
Erfindung wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass eine Verzerrung
abgeschätzt
wird, welche durch die Frequenzabweichungsfehler verursacht wird,
welche aus digitalen Daten in einer IF-Signalausgabe von einem Bandpassfilter
erhalten werden. Die abgeschätzte
Verzerrung wird dann zurückgeführt, um
die Mittenfrequenz eines RF-Eingangssignals zu dem Empfänger zu ändern, um
für eine
Filter-Mittenfrequenzverlagerung verantwortlich zu sein. Im Wesentlichen
funktioniert ein Empfänger,
welcher die vorliegende Erfindung enthält, um automatisch die Bandbreite
des empfangenen Signals mit der Bandbreite des Bandpassfilters abzustimmen.
-
Beim Betrieb mit batteriebetriebenen
Empfängern
ist typischerweise ein Schlafmodus von dem Empfänger vorgesehen, in welchem
Komponenten abgeschaltet werden, um mit der Batterieenergie sparsam
umzugehen. Bei der vorliegenden Erfindung wird während des Schlafmodus die Verzerrungsabschätzung zu
dem Zeitpunkt gespeichert, wenn der Schlafmodus angewendet wird.
Wenn der Schlafmodus dann beim Anschalten abgeschaltet wird, wird die
gespeicherte Verzerrungsabschätzung zurückgeführt, um
eine schnelle Wiederherstellung für eine maximale Verzerrungsabschätzung zu
erlauben.
-
Daher bewirkt, wie oben erörtert, die
Schaltung, dass der Empfänger
einen Empfänger
nachahmt, welcher teuere Bandpassfilter oder Bandpassfilter umfasst,
welche auf die Bandbreite des empfangenen Signals genau abgestimmt
sind. Durch die Bereitstellung eines Bandpassfilters, welcher eng
mit der Bandbreite des empfangenen Signals abgeglichen oder abgestimmt
ist, wird Rauschen unterdrückt und
Außerbandsignale über einen
engen Bandbreitenbereich ausgeschaltet. Ferner stellt die vorliegende
Erfindung eine gesteigerte Brauchbarkeit in einer batteriebetriebenen
Vorrichtung bereit, indem sie konfiguriert ist, um aus einem Schlafmodus
schnell zu regenerieren.
-
Die Erfindung stellt somit eine Alternative beim
Empfängerdesign
zu der Verwendung von teueren Bandpassfiltern bereit. Die vorliegende
Erfindung verwendet preisgünstige
Keramik-, Kristall- und akustische Oberflächenwellen (SAW)-Bandpassfilter, obwohl
im Grunde genommen jeder Bandpassfilter bei der Herstellung eines
Empfängers
gemäß der Erfindung
verwendet werden kann. Durch die Verwendung der Vorrichtung und
des Verfahrens der Erfindung kann einem Benutzer zugesichert werden,
dass Rauschniveaus und Außerbandsignale
begrenzt werden.
-
Der vorliegende erfinderische Empfänger umfasst
Schaltungen, welche die automatische Abgleichung der Mittenfrequenz
von Eingangssignalen zu dem Bandpassfilter ermöglichen, um Rauschen und Außerbandsignale
zu reduzieren, welche von dem Bandpassfilter ausgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung kann ferner Schaltungen umfassen, um eine
schnelle Regenerierung aus einem Schlafmodus zu ermöglichen.
-
Insbesondere werden in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung Eingangssignale zu einem IF-Signal unter
Verwendung eines spannungsgesteuerten/geregelten Oszillators (VCO)
abwärts
gewandelt. Das IF- Signal
wird an einen preisgünstigen
Bandpassfilter ausgegeben. Die Ausgabe des Bandpassfilters wird
einer Reihenfrequenzkorrekturschaltung und einer Verzerrungserfassungsschaltung
eingegeben.
-
Die Verzerrungserfassungsschaltung
schätzt die
durch Frequenzabweichungsfehler verursachte Verzerrung ab, welche
aus digitalen Daten in den dem Empfänger zugeführten Signalen wiedergewonnen
wird. Die abgeschätzte
Verzerrung ist eine Funktion des Vorzeichens (sign) der digitalen
Daten. In einer Ausführungsform
stellt die Verzerrungserfassungsschaltung ein Fehlersignal bereit,
welches positive Frequenzverschiebungsfehler, welche aus Fehlern
in den digitalen Einsen in der Signalausgabe von der Frequenzkorrekturschaltung
bestimmt werden, und negativen Frequenzverschiebungsfehlersignalen
umfasst, welche aus digitalen Nullen in der Signalausgabe von der
Frequenzkorrekturschaltung bestimmt werden.
-
Die Verzerrungserfassungsschaltung
ist vorzugsweise mit einem Filter mit unendlicher Impulsantwort
gekoppelt, welcher die Verzerrungserfassungsschaltungsausgabesignale integriert.
Die Ausgabe des Filters mit unendlicher Impulsantwort stellt ein
Spannungssteuer/regelsignal für
Spannungssteuer/regeleingaben des VCO und der Frequenzkorrekturschaltung
bereit. Der VCO zentriert automatisch die Frequenz des Eingangssignals
des Bandpassfilters, um Rauschen und Außerbandsignale zu unterdrücken. Das
Spannungssteuer/regelsignal von dem Filter mit unendlicher Impulsantwort
ermöglicht
der Frequenzkorrekturschaltung, eine Fehlerkorrekturfrequenzverschiebung
zu beseitigen, welche von der VCO nach einer Abwärtswandlung bereitgestellt
wird.
-
Da der Filter mit unendlicher Impulsantwort eine
digitale Komponente ist, kann er so konfiguriert werden, dass er
die Wirkungsweise in batteriebetriebenen Vorrichtungen steigert.
In batteriebetriebenen Vorrichtungen ist ein Schlafmodus vorgesehen,
um Komponenten zu ermöglichen,
abzuschalten und mit der Batterieenergie sparsam umzugehen, wenn
kein Empfängerein gangssignal
empfangen wird. Beim Anschalten, nachdem der Schlafmodus ausgeschaltet
ist, wenn ein Empfängereingangssignalempfangen
wird, kann der digitale Ausgabenzustand des Impulsantwortfilters
erinnert werden, was es ermöglicht, dass
der Empfänger
schnell zu einem Zustand maximaler Verzerrungsbeseitigung zurückkehrt.
-
Die vorliegende Erfindung stellt
einen Empfänger
bereit, umfassend einen mit einem Ausgang einer Mischstufe verbundenen
Filter, wobei die Mischstufe ein RF-Signal und ein Lokaloszillator (LO)-Signal
empfängt,
wobei das LO-Signal von einem spannungsgesteuerten/geregelten Oszillator (VCO)
bereitgestellt wird, und wobei der Empfänger ferner eine Rauschunterdrückungsschaltung
enthält, umfassend:
eine Verzerrungserfassungsschaltung zur Abschätzung der Verzerrung aus einer
Signalausgabe von dem Filter, um einem Spannungssteuer/regeleingang
des VCO ein Fehlersignal bereitzustellen, wobei das Fehlersignal
von der Verzerrungserfassungsschaltung eine Summe von ersten Frequenzverschiebungsfehlern,
welche aus digitalen Einsen in der Signalausgabe von dem Filter
bestimmt werden, und zweiten Frequenzverschiebungsfehlersignalen,
welche aus digitalen Nullen in der Signalausgabe von dem Filter
bestimmt werden, umfasst, wobei die zweiten Frequenzverschiebungsfehlersignale
bezüglich
der ersten Frequenzverschiebungsfehlersignale einen Negativwert
besitzen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere Details der vorliegenden
Erfindung werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen erläutert, in
welchen:
-
1 ein
Schaltungsdiagramm ist, welches ein Empfängerdesign vom Stand der Technik
zeigt, das einen Bandpassfilter umfasst;
-
2 ein
schematisches Blockdiagramm für eine
Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
-
3 ein
Schaltungsdiagramm ist, welches eine bevorzugte Ausführungsform
der schematisch in 2 gezeigten
Verzerrungserfassungsschaltung zeigt; und
-
4 ein
schematisches Blockdiagramm für Schaltungen
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Ein schematisches Blockdiagramm,
welches ein bevorzugtes Schaltungsdesign gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt, ist in 2 vorgesehen.
In der Schaltung wird, wie gezeigt, ein RF-Signal von dem Empfänger empfangen.
Das RF-Signal wird zu einem IF-Signal unter Verwendung einer Mischstufe 202 abwärts gewandelt.
Gleichzeitig empfängt
die Mischstufe 202 ein Lokaloszillator (LO)-Signal von
einem variablen Konversionsfrequenzsignalelement, wie z. B. einem
VCO 204. Ein IF-Signal wird von der Mischstufe 202 an
einen Bandpassfilter 206 ausgegeben. Der Bandpassfilter 206 unterdrückt Rauschen und
Außerbandsignale
von dem IF-Signal. Die Funktion und der Betrieb des Bandpassfilters 206 ist ähnlich dem
des Bandpassfilters 106 der 1.
-
Die Ausgabe des Bandpassfilters 206 wird
in eine Frequenzkorrekturschaltung 208 eingegeben. Die
Frequenzkorrekturschaltung 208 entfernt eine durch unten
erörterte
Fehlerspannungssteuer/regeleinstellungen in die VCO 204 eingeführte Frequenzverschiebung.
Während
eine Anzahl an Schaltungen verwendet werden können, um die Frequenzkorrekturschaltung 208 zu
implementieren, wird in einer bevorzugten Ausführungsform die Frequenzkorrekturschaltung 208 unter
Verwendung eines einfachen analogen oder digitalen Regelkreises
implementiert.
-
Wie zu erkennen ist, kann die Ausgabe
der Frequenzkorrekturschaltung 208 sinusförmig sein. Eine
solche sinusförmige
Ausgabe wird in ein digitales Signal umgewandelt und abgetastet.
Die Umwandlung in ein digitales Signal und ihre Abtastung wird in
einer Ausführungsform
unter Verwendung einer Begrenzer- und Samplerschaltung 210 erreicht. Während die
Abtastung in der Begrenzer- und Samplerschaltung 210 unter
Verwendung einer Anzahl an Techniken erreicht werden kann, wird
in einer bevorzugten Ausführungsform
die Abtastung in einer Weise durchgeführt, welche dafür bestimmt
ist, eine optimale Abtastzeit bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die optimale Abtastzeit erreicht durch Zentrieren zwischen
Nulldurchgängen der
Signalausgabe durch die Frequenzkorrekturschaltung 208.
-
Wie vorangehend erwähnt, wird
die sinusförmige
Ausgabe von der Frequenzkorrekturschaltung 208 in ein digitales
Signal durch die Begrenzer- und Samplerschaltung 210 umgewandelt.
Die Begrenzer- und Samplerschaltung 210 ist in einer bevorzugten Ausführungsform
konstruiert, um eine digitale Umformung zu erlauben und um eine
optimale Abtastzeit zu erreichen durch die Einbeziehung eines Begrenzers.
Eine Reihe von Designs werden dem Fachmann für die Implementierung des Begrenzers
in die Begrenzer- und Samplerschaltung 210 klar. Wie erwähnt, wirkt
der Begrenzer vorzugsweise, um die Nulldurchgänge in dem Signal zu bestimmen
und um das sinusförmige
Signal in ein digitales Signal umzuwandeln. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden diese Tätigkeiten
in dem Begrenzer durch Einschluss eines Komparators, welcher einen
Nulldurchgangdetektor und ein Flipflop vom D-Typ ausbildet, erreicht.
-
Die Ausgabe der Begrenzer- und Samplerschaltung 210 wird
in eine Verzerrungserfassungsschaltung 212 eingegeben.
Die Verzerrungserfassungsschaltung 212 schätzt den
Grad der Verzerrung in einem eingehenden Signal basierend auf einer
Analyse der von dem empfangenen Signal gewonnenen digitalen Daten.
Wenn das Eingangsignal unter Verwendung einer minimalen Modulation
durch Umtasten (MSK) mit Gauß'schem Filtern moduliert wird,
kann die Verzerrung als eine Funktion des Vorzeichens der digitalen
Daten abgeschätzt
werden. Obwohl die MSK-Modulation bevorzugt ist, kann auch eine
Frequenzumtastungs (FSK) -Modulation verwendet werden und eine Verzerrung
kann auch als eine Funktion des Vorzeichens der Daten abgeschätzt werden.
In der in 2 gezeigten
Ausführungsform
schätzt
die Verzerrungserfassungsschaltung 212 die Verzerrung aus
dem Abweichungsfehler, welcher aus der Ausgabe des Bandpassfilters 206 gewonnen
wird. Die Verzerrungserfassungsschaltung 212 liefert ein
Signal, welches positive Frequenzverschiebungsfehler, welche aus
von dem Bandpassfilterausgabesignal identifizierten digitalen Einsen
bestimmt werden, und negative Frequenzverschiebungsfehlerwerte enthält, welche
aus von der Bandpassfilterausgabe identifizierten digitalen Nullen bestimmt
werden.
-
Die Signalausgabe von der Verzerrungserfassungsschaltung 212 wird
in ein Analogsignal durch eine Oszillatoreinstellschaltung 214 umgewandelt,
um ein Spannungseinstellsignal an die VCO 204 und die Frequenzkorrekturschaltung 208 bereitzustellen.
Ein Beispiel der Oszillatoreinstellschaltung 214 ist ein
Filter mit unendlicher Impulsantwort. Ein Filter mit unendlicher
Impulsantwort wirkt, um das Zeitintegral des Ausgabesignals von
der Verzerrungserfassungsschaltung 212 als ein Spannungseinstellsignal
bereitzustellen.
-
Es ist besonders wünschenswert,
dass die Oszillatoreinstellschaltung 214 eine digitale
Einrichtung ist, da bei einer digitalen Einrichtung der Empfängerbetrieb
in batteriebetriebenen Einrichtungen verbessert werden kann. In
batteriebetriebenen Einrichtungen können digitale Komponenten verwendet werden,
welche beim Empfang eines Schlafmodussignals, wenn ein Empfängereingangssignal
für eine Zeitspanne
nicht empfangen wird, in einen Schlafmodus eintreten. Wenn sich
das Empfängereingangssignal
später ändert, wird
das Schlafmodussignal ausgeschaltet und die abgeschalteten digitalen
Komponenten benötigen
dann eine kurze Zeitspanne, um wieder einzuschalten. Der Schlafmodus
ist bei batteriebetriebenen Vorrichtungen, wie z. B. Funkrufempfängern, nützlich,
da die Batterien ohne kontinuierlich eingeschaltete Komponenten
nicht konstant entleert werden.
-
Mit der auf ein Schlafmodussignal
reagierenden Oszillatoreinstellschaltung 214 kann sein
Spannungssteuer/regelausgabesignalzustand bei Empfang eines Schlafmodussignals
beim Anschalten erinnert werden, wenn das Schlafmodussignal ausgeschaltet
wird. Mit der Spannungseinstellausgabe einer Oszillatoreinstellschaltung 214,
welche sich beim Empfang des Schlafmodussignals erinnert, kann der Empfänger schneller
zu einem Zustand einer maximalen Verzerrungseliminierung beim Anschalten
zurückkehren.
Ohne Erinnerung eines früheren
Zustands wird beim Anschalten aus einem Schlafmodus die Wiedergewinnungszeit
für die
Oszillatoreinstellschaltung wesentlich erhöht, um in einen Zustand einer
maximalen Verzerrungseliminierung zurückzukehren. Ein Beispiel einer
Oszillatoreinstellschaltung 214, welche eine digitale Komponente
ist, ist der Filter mit unendlicher Impulsantwort, auf den oben
hingewiesen wurde.
-
3 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches ein bevorzugtes Design der Verzerrungserfassungsschaltung 212 zeigt,
welche schematisch in 2 gezeigt
ist. Die Verzerrungserfassungsschaltung 212 umfasst eine
Datenerfassungsschaltung 302, welche die Ausgabe der Frequenzkorrekturschaltung 208 empfängt. Die
Datenerfassungsschaltung 302 identifiziert logische Nullen
und Einsen in dem eingehenden Signal. Die Datenerfassungsschaltung 302 stellt eine
Einsen-Taktausgabe 303, welche anzeigt, wenn logische Einsen
erfasst werden, und eine Nullen-Taktausgabe 305 bereit,
welche anzeigt, wenn logische Nullen erfasst werden.
-
Die Verzerrungserfassungsschaltung 212 umfasst
ferner einen Frequenzdiskriminator 306, welcher die Ausgabe
der Sampler- und Begrenzerschaltung 210 empfängt. Der
Frequenzdiskriminator 306 vergleicht die Frequenz eines
internen Referenzsignals mit der Frequenz des RF-Signals aus der
Frequenzkorrekturschaltung. Die Ausgabe des Frequenzdiskriminators 306 wird
Samplern 310 und 320 zugeführt, um den Samplern zu ermöglichen,
ein digitales Ausgabewort bereitzustellen, welches einen abgetasteten
Wert und einen speziellen Zeitpunkt repräsentiert, wie er von der Datenerfassungsschaltung
bestimmt ist.
-
Wie in 3 gezeigt,
wird die Einsen-Taktausgabe 303 an einen Sampler 310 ausgegeben,
um das Abtasten der Ausgabe des Frequenzdiskriminators 306 während des
Empfangs digitaler Einsen zu ermöglichen.
Die Nullen-Taktausgabe 305 wird
an einen Sampler 320 ausgegeben, um das Abtasten der Ausgabe
des Frequenzdiskriminators 306 während des Empfangs digitaler
Nullen zu ermöglichen.
-
Die Ausgabe des Samplers 310 wird
mit dem Nominalwert für
eine Eins in der Vergleichsschaltung 312 verglichen, um
einen Einsen-Frequenzverschiebungsfehlerwert (einen "Einsen-Fehlerwert") bereitzustellen.
Der Absolutwert des Einsen-Fehlerwerts von der Vergleichsschaltung 312 wird
durch eine Absolutwertschaltung 314 bereitgestellt. In ähnlicher Weise
wird die Ausgabe des Samplers 320 mit dem Nominalwert für eine Null
in einer Vergleichsschaltung 322 verglichen, um einen Nullen-Frequenzverschiebungsfehlerwert
(einen "Nullen-Fehlerwert") bereitzustellen.
Der Absolutwert des Nullen-Fehlerwerts von der Vergleichsschaltung 322 wird
durch eine Absolutwertschaltung 324 bereitgestellt.
-
Ein Multiplizierer 316 besitzt
einen ersten Eingang 307 zum Empfang des Einsen-Frequenzverschiebungsfehlerwerts
von der Absolutwertschaltung 314 und einen zweiten Eingang 309 zum
Empfang eines Steuer/Regelsignals 311. In ähnlicher
Weise besitzt ein Multiplizierer 326 einen ersten Eingang 313 zum
Empfang des Nullen-Frequenzverschiebungsfehlerwerts von der Absolutwertschaltung 324 und
einen zweiten Eingang 315 zum Empfang der Umkehr des Steuer/Regelsignals 311 von
dem Inverter 330. Das Steuer/Regelsignal 311 wird
vorzugsweise durch eine Spannungsreferenz bereitgestellt. Jedoch können andere
Quellen für
das Steuer/Regelsignal 311 verwendet werden. Beispielsweise
können
die kombinierten Einsen- und Nullen-Taktausgaben 303 bzw. 305 der
Datenerfassungsschaltung 302 als das Steuer/Regelsignal 311 verwendet
werden. Ausgaben der Multiplizierer 316 und 326 werden
durch einen Addierer 340 addiert, um eine Fehlersignalausgabe
der Verzerrungserfassungsschaltung 212 bereitzustellen.
-
Die Fehlersignalausgabe von dem Addierer 340 enthält somit
positive Werte und/oder negative Werte, welche jeweils auf die Höhe von Frequenzverschiebungsfehlern
für digitale
Einsen und/oder Nullen hindeuten, die in der Signalausgabe von dem
Filter 206 (2)
identifiziert werden. Der Ausgang des Addierers 340 ist
mit der Oszillatoreinstellschaltung 214 gekoppelt. Die
Oszillatoreinstellschaltung integriert die Ausgabe von dem Addierer 340 und
führt die
integrierte Ausgabe zu der VCO 204 und der Frequenzkorrekturschaltung 208 zurück. Das
Rückkopplungssignal
wirkt, um die Mittenfrequenz der Signaleingabe zu dem Filter 206 so
einzustellen, dass die durchschnittliche Verzerrung für Einsen
und Nullen der Filterausgabe gleich ist. Auf diese Weise wird die Bandbreite
des empfangenen Signals an die Bandbreite des Bandpassfilters 206 "angepasst". Wie oben diskutiert,
unterdrückt
ein solches "Anpassen" Rauschen und eliminiert
Außerbandsignale.
-
Wie beschrieben, wird die Abschätzung der Verzerrung
in der Verzerrungserfassungsschaltung 212 der 3 durch die Verwendung von
positiven Werten und negativen Werten von der Größe der Frequenzverschiebungsfehler
für die
digitalen Einsen bzw. Nullen erreicht. Jedoch können auch, wie richtig eingeschätzt wird,
andere Mittel zur Abschätzung
der Verzerrung unter Verwendung wiedergewonnener digitaler Daten
verwendet werden. Beispielsweise können Vorzeichenwerte für Frequenzverschiebungsfehler
umgekehrt werden, d. h. negative Werte und positive Werte, entsprechend
den Größen von
Frequenzverschiebungsfehlern für
digitale Einsen bzw. digitale Nullen. Ebenso kann der Negativwert
entsprechend der Größe der Frequenzverschiebungsfehler
für eine spezielle
Kombination von Nullen und Einsen, im Gegensatz zu positiven Werten,
welche anderen Kombinationen von Nullen und Einsen entsprechen,
verwendet werden.
-
Obgleich 3 spezielle Komponenten für die Verzerrungserfassungsschaltung 212 zeigt,
ist es daher verständlich,
dass andere Ausführungen
möglich
sind und durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt sind. Zweifellos
kann eine Anzahl ähnlicher und äquivalenter
Schaltungen gemäß der Erfindung entworfen
und verwendet werden. Zusätzlich
sind jedoch bestimmte Software- und/oder programmierbare Implementierungen
auch beabsichtigt. Beispielsweise kann ein digitaler Signalprozessor
(DSP) oder Mikroprozessor an die Stelle der Verzerrungserfassungsschaltung 212 treten
und programmiert werden, um eine Funktion ähnlich dem in 3 gezeigten Schaltbild oder äquivalenten
Schaltungen bereitzustellen.
-
Die Ausgabe von dem Bandpassfilter 206 wird,
wie in 2 gezeigt, in
ein Basisbandsignal umgewandelt und unter Verwendung der Begrenzer- und
Samplerschaltung 210 digitalisiert. Jedoch wird richtig
eingeschätzt,
dass eine Anzahl anderer Methoden zur Umwandlung der Bandpassfilter
206-Ausgabe in ein
Basisbandsignal und zur Digitalisierung des Signals verwendet werden
können.
-
Beispielsweise ist die 4 ein schematisches Blockdiagramm
eines anderen Schaltungsdesigns gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Schaltung der 4 ermöglicht eine
In-Phasen (I)- und Quadratur (Q)-Demodulation. In dem in 4 gezeigten Design ist die
Begrenzer- und Samplerschaltung 210 ( 2) durch einen I/Q-Demodulator 402, einen
Tiefpassfilter 404 und einen Analog zu Digital (A/D)-Wandler 406 ersetzt.
In der in 4 gezeigten Ausführungsform
wird die Ausgabe des Bandpassfilters 206 durch den I/Q-Demodulator 402 in
ein Basisbandsignal umgewandelt. Der I/Q-Demodulator wandelt die
Ausgabe des Bandpassfilters 206 unter Verwendung einer
In-Phasen (I)- und
Quadratur (Q)-Demodulation in ein Basisbandsignal um. Das Basisbandsignal
wird von dem I/Q-Demodulator 402 an den Tiefpassfilter 404 ausgegeben.
Der Tiefpassfilter 404 wird an den A/D-Wandler 406 ausgegeben,
welcher das Basisbandsignal in ein digitales Signal umwandelt. Die
digitale Ausgabe von dem A/D-Wandler 406 wird an die Verzerrungserfas sungseinheit 212 ausgegeben.
Die übrigen
in 4 gezeigten Komponenten
sind ähnlich
den in 2 gezeigten und
werden unter Verwendung gleicher Bezugszahlen identifiziert und,
wie vorangehend unter Bezugnahme auf 2 erörtert, betrieben.
-
Es ist zu verstehen, dass die oben
beschriebenen und in den beigefügten
Figuren gezeigten vorhergehenden Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs
der vorliegenden Erfindung verändert
werden können.
Da viele Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung möglich
sind, ist es verständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen
der Erfindung, welche beispielhaft sind, begrenzt ist. Folglich
sollte der Schutzbereich der Erfindung im Licht der angehängten Ansprüche ausgelegt
werden.