FI108381B - Jõõnn÷svirhekorjauksella varustettu menetelmõ ja laitteisto lukittuja akkuja kõyttõvõõ N-murto-osasynteesiõ varten - Google Patents

Description

108381 Jäännösvirhekorjauksella varustettu menetelmä ja laitteisto lukittuja akkuja käyttävää N-murto-osasynteesiä varten

Keksinnön tausta 5

Keksintö koskee yleisesti taajussyntetisaattoreita ja erityisesti lukittua akkua käyttävää N-murto-osasynte-tisaattoria, joka käyttää useampaa kuin yhtä lukittua akku-kokoonpanoa, jossa jakoprosessissa jäljelle jäävät kolo hinakomponentit kytketään digitaali-analogiamuuntimeen ja tämän jälkeen sovitetaan vaiheilmaisimen ulostuloon jään-nöskohinan poistamiseksi. Lukittu kokoonpano, toimii synkronisesti ja mahdollistaa järjestelmän toimimisen korkeammilla taajuuksilla vähentäen virhesignaaleja. Viitataan 15 rinnakkaisiin US-patenttihakemuksiin 516,993 "Moniakkuinen

Sigma-Delta N-murto-osasynteesi", jonka hakijoina ovat 30. huhtikuuta 1990 olleet Hietala et ai sekä "Murto-osa N/M synteesi", jossa hakijoina 30. huhtikuuta 1990 ovat olleet Black et ai, joista hakemuksista kumpikin on siirretty tämän 20 hakemuksen hakijalle. Viitataan myös US-patenttihakemukseen 576,342, "Monia lukittuja akkuja sisältävä N-murto-osasynteesi" , joka on pantu vireille tämän hakemuksen kanssa samana päivänä hakijoina Hietala et ai.

Vaihelukittuun silmukkaan (PLL) perustuva taajuus— 25. synteesi on hyvin tunnettu tekniikka muodostaa yksi useista toisiinsa liittyvistä signaaleista jänniteohjatusta oskil-’’"I laattorista (VCO). Yhden silmukan PPL:ssä, VC0:n ulostu- ««•la losignaali kytketään ohjelmoitavaan taajuusjakajaan, joka • · · *. ” jakaa valitulla kokonaisluvulla hankkiakseen taajuusjaetun * ·1 30 : signaalin vaiheenilmaisimeen, joka vertaa taajuusjaettua sig naalia vertailutaajuuteen, joka saadaan kiinteästä oskil-laattorista, joka usein valitaan taajuuden aikastabiilisuuden ja ympäristönmuutosten vuoksi. Vaihe-erot taajuusjaetun sig- * *. naalin ja referenssisignaalin välillä saadaan ulostulona ·«« 35;; vaiheilmaisimesta, joka on kytketty silmukkasuotimen kautta *·;** ja sovitettu VCO:lie tavalla, joka saa VCO:n ulostulosig- ; ; naalin taajuuden muuttumaan siten, että taajuusero taajuusja etun signaalin ja vertailusignaalin välillä minimoituu. Koska ohjelmoitava jakaa vain kokonaisluvuilla, ulostulotaajuuden 2 108381 askelkoko on pakotettu samansuuruiseksi vertailusignaalin taajuuden kanssa. Yhden silmukan PLL:n kanssa tulee tehdä suunnittelukompromissi kilpailevien tavoitteiden kanssa, nimittäin silmukan lukittumisaika, ulostulotaajuuden askelko-5 ko, kohinasuorituskyky ja virhesignaalien muodostus.

Yhden silmukan vaihelukittujen silmukoiden rajoitusten poistamiseksi on kehitetty ohjelmoitavia taajuusjakajia, jotka kykenevät jakamaan ei-kokonaisluvuilla. Näin saavutetaan sellaiset ulostulosignaalin askelkoot, jotka ovat 10 murto-osia vertailusignaalin taajudesta säilyttäen samalla korkea vertailutaajuus ja laaja silmukkakaistaleveys. US-patenttijulkaisusta 4,816,774 voi löytää keskustelun N-murto-osasynteesistä. Kuten tässä on kuvattu, kahta akkua käytetään simuloimaan murto-osasynteesin toimintaa vaihdeltaessa eri-15 laisten kokonaislukujen tai jakajien välillä huolehtimatta virheellisten signaalien muodostumisesta näistä vaihteluista. Kahden akun tekniikka toimii vähentämään ei-toivottuja vir-hesignaaleja peruuttamalla ja silmukkasuodatinhylkäyksellä. Lisäksi jäännöskohinan poistoa käyttäen aaltoiluakun sisällön 20 syttöä digitaali-analogiamuuntimeen, joka on kytketty silmuk- kasuodattimeen on kuvattu US-patentissa 4,204,174, mutta tämä sovellus kärsii siitä ongelmasta, että se ei voi muodostaa tarkkaa korjausta jäännöskohinan aaltomuotoon. Tarkkuuskor-jauksen sisältävä muunnelma kahden aaltoilevan akun raken-25. teeseen on esitetty US-patentissa 4,758,802, mutta tämä sovellus ei ole muunneltavissa verkkoihin, joissa on useampia • · . . akkuj a.

• · · • · · *..* Tästä syystä vertailusignaalitaajuus N-murto-osa • · · *** * taajuussyntetisaattoria varten määritellään VCO:n ulostulo- 30 taajuden askelkoolla kerrottuna ohjelmoitavan jakolaitteen • « V*: jakajan nimittäjällä. N-murto-osasynteesi sallii sellaisen «** : vertailutaajuuden käytön, joka on paljon korkeampi kuin .:. varsinainen kanavien ero ja sallii suunnitelmissa käytettävän [ suurempia kaistaleveyksiä matalataajuisten virhesignaaliulos- 35 tulojen vähenemisen ansiosta. Laajemmat kaistaleveydet salli- • vat nopeammat lukitsemisajat ja mahdollisuuden sovittaa ; . laajakaistainen modulaatio murto-osalohkon vertailusisään- 3 108381 menoon.

Valitettavasti järjestelmä ei ole täydellinen ja tuottaa joitakin virhesignaaleja ulostuloon taajuudella, joka on yhtä suuri kuin kanavien välinen taajuus. Toivottu sig-5 naalien ulostulopuhtaus on parempi kuin ei-murto-osajärjes telmissä, mutta voi sellaisenaan olla riittämätön joihinkin korkeaa laatua vaativiin järjestelmiin.

Näiden virheulostulojen vaikutusten minimoimiseksi on kehitetty kahden akun N-murto-osasynteesijärjestelmiä, 10 jotka levittävät virhesignaalit taajuuksille, joilla suo dattaminen on halpaa ja yksinkertaista. Käyttäen järjestelmiä, joissa on useampia kuin kaksi akkua, tätä etua voi dramaattisesti kasvattaa.

Kaikissa nykyisissä moniakkujärjestelmissä on se 15 haitta, että akut "aaltoiluttavat" tietoa. Toisin sanoen jokaisella kellopulssilla tiedon tulee vaikuttaa koko digitaalisessa verkkojärjestelmässä. Tämä aiheuttaa suhteelisen alhaisen ylärajataajuuden moniakkujärjestelmässä toimittaessa ja tämä aiheutuu etenemisviiveistä järjestelmän muodostukseen 20 käytetyissä digitaalipiireissä.

Yhden akun N-murto-osajärjestelmän perusrakenne on kuvattu lohkokaaviona kuviossa 1. Jänniteohjattu oskillaattori 101 muodostaa ulostulosignaalin, joka tyypillisesti on j kytketty ohjelmoitavaan taajuusjakolaitteeseen 103, jolla on 25: : ulostulo vaiheilmaisimeen (φ) 105. Ohjaussisäänmeno on sum- ·;··; maus karkeasta kanava-asettelusta ja digitaalisen verkon ulostulosta, joka tuottaa jaon murto-osan. Vaiheilmaisin 105 * f vertaa perinteisesti jaetun taajuuden f vaihetta vertailusig-• · « * naalin fr vaiheeseen, joka saadaan ulostulona vertailuoski-30 . llaattorista 107, sellaisen signaalin tuottamiseksi, joka » i * *./ syötetään silmukkasuotimeen 109 ja seuraavaksi VCOrhon 101 • · · * VCO:n ulostulosignaalin vaihelukitsemiseksi.

"· Muuttuvataajuisen jakolaitteen 103 jakaja-arvon va- linta tehdään digitaalisessa piirissä 111, joka kuten aiemmin 35‘ esitetyissä sovelluksissa, kuten on kuvattu Z-muunnosta ; vastaavassa ekvivalenttisessa ratkaisussa US patentissa • *' numero 4,758,802, käsittää perinteisen summaimen 113, kom- 4 108381 paraattorin 115 (joka muodostaa "ylivuoto,,-signaalin, kun komparaattorin 115 sisäänmeno ylittää ennaltamääritetyn numeerisen arvon), ja takaisinkytkentälogiikan 117, joka vähentää nimittäjää (mikäli ylivuoto tapahtuu) summaimen ja 5 komparaattorin 115 digitaalinumero-ulostulosta ennen digitaa- linumeroesityksen syöttämistä summaimelle 113. Toinen digi-taalinumeroesitys, joka N-murto-osa syntetisaattorissa on digitaalinen ekvivalentti taajuuden ensimmäiselle derivaatalle ajan suhteen (siirtymätaajuus), syötetään digitaalisen 10 piirin 111 toiseen sisäänmenoon. Digitaalisen piirin 111 kokonaisvaikutus on integroida differentiaalivaihe ja syöttää vaihelukittuun silmukkaan ohjaussignaali (ylivuotodigitaa-lisignaalin muodossa), joka on ensimmäisen kertaluvun ekvivalentti vaihesiirtymän suhteen. Summain 113 summaa summaimen 15 113 aikaisemman sisällön d0/dt kanssa (osoittaja) aina kun vertailutaajuussignaali fr on läsnä. Kuten on kuvattu US patenttijulkaisussa 4,816,774, summaimen 113 ulostuloa verrataan numeroon (jakajan halutun murto-osan nimittäjä kun taajuusjakolaitteen 103 jakaja esitetään summana koko-20 naisluvusta ja murtoluvusta (osoittaja/nimittäjä)). Mikäli summaimen 113 sisältö saavuttaa nimittäjän asetetaan yli-vuotoulostulo todeksi ja summaimen sisältöä vähennetään nimittäjällä takaisinkytkentälogiikassa 117 ennen seuraavan : ;: vertailupulssin läsnäoloa.

‘,26 Esimerkkinä oletetaan että nimittäjä on 13 ja osoittaja 1. Joka kolmannellatoista vertailupulssilla summain 113 saavuttaa nimittäjän ja muodostaa ylivuotoulostulon, joka • « kasvattaa taajuusjakolaitteen 103 jakajaa yhdellä jokaisella vertailusignaalin fr pulssilla. Tämä vähentää yhden pulssin ,.3 0 VCO:n 101 ulostulosignaalista ja näin vähentää kertyvää * «· vaihe-eroa kolmellasadalla kuudellakymmenellä asteella. Tämä • · · *. vastaa 1/13:aa summattuna nimellissilmukkajakajaan.

Kuviossa 2 on esitetty Z-muunnoskuvio, joka on Z-: : muunnos ekvivalenttidigitaalipiiri 111' yhden akun järjes- 35 telmälle ja yhdenmukainen sen kanssa, mikä on esitetty US- patenttijulkaisussa 4,758,802. Z-muunnoskaava yhden akun ‘ ' järjestelmälle on: 108381 5 DO=Q ^~Ζ·. 1λ +DI--- (2-Ζ-1) (2-Ζ-1) Z-muunnossummainta 201 syötetään osoittajalla (vähennettynä nimittäjällä, mikäli ylivuoto tapahtuu) ja aikaisemman sum-maimen sisällöllä, jota edustaa z 1 (viive) lohkoissa 203, 5 205. Vertailua voidaan pitää digitaalisena viipaloijana, jolla on kvantisointivirhe Q summattuna lohkossa 207. Sum-maimen 207 ulostulo on digitaalinen numero, joka syötetään takaisin summaimeen 201 ja ylivuotosignaali saadaan ulostulosignaalina. Z-muunnosanalyysiä varten ei kuitenkaan tar-10 vitse erotella ulostuloa ja takaisinkytkentäsignaalia.

Kohdassa B voidaan yhtälö kirjoittaa seuraavasti.

B(z)=B(z)z 1 +A(z) tai B(z)=A(z)/(l-z 1)

15 Mutta Data ulos = B(z)+Q ja A(z) = Data sisään - B(z)-Q

Korvaamalla tämä ja ratkaisemalla B(z) saadaan: B(z)=Data sisään/( 2-z’1) - Q/(2-z"1)

2Q

Ja ratkaisemalla Data ulos:

Data ulos = Data sisään/(2-z 1) - Q( 1-z"1) (2-z"1) i · * « * · · *·#25 Tämä yhtälö voidaan nyt muuttaa taajuuskantaan « » 1 *·’ 1 (Huomaa että "v" on taajuusnormalisoitu taitetaajuudelle): · • · · *;_1· j Data ulos i__l_ - : 'Data sisään' v/5-4cos (πν) m • · 1 « # I Data ulos i_ 2-2cos (πν) ' Q \ 5-4cos(uv) 6 108381

Niinpä summaimeen 201 syötetty data on lievästi alipäästösuodatettu ja digitaalipiirin 111' tuoma kvanti-sointikohina on ylipäästösuodatettu. Kvantisointikohinan ylipäästösuodatuksella vähennetään virhesignaaleja, jotka 5 ovat lähetin-vastaanottimen kanava-erotaajuuden suuruisia, mikäli virheet ilmenevät taajuudella, joka on paljon yli-päästörajataajuuden alapuolella. Valitsemalla vaihelukitun silmukan vaste siten, että alipäästörajataajuus on taajuudeltaan paljon alhaisempi kuin ylipäästörajataajuus, on mah-10 dollista vaimentaa lähes koko kohina. Yhden akun järjestel mässä ylipäästön jyrkkyys on 20 dB/dekadi. Niinpä vertailu-taajuuden tulee olla suuri siirtääkseen ylipäästösuotimen ylärajataajuuden suurille taajuuksille, mikäli halutaan riittävästi kohinavaimennusta. (Tai vaihelukitun silmukan ali-15 päästötaajuuden tulee olla hyvin alhainen, jolloin menetetään edut laajasta kaistanleveydestä.)

Perus-N-murto-osarakenteiden y1ipäästösuodatuksen parantamiseksi on tunnettua käyttää N-murto-osajärjestelmiä, jotka käyttävät useampia kuin yhtä akkua. US patenttijul-20 kaisussa 4,204,174 on kuvattu kahden akun N-murto-osa synte tisaattori. Myös kuviossa 3 on esimerkkinä esitetty moniak-kuinen N-murto-osa syntetisaattori lohkokaaviona, jossa kuvion 1 yksittäistä digitaalipiiriä 111 on lisätty lisä-; j akuilla, tässä tapauksessa akulla 303, akulla 305 ja akulla 25': 307.

.··· Moniakkuisessa järjestelmässä ensimmäisen akun 111 .*. : sisältö tulee toisen akun 303 datasisäänmenoksi. Toisen akun » · • * 303 sisältö tulee kolmannen akun 305 datasisäänmenoksi. Kun data asettuu akun 111 summaimen 113 ulostuloon, se tulee 30 . siirtää akun 303 summaimen 113 datasisäänmenoon. Kun data on • · » ** *· asettunut akun 303 summaimen ulostulossa, tulee se siirtää • · · r • · · ’ akun 305 datasisäänmenoon jne. Koko siirto tulee toteuttaa *:* yhdellä kellopulssilla (joka tyypillisesti saadaan taajuus-jakolaitteen 103 ulostulosta). Tätä prosessia on kutsuttu 35‘, "aaltoilu"prosessiksi, ja akut tunnetaan "aaltoilu"akkuina.

Kuten ilmeistä on, yläraja nopeudelle ja/tai akkujen lukumää-: ·' rälle määräytyy aaltoiluprosessista.

7 s 08381

Toisella akulla 303 on oma Z-muunnoskvantisointi-virheensä Q2 ensimmäisen akun virheen Ql lisäksi. Näiden virheiden yhdistelmä vähenee kuitenkin suuresti yhden akun tapauksesta. Toisen akun 303 ylivuotoulostulo syötetään 5 viivelogiikkaelementtiin 309 ja viive-elementin 309 tuottaman derivoinnin jälkeen syötetään signaali summaimeen 311. Akun 305 komparaattorin ylivuoto derivoidaan kaksi kertaa viivelo-giikkaelementeissä 313 ja 315 ja syötetään summaimeen 311. Akun 307 komparaattorin ylivuoto derivoidaan kolmesti viive-10 elementeissä 317, 319 ja 321 ja syötetään summaimeen 311.

Ylivuotoulostulot derivoituna kuten aiemmin kuvattu summataan ja syötetään ulos efektiivisenä ylivuotosignaalina syötettäväksi taajuusjakolaitteen 103. Niinpä moniakkuisen järjestelmän lopputuloksena summataan akun 111 ylivuotoulostulon 15 ensimmäisen kertaluvun vaihesiirto ja akun 303 derivoidun ylivuotosignaalin toisen kertaluvun vaihesiirtymä, akun 305 kahdesti derivoidun ylivuotoulostulon kolmannen kertaluvun vaihesiirto ja akun 307 kolmesti differentioidun ylivuotosignaalin neljännen kertaluvun vaihesiirtymä tehollisen yli-20 vuotosignaalin muodostamiseksi.

Yksinkertaisuuden vuoksi Z-muunnosmalli ensimmäisestä ja toisesta akusta näytetään kuviossa 4. DOl on da-taulostulo ensimmäisestä akusta. Yllä esitetystä laskelmasta: : D01=DaCa ulos=nata sis^+gi : (2-ζ'χ) (2-z-1) * * :-25 * ·» • * ♦ • * ·

Di2 on ensimmäisen akun sisältö; * · • · * * «* • · • · · • · * *·* * pj2~ ^ata sisään-DOl) (1 -z'1) • · ,30. Sama kaava D02:lle seuraavassa: * « 8 108381 2502=—— +Q2 ^1~z 1)_ (2-z-1) (2 -z'1)

Korvaamalla ilmaisu Di2 ja korvaamalla sitten DOl: 2Q2- Data sisään j- 1 ] 1 2 3-Q2 [ 1-2-1 ] - Data sisään (2-z'1) (1-z'1) (2-z'1)2 2-z'1 (2-z'1) 2 (1-z'1)

Mutta D03 = D02(1—z 1) ja Data ulos = DOl + D03 5

Niinpä laskennan jälkeen:

Data ulos-Data sisääni ^ —] +Q1 [ ^ z—3 +Q2 [ ^ z—— ] (2-z'1)2 (2-z'1)2 2-z'1 Tämä esitys muutetaan taajuuskantaan (jälleen kerran 10 "v" on taajuusnormalisointu taitetaajuuteen): I Data ulos , _ y/13-12cos (πνΤ 1 Data sisään1 5-4cos(7tv) • | Data ulos , 2-2cos (πν) , .1 Q1 5-4cos (πν) • · » | Data uios |_ 2-2οο8(πν) ·.· 1 Q2 ' y5-4cos (πν) * 1 » 2 ‘119 Tässä tapauksessa ylipäästörajataajuus on likimain • » > -» 3 ’ samalla taajuudella kuin yhden akun tapauksessa, mutta yli- ··· päästötaajuusvaste kvantisointikohinalle on 40 db/dekadi.

; : Tämä salli vaihelukitulle silmukalle suuremman taajuuskais tan, toisin sanoen sallii murto-osajärjestelmän toimia alhai-*2p semmalla taajuudella kuin yhden akun tapauksessa, kuitenkin 1 säilyttäen halutun kohinavaimennuksen.

9 108381

Akkujen lukumäärää voidaan teoreettisesti kasvattaa mihin tahansa haluttuun määrään saakka. Kvantisointikohinan ylipäästökäyrän jyrkkyys tulee olemaan akkujen lukumäärä kertaa 20 db/dekaadi. Akut "uudelleenyhdistetään" kuten on 5 esitetty "Pascalin kolmiomenetelmässä" joka on kuvattu US patentissa 4,609,881. Yleisesti korkeamman kertaluvun akut yhdistetään kuten (l-z'1)Cn’1>.

Edellä kuvatut järjestelmät edellyttävät että datan tulee aaltoilla kaikkien akkujen läpi yhdellä kellopulssilla. 10 Korkeamman kertaluvun järjestelmissä tämä vaatimus rajoittaa maksimikellotaajuutta ja näin rajoittaa saavutettavissa olevaa kohinan vaimennusta. Syy tähän rajoitukseen on se, että kunkin akun kulkuaikaviive lisääntyy kunnes data ei voi aaltoilla läpi järjestelmän yhden kellopulssin aikana. Lisäk-15 si, vaikka käytettäisiin monia akkuja, jäännöskohinaelementti säilyy, joka voi aiheuttaa paljon virhesignaaleja joissakin sovelluksissa.

Keksinnön yhteenveto 20 N-murto-osasyntetisaattori, jossa on lukittu akku, jossa syntetisaattorissa on vähennetty jäännösvirhe, hyväksyy digitaalisen numeron valitsemaan ohjattavissa olevan oskil-: laattorin ulostulon signaalitaajuuden. Ulostulosignaalitaa- '25 juus on taajuus jaettuna muuttujajakajaisella jakolaitteella, • ; jota ohjataan lukittuakkuisen piirin ylivuotosignaaleilla ja • · *·.*·· ohjaussignaalilla, joka suodatetaan silmukkasuodattimella, ja : syötetään säädettävään oskillaattoriin. Digitaalinumeroon liittyvä ensimmäinen lukittu ulostulosignaali muodostetaan ja ;‘.3f0 muodostetaan toinen lukittu ulostulosignaali, joka on integer*. raali ensimmäisestä ulostulosignaalista. Ensimmäinen lukittu • ulostulosignaali ja toinen lukittu ulostulosignaali yhdiste- * tään jäännösvirhekorjaussignaalin muodostamiseksi. Jäännös- virhesignaali yhdistetään sitten silmukkasuotimeen.

Kuvioiden lyhyt kuvaus 35 10 108381

Kuvio 1 on lohkokaavio ensimmäisen kertaluvun N-murto-osasyntetisaattorista.

Kuvio 2 on Z-muunnoskuvio, joka vastaa kuvion l digitaalista piiriä.

5 Kuvio 3 on lohkokaavio korkean kertaluvun aaltoi levasta N-murto-osasyntetisaattorista.

Kuvio 4 on Z-muunnoskuvio, joka vastaa digitaalipiiriä, jossa on toisen asteen aaltoileva akku.

Kuvio 5 on lohkokaavio radiolähetin/vastaanotti-10 mesta, joka voi käyttää keksintöä.

Kuvio 6 on lohkokaavio keksinnön mukaisesta N-murto-osasyntetisoijasta, jossa on monta lukittua akkua.

Kuvio 7 on lohkokaavio yksityiskohta viiveen lisäävästä tai aaltoilevasta akkurakenteesta.

15 Kuvio 8 on lohkokaavioyksityiskohta viivettä li- säämättömästä tai lukitusta akkurakenteesta, jota voidaan käyttää keksinnössä.

Kuvio 9 esittää Z-muunnoskuvan, joka vastaa kuvion 8 lukittua akkua.

20 Kuvio 10 on Z-muunnoskuvio, joka vastaa keksinnön mukaista kolmen akun järjestelmää.

Kuvio 11 esittää digitaalisen piirin aiheuttamaa , . sisäänmenevän datan vaimennusta ja kvantisointikohinan ter mejä kolmen akun järjestelmässä, jossa sisäänmenevä data ei 2i5 vääristy korkeilla taajuuksilla.

‘ ‘ Kuvio 12 on lohkokaavio keksinnön mukaisesta N- « « *.*· murto-osasyntetisoij asta, jossa digitaalinen korjaustermi • #♦ :: J derivoidaan ja sovitetaan vaiheilmaisimen ulostuloon analo gisen derivointipiirin läpi.

.*•30 Kuvio 13 on vaihtoehtoinen suoritusmuoto keksinnön • · * • « mukaisesta N-murto-osasyntetisaattorista, jossa digitaalinen korjaustermi derivoidaan ja sovitetaan vaiheilmaisimen ulos- • » · tuloon digitaalisen derivointipiirin läpi.

I * · : 3;5 Edullisen suoritusmuodon yksityiskohtainen kuvaus

Kuviossa 5 on esitetty peruslohkokaavio radiolähe- 108381 11 tin/vastaanottimesta, joka voi käyttää keksintöä. Tälläinen radiolähetin/vastaanotin on edullisesti digitaalinen ra-diolähetin/vastaanotin, joka on käytettävissä digitaalisessa radiopuhelinjärjestelmässä. Syntetisaattorin 503 ulostuloa 5 käyttävät sekä vastaanotin 505 että lähetin 507 muodostamaan paikallisoskillaattorin ja vastaavasti lähetyssignaalin. Lähettimen ohjaustoiminnot, kuten toimintataajuuden kanava hoidetaan ohjauslogiikan 509 toiminnoilla ja syötetään N-murto-osasyntetisaattorin ensimmäiseen akkuun osoittajadata-10 na.

Kuviossa 6 on esitetty N-murto-osasyntetisoija, jossa on useita lukittuja akkuja. Taajuussyntetisaattori käyttää hyväkseen jänniteohjattua oskillaattoria VCO 101, joka muodostaa halutun ulostulotaajuuden fQ, ja samoin syöttää 15 säädettävän digitaalisen taajuusjakolaitepiirin 103 sisäänme- noa. Muuttuvataajuisen jakolaitteen 103 ulostulo syöttää vaihekomparaattoripiirin 105 yhtä sisäänmenoa, jonka toista sisäänmenoa syötetään vertailuoskillaattorista 107. Vaihe-komparaattorin 105 ulostuloa suodataan ulkoa tulevien ko-20 hinakomponenttien poistamiseksi silmukkasuodattimella 109.

Silmukkasuodattimen 109 ulostulo syötetään sitten takaisin VCO: n 101 ohjaussisäänmenoon siten että VCO 101 säätää ' ulostulotaajuutensa f0 yhtä suureksi kuin vertailuoskillaat- i torin taajuus kerrottuna taajuus jakolaitteen 103 digitaali- 25: sella jakosuhteella.

·.··; Edullisessa suoritusmuodossa taajuus jakolaitteen 103 i\{ jakosuhdetta, N, muutetaan toistuvissa jaksoissa siten, että » · VCO:n 101 ulostulotaaj uus f0 voidaan säätää taajuusaskelissa, » jotka ovat yhtä suuria vertailuoskillaattorin 107 taajuuden 30. murto-osien kanssa. Tämä toistuva jakso muodostetaan moniak-♦ · · *..* kuisella digitaalipiirillä 611. Neliakkuinen digitaalinen • · « *\* piiri on esitetty kuviossa 6.

♦ *** Taajuussiirtymää vastaava osoittajatieto, joka voi ; : sisältää modulointitietoa, syötetään (ei esitetystä) taa- ?5 juusvalintapiiristä ja syötetään akun 615 ensimmäiseen sum- maimeen 113. Ensimmäisen akun 615 dataulostulo on takaisin-kytkentälogiikan 117 ulostulossa, komparaattorin 115 muok- 12 108381 kauksen jälkeen. Tämä dataulostulo on käytettävissä kun taajuusjakolaitteesta 103 tuleva kellosignaali on kellottanut akun 615. Tämän keksinnön tärkeä piirre on se, että yhdestä akusta seuraavaan siirretty data siirretään vain seuraavaan 5 akkuun jonona yhden kellojakson aikana, jolloin vältetään ongelma, jossa datan tulisi aaltoilla kaikkien akkujen läpi yhden kellopulssin aikana. Kutakin akkua ensimmäisen akun jälkeen syötetään kertaluvultaan seuraavaksi alemmalla akulla. Kukin akku toteuttaa yhtä kertaluokkaa alemman akun 10 sisällön digitaalisen intergroinnin. Ensimmäinen akku 615 muodostaa sisäänsyötetyn osoittajatiedon digitaalisen in-tergaalin. Toinen akku 617 muodostaa syötetyn osoittajatiedon kaksoisintegraalin, kolmas akku 619 muodostaa kol-moisintegraalin sisäänsyötetystä osoittajatiedosta ja neljäs 15 akku 621 muodostaa nelinkertaisen integraalin sisäänsyötetys tä osoittajatiedosta.

Kunkin akun ulostulo on muisti- tai ylivuotoulos-tulo. Ensimmäisen akun 615 osalta tämä ulostulo osoittaa, että VC0:n 101 ulostulotaajuus f0 on saavuttanut 360 asteen 20 vaihe-eron vertailuoskillaattorin 107 signaaliulostulon taa juuteen nähden. Tämän korjaamiseksi taajuusjakolaitteen 103 jakosuhdetta kasvatetaan yhdellä kokonaisluvulla seuraavan kellopulssin ajaksi ja akun 615 sisältöä vähennetään sen ‘ määrällä. Tämä toimenpide poistaa tehokkaasti yhden jakson 2'5' ulostulotaajuudesta f0 vaiheilmaisimen 105 sisäänmenossa ja * · näin johtaa 360 asteen vaihekorjaukseen VC0:n 101 ulostu- • « !/·· lossa. Tämä korjaus tapahtuu vain kohdassa, jossa ulostulo- ;T: taajuus f0 saavuttaa 360 asteen vaihe-eron ilman silmuk- kasuodinta 109. Tämä tilanne aiheuttaa saha-aalto-tyyppisen .3j0: aaltomuodon vaiheilmaisimen 105 ulostulossa, joka tulee sit- ten suodattaa silmukkasuotimella 109. Saha-aaltomuodon kes- • · · *· kimääräinen arvo on oikea ohjaussignaali valitsemaan taa- juuksia, jotka erotetaan murto-osalisäyksin vertailutaajuu-: ' desta vertailuoskillaattorin 107 ulostulosta.

35. Ensimmäisen akun 615 sisältö edustaa kuitenkin välivaihevirhettä. Korkeamman kertaluvun akut ovat mukana käsitelläkseen ensimmäisen akun 615 sisältöä järjestääkseen 108381 13 välikorjauksia vaihevirheeseen sillä lopputuloksella, että saha-aaltomuoto voidaan osittaisjakaa taajuudessa, jolloin saadaan alhaisempi kohinaulostulo alkuperäisen saha-aaltomuodon perustaajuudella.

5 Korkeamman kertaluvun akkujen ulostulot syötetään digitaalisten viivepiirien (623, 625, 627 ja vastaavasti 629), jotka muodostavat ylivuotoulostulojen derivaattoja. Koska nämä akkujen ylivuotoulostulot ovat digitaalisia integraaleja osoittaja datasisäänmenosta, lopputuloksena saadaan 10 korkeamman kertaluvun korjaukset haluttuun vaiheeseen.

Esimerkiksi toisen akun 617 ylivuotoulostulo syötetään digitaaliseen viivepiiriin 625, jossa se viivästyy perinteisillä viive-elementeillä 631, 632 ja 633 ennen signaalin syöttämistä perinteiseen digitaaliseen summaimeen 635. 15 Summaimessa 635 toisen akun 617 viivästetty ulostulo summa taan sen aikaisempaan negatiiviseen arvoon, joka saadaan perinteisen viive-elementin 637 ulostulosta. Tämä on digitaalisesti tarkasteltuna ensimmäinen derivaatta. Koska toisen akun 617 ulostulo on sisäänsyötetyn osoittajatiedon toinen 20 integraali, nettoulostulo tästä järjestelystä on murto-osa-taajuussiirtymän toisen asteen vaihekorjaus. (Huomaa, että osoittajatieto on taajuussiirtymä, joka on vaiheen derivaat-ta. ) : Kolmannen akun 619 ylivuotoulostulo syötetään di- .25' gitaaliseen viivepiiriin 627, jossa sitä viivästetään viive- ' . elementeillä 639 ja 640 ja summataan sen kaksinkertaiseen . , aikaisempaan negatiiviseen arvoon ja sen toiseksi viimeiseen • « * *· *· arvoon. Nämä aikaisemmat arvot saadaan viive-elementtien 641 • * · * * * V * ja 643 ulostuloista. Tämä vastaa toisen asteen digitaalista 30 derivaattaa. Koska kolmannen akun 619 ulostulo edustaa osoit- • · ·.**: tajatiedon kolmatta integraalia, kokonaisvaituksena saadaan kolmannen kertaluokan korjaus murto-osa-taajuussiirtymän vaiheeseen.

Lukitun akun 621 digitaalinen viivepiiri 629 kä-35 sittää kolme viive-elementtiä (651, 653 ja 655), jotka ovat ' 1 ·’ · kytkettynä summaimeen 635 tavalla, jolla saadaan kolme de- ; ; rivaattoria.

14 108381 Tämä tekniikka voidaan toteuttaa käyttämällä haluttua määrää korjauksia lisäämällä akkuosia digitaalipiiriin 611. Kunkin jakson summauksen vakiot vastaavat tekijää ex-ponentti-termissä (l-z’1)x, jossa X on tarkastelun alla olevan 5 akun kertaluku. On myös mahdollista esittää muita kertoimia, joissa kerrointen summa on yksi ensimmäiselle ja nolla kaikille korkeamman kertaluvun akuille. Kuitenkin, mikä tahansa edellä esitetystä poikkeava kerrointen valinta johtaa ei-optimaaliseen kohinanvaimennus-suorituskykyyn. Viive-ele-10 menttien lukumäärä ensimmäisessä viivepiirissä 623 (toisin sanoen viive-elementit 645, 646, 647 ja 649 edullisessa suoritusmuodossa) on yhtä suuri kuin akkujen lukumäärä koko j ärj estelmässä.

Kuviossa 7 on esitetty lohkokaavio aaltoilevasta 15 akusta. Mikäli useita tällaisia akkuja porrastetaan kuten on kuviossa 3 esitetty, siten että yhden dataulostulo syötetään seuraavan datasisäänmenoon, lopputuloksena saataisiin piiri, jossa olisi ryhmä porrastettuja summaimia, joiden syvyys on yhtä suuri kuin akkujen lukumäärä. Tällainen järjestely 20 vaatisi asetteluajan, joka on yhtä suuri kuin yhden akun summausprosessin viive kertaa akkujen lukumäärä. Mikäli halutaan korkean kertaluvun vaihekorjausta, vaaditaan suuri määrä akkuja ja vastaavasti tätä seuraa maksimitoimintataa- : : ; juuden lasku.

2o Edullisessa suoritusmuodossa käytetään kuvion 8 mukaista lukittujen akkujen sovitelmaa akuille 615, 617, 619 ja 621. Kunkin akun dataulosmenosignaali 801 otetaan lukittu- * * .*:·. na ulostulona perinteisestä lukkopiiristä 803. Tällaisten akkujen porrastuksella on vain yksi summainviive kunkin ^.^0 kellopulssin aikana (joka syötetään lohkon 805 kautta lukko- * ♦ · *..* piiriin 803) koska lukko 803 erottaa tähän liittyvän summai- • · · \ men 807. Tämän järjestelyn lopputuloksena jokaisen akun i _*:· ylivuotoulostulosarj a summaimesta 807 viivästyy yhdellä kellopulssijaksolla seuraavaksi alemman kertaluvun akun '3^5 ulostulosta.

Viitaten jälleen kuvion 6 neljän akun mukaiseen ‘ järjestelmään esimerkiksi neljänen akun 621 ylivuotoulostu- 15 108381 lojono, joka syötetään digitaaliseen piiriin 629, viivästetään kolme kellojaksoa ensimmäisen akun 615 ulostulojonosta, kolmannen akun 619 ylivuotoulostulojonoa viivästetään kaksi jaksoa ensimmäisen akun 615 ylivuotoulostulojonosta, ja 5 toisen akun 617 ylivuotoulostulo jonoa viivästetään yksi jakso ensimmäisen akun 615 ylivuotoulostulojonosta. Näiden jonojen tasaamiseksi ajallisesti ensimmäisen akun 615 ulostuloa viivästetään kolme kertaa viive-elementeissä 645, 647 ja 649, toisen akun 617 ulostuloa viivästetään kahdesti viive-ele-10 menteissä 631 ja 633, ja kolmannen akun 619 ulostuloa viiväs tetään kerran viive-elementissä 639. Lisäksi viive-elementit 646, 632 ja 640 summataan alemman kertaluvun akkuihin suoran taajuusvasteen saavuttamikseksi sisäänmenodatalle ja sellaisen jäännöskohinatermin saavuttamiseksi, joka voidaan helpos-15 ti uudelleen muodostaa digitaalisessa muodossa digitaali- analogia muutosta varten ja syötettäväksi silmukkasuotimeen. Kaikki muut viiveet liittyvät digitaalisiin derivointiproses-seihin.

Toiminnan nopeustarpeen kuvaamiseksi on kuviossa 9 20 on esitetty lukittujen akkujen ja näihin liittyvän digitaa lisen viivepiirin vastaava malli 900, joka soveltuu digitaalipiirin kohinasuorituskyvyn analysointiin. Tämä malli, : ; joka perustuu perinteiseen Z-muunnostoriaan, edustaa luki-' ; tusoperaatiota digitaalisena viive- tai z"1 vahvistuslohkona ,;25 901. Akun summainta edustaa viivelohkon 901 yhteydessä oleva summainlohko 903. Ulommassa silmukassa käytetään toista • · . summainlohkoa 905 edustamaan akun sisällön vähennystä, mikä • «· tapahtuu aina kun akussa tapahtuu ylivuoto. Lopuksi kolmatta • ♦ · summainlohkoa 907 käytetään edustamaan vaihevirheen 30 kvantisoinnin aiheuttamaa kohinaa.

• * *. *: Tälle akkurakenteelle voidaan määrittää kaksi • · · · siirtofunktiota: * . -1 , -1

Ylivuotoulostulo = z * Data sisään + (1-z )Q

1 .-1.-1 35 Data ulos = Seuraava Data sisään = z *Data sisään - z *Q

Kuvion 6 akkuja vastaavat esittävät neljä lukittua ! 08381 16 akkua näihin liittyvine viivepiireineen on esitetty kuvion 10 Z-muunnoskuviossa. Jokaisen korkeamman kertaluvun ylivuoto-ulostulo johdetaan läpi vastaavan lukumäärän digitaalisia derivaattoreita ja yhdistetään sitten yhteisessä summaimessa 5 1001. Kunkin alemman kertaluvun akun ulostuloa viivästetään kaikkien jonojen samanaikaistamikseksi. Tämän järjestelmän kokonaissiirtofunktio voidaan esittää seuraavasti: DO = z‘4DI+(1-z'1)4Q4 10 Tämä esitys voidaan muuttaa takaisin taajuuskantaan korvauksella eJ1tv = z. Tämä johtaa seuraavaan esitykseen DO:lie. (Huomaa, että tämä on termi termiltä tehty määräesi-tys).

DO=DI+ ( 2-2COS7TV)2Q4 15

Yllä olevan esityksen v on taajuus normalisoituna taitetaajuuteen. Taitetaajuus on yhtä suuri kuin puolet akun to imintake1lotaaj uudesta.

Kuvion 11 mukainen käyrä taajuuden suhteesta vai-20 mennukseen kuvaa tämän esityksen kunkin termin ulostuloa.

Huomaa että DI (tai data sisään) siirtyy ilman säröä datan ulosmenoon (DO) ja kukin kvantisointikohinatermi (Q) on : : ylipääästösuodatettu. Ylipäästötermin jyrkkyys on 60 db/de- * kadi ja ylipäästön rajataajuus on likimain puolet taitetaa- 2 S· ‘; j uudesta.

Kuviosta 11 voidaan tulkita kaksi lopputulosta.

.·. : Ennen kaikkea toivottu taajuussiirtymädata läpäisee digi- I./ taalisen piirin ilman säröä. Toiseksi voidaan nähdä, että jokaista lisättyä akkua kohden digitaalipiirin kohinavai- 3Q , mennus matalilla taajuuksilla paranee, koska kvantisointi- *· '· kohinan ylipäästökäyrän jyrkkyys tulee olemaan 20 kertaa • · · • * * *. ' akkujen lukumäärä desibeleissä dekaadia kohden. Lisäksi ··· digitaalipiiriä tulee käyttää niin korkealla taajuudella kuin mahdollista, jotta ylipäästörajataajuus tulee olemaan niin 35'. korkealla taajuudella kuin mahdollista. Mikäli matalataajui-nen kohina vaimennetaan digitaalipiirissä kunnollisesti, : ·* syntetisaattorin kokonaisjärjestelmä voidaan tehdä matalako- 108381 17 liinaiseksi, koska digitaalipiirin syöttämä vaihelukittu silmukka on alipäästöpiiri, joka vaimentaa kaikki korkeataa-juiset jäännöskohinakomponentit, joita ei ole vaimennettu digitaalipiirissä.

5 Huomaa että aiemmin esitetyssä määrittelyssä DO:lie ainoa kohinatermi, joka meni ulostuloon saakka, aiheutui korkeimman kertaluvun akusta. Tämän kohinatermin yksinkertaisen muodon vuoksi ja nyt mahdollista muodostaa tämä kohinatermi digitaalisessa muodossa käsittelemällä kahden 10 korkeimman kertaluvun akkujen sisältöä.

Yleisesti N:nen kertaluvun järjestelmän yli-vuotoulostulojono voidaan johtaa Z-muunnosmalliksi seuraavasti : do=z'mdi+(i-z'Vqn 15

Minkä tahansa akun sisältö voidaan johtaa seuraavasti :

DI(X)=z *DI-z xQl-z (x’1)Q2-z <x’2)Q3-. . .-z"1QX

20 Missä X on akkujen kertaluku.

Mikäli tämän akun sisältö vähennetään seuraavaksi alemman kertaluvun akusta saadaan seuraava termi:

. ; DI(X)-z'1DI(X-1)=-z'’qX

: ?.5 ;<·· Niinpä j äännösvirhetermi voidaan uudelleen muodostaa .*. : digitaaliseen muotoon vähentämällä toiseksi korkeimman kerta- .·:·. luvun akun viivästetty sisältö korkeimman kertaluvun akun sisällöstä ja derivoimalla lopputulos N-l kertaa.

.30 Kuvio 12 on lohkokaavio kuvion 6 mukaisesta neljän « « * akun mukaisesta järjestelmästä, jossa toiseksi korkeimman *·* * kertaluvun akun 619 sisältöä käytetään jäännöskohinatermin ·:* vähentämiseen silmukkasuotimessa 109. Lukitun akun 619 si- sältöä viivästetään kerran viive-elementissä 1203 ja tämän 35 jälkeen vähennetään korkeimman kertaluvun lukitun akun 621 sisällöstä perinteisellä summausfunktiolla 1205. Tämä johtaa ’ · , . -1 termiin, 3oka vastaa termiä -z Q4 summannen 1205 ulostulossa.

18 108381

Viivepiiri 1207 ja summain 1209 muodostavat digitaalisen derivointipiirin. Summaimen 1209 ulostulo tulee olemaan -z 1(1 -z^)Q.A. Viivepiiri 1211 ja summain 1213 muodostavat toisen digitaalisen derivointipiirin. Summaimen 1213 ulostulo tulee -1 -1 2 5 olemaan -z (1 -z ) Q4. Perinteinen digitaali-analogiamuunnin 1215 muuntaa tämän analogiseen muotoon ja skaalaa amplitudin. Kondensaattoria 1217 käytetään analogisena derivaattoripiiri-nä digitaali/analogiamuuntimen 1215 jänniteulostulon muuttamiseksi sovellukselle sopivaksi virraksi silmukkasuotimelle 10 109, jossa vaihekomparatoorin ohjaus on virtalähde. (Virta kondensaattorin läpi on jännitteen aikaderivaatta.)

Korjaustermillä on lisäviive verrattuna datan ulostulotiehen. Tämä viive kompensoidaan summaamalla lisä-viive 1219 datan ulostulotielle taajuusjakolaitteessa (+N) 15 103. Niinpä datajono taajuusjakolaitteen (+N) 103 sisään- menossa on: DO=z'5DI+z'1(1-z'Vq4 20 Koska vaiheilmaisin 105 vertaa vaihetta eikä taa juutta, signaali integroituu tehokkaasti läpäistessään vai-heilmaisimen 105. Niinpä vaihetermi vaiheilmaisimen ulostu-lossa voidaan esittää Z-muunnoskannassa seuraavasti: ···*· i z • · 35*.| : : jossa K0 on vaiheilmaisimen muunnosvahvistus.

Digitaali/analogiamuuntimen 1215 ja kondensaattorin : 1217 muodostama vaihekorj austermi voidaan esittää Z-muunnos- ♦ · kannassa seuraavasti: 30.

m Φ02 = -( Z 1 (1-z 1 )3Ad/aC)Q4 . . jossa Ad/a on digitaali/analogiamuuntimen vahvistus ja C on kondensaattorin 1217 kapasitanssi.

35 Mikäli kondensaattorin 1217 kapasitanssiarvo va- 108381 19

Iitaan yhtä suureksi kuin vaiheilmaisimen vahvistus jaettuna digitaali/analogiamuunoksen vahvistuksella saavutetaan kaikkien jäännöskohinatermien poisto.

Lisäviive-elementit 646, 632 ja 640 summataan lu-5 kittujen akkujen 615, 617, ja vastaavasti 619 ylivuotoulos- tulosignaaleihin, jotta dataulostulon kohinatermi riippuisi vain korkeimman kertaluvun akusta. Tämä sallii kohinajonon helpon uudelleenmuodostuksen käytettäväksi digitaali/analo-giamuuntimessa, joka huolehtii virheen korjauksesta silmuk-10 kasuotimen sisäänmenossa. Ilman näitä viive-elementtejä ulostulokohinatermi sisältäisi tekijöitä kaikista akuista. Korjausaaltomuodon johtaminen tällaisesta ulostulosta olisi vaikeaa.

Kuvio 13 esittää keksinnön vaihtoehtoista suori-15 tusmuotoa, jossa jäännöskohinan poisto on toteutettu käyttämättä kondensaattoria derivoivana elementtinä. Tässä suoritusmuodossa käytetään ylimääräistä viive-elementtiä 1303 ja summainta 1305 suorittamaan derivointi, joka toteuttiin kondensaattorilla kuvion 12 suoritusmuodossa. Poiston onnis-20 tumiseksi digitaalianalogia muuntimen 1215 vahvistuksen tulee olla yhtä suuri vaiheilmaisimen 105 vahvistuksen kanssa.

Edullisessa suoritusmuodossa modulointi-informaatio N-murto-osasyntetisaattorin moniakkuiseen piiriin 611 tuodaan kuutenatoista vähiten merkitsevänä bittinä kahdenkymmenen-25 neljän bitin osoittajadatasisäänmenosta lähe- ; tin/vastaanottimen ohjauslogiikasta 509. Koska keksintöä . . käyttävää lähetin/vastaanotinta voidaan tehokkaasti käyttää GSM-yleiseurooppalaisessa digitaalisessa radiopuhelinjär- * · · ·* * jestelmässä, nopeat taajuusmuutokset, modulaatio, ja alhainen 30 virhe-ja kohinataso toteutetaan N-murto-osasyntetisaatto- • · :.’*i rilla. Modulointia varten N-murto-osasyntetisaattori käyttää · hakutaulukkoa muuttamaan datavirtaa lähetettäväksi taajuus- siirtyminä N-murto-osasyntisaattorille. syntetisaattorin *· silmukkaosa on säädetty seuraamaan sisäänmenodatavirran 35 mukaisesti välittömästi taajuussiirtymää, jota GMSK moduloitu signaali vaatii. Tämä voi olla siirtymätaajuudella tai suoraan päätaajuudella.

20 108381

Lukittu akkuinen N-murto-osasyntetisaattorijärjestelmä toimii suurten akkujen kanssa eliminoimaan vir-hesignaaleja, toimittamaan digitaali/analogiamuunnoksen yksittäisten virhesignaalien vähentämiseksi ja toimittamaan 5 suoran digitaalisen modulaation vaihelukitulle silmukalle.

GSM-järjestelmässä data taajuus on 270,83333 kb jolloin BT tulo on 0,3. Tästä seuraa taajuus, joka on noin 81 kHz, jonka täytyy läpäistä modulaationa vaihelukittu silmukka alhaisella säröllä.

10 GMSK-signaalin todelliset taajuussiirtymäkomponentit vaihtelevat kymmenestä hertsistä noin seitsämäänkymmeneen kilohertsiin. Tämä taajuusalue määrittelee akkujen pituuden, samalla on myös välttämätöntä syntetisoida kymmentä hertsiä pienempiä askeleita. GSM-järjestelmän edullisessa suoritus-15 muodossa, jossa vertailutaajuus on 26 MHz, akun pituus on 24 bittiä, mutta minimissään sen tulee olla vähintään 22 bittiä.

Ilmeisestikin, halutut modulaatiosta aiheutuvat toivotut hetkittäiset taajuussiirtymät ovat selvästi sil-mukkasuotimen leikkaustaajuuden alapuolella. Niinpä taa-20 juussyntetisoijasilmukka ei vaimenna mitään modulaation aiheuttamia perustaaj uuden "kanavointi,,-virhesignaaleja. Moniakkuisessa järjestelmässä tämä ongelma on kuitenkin ·' ' voitettu.

: On mahdollista ja suositeltavaa kasvattaa murto- ;.;2:5 ositusta (nimittäjän arvoa jaon murto-osassa) siten, että kaikki virhesignaaliulostulot siirretään hyvin alhaisille :*·.· taajuuksille, jolloin yhteisvaikutus monien akkujen käyttä- * · misestä korkealla kellotaajuudella johtaa kvantisointikohinan suureen vaimennukseen murto-ositusprosessissa. Niinpä suuri .*.30 nimittäjä jakaa tehokkaasti vertailuoskillaattorin taajuuden • · · siten, että syntyvät virhesignaalit putoavat selvästi yli- • I i *. päästösuotimen kolmen desibelin rajataajuuden alapuolelle.

Monien akkujen käyttö kasvattaa ylipäästösuotimen jyrkkyyttä.

: Toimintataajuuden kasvatus siirtää ylipäästösuotimen rajataa- ,- 35 juutta ylöspäin.

Viitaten jälleen 6 lohkokaavioon N-murto-osa-syn-tetisaattorista, jossa on lukittuja akkuja, moniakkuisen N- 108381 21 murto-osa digitaalipiirin 611 ulostuloa syötetään taajuusja-kolaitteen 103 jako-ohjaussisäänmenoon. Kun piiri 611 aiheuttaa jaon kasvun yhdellä yhdessä kellojaksossa, poistaa taajuusjakolaite 103 tehokkaasti yhden ulostulopulssin VCO:n 5 101 ulostulosta. Tämä toimenpide vastaa radiaaneissa vai- hesiirtoa 2tt VC0:n 101 ulostulotaajuudessa. Tämä vaihe-ero jaetaan sitten taajuusjakolaitteessa 103 siten, että vaihe-ero vaiheilmaisimen 105 sisäänmenossa on radiaaneissa 2π jaettuna taajuusjakolaitteen 103 jakajalla. Yleisesti piiri 10 611 muodostaa ajallisesti vaihtuvan jakosuhteen. Niinpä ylei sessä tapauksessa vaiheilmaisimen 105 sisäänmeno voidaan esittää seuraavasti: •4 e (*> 15 Missä: NL on nimellis-silmukkajakosuhde c(n) on digitaalisen jonon Fourier komponentti sii-rtymätaajuudella ja: 1/s tuodaan muuttamaan taajuus vaiheeksi 20 Digitaalijonon Fourier-komponentit lasketaan seu raavasti: * * * · · AV-l ; ; c(n)=^TeU) [cos(-^)-j Sin(i5i)] > · · • · » . . jossa: N on pisteiden kokonaislukumäärä jonon yh- * »« 1.2¾ dessä jaksossa • · * \ θ(ΐ) on digitaalisen jonon ajallinen aaltomuoto *p i on aikakomponentti ja: n on taajuuskomponentti Läpäistyään vaiheilmaisimen 105 signaali syötetään silmukkasuotimen 109 .30 sisäänmenoon. Silmukkasuotimen 109 ulostulo syöttää VC0:n 101 ' ’ ohjaussisäänmenoa. VCO:n 101 sisäänmenon ohjausvirhejännit- ! 08381 22 teen suuruus esitetään seuraavasti: _2IIKjc(fl) llF(o) I θ" jossa: on vaiheilmaisimen muunnosvahvistus 5 ja:l F(ω)Ι on suodatinvasteen suuruus siirtymätaa- juudella Tämä ohjausjännite aiheuttaa VCO:n 101 ulostuloon seuraavan virhekomponentin: 10 fVixhe(t) =--πζ*Κν\ F(u>) | |c(n) |cos(<aa£) jossa:um on digitaalijakson virhetaajuuskomponentti ja: Ky on säädettävän oskillaattorin muunnosvanvis- tus.

15

Vaihelukitun silmukan takaisinkytkentäluonne korjaa : tämän siten, että virhekomponentti tulee olemaan seuraava: * ’ 2nf*Kv\F(u>) 1 |c(n) |cos (ω^,ί) f ( ^ - nl_ virte ,.,^^(0)1

• · · _L

• · • * » • * · .·;2.0 Pienille virhekomponenteille virhetaso voidaan • · * likiarvoistaa arvona 0/2, jossa β on ylläjohdettua taajuutta * · * . vastaava vaihe.

β =jfvirhe(Vdt 108381 23 virhetasoja voidaan täten arvioida seuraavasti: \\c(n) | β.

2 1 + Vvl£^I

matalille taajuuksille F(w) -*» ja wm -+0. Virhetaso 5 voidaan likiarvoistaa seuraavasti: -|=2π|c(n) |

Niinpä mikäli moniakkuisen digitaalipiirin 611 Fourier-komponentit ovat siten muodostuneet, että kaikki 10 virhekomponentit ovat arvoltaan pieniä, tällöin vaihelukitun silmukan ulostulo sisältää myös pieniä virhearvoja. Piiri 611 käyttäytyy kvantisointikohinalle ylipäästösuotimena. Kasvattamalla murto-ositusta hyvin suureen lukumäärään, sijoittuvat kaikki virhesignaalit taajuussiirtymille, jossa murto-osajak-15 sogeneraattori vaimentaa virhetasot vaihelukitun silmukan kohinatason alapuolelle. Ohitettuaan vaihelukitun silmukan : ulostulon, virhesignaalit säilyvät yhä tasolla, jonka murto- jaksogeneraattori on määritellyt.

Edullisessa suoritusmuodossa vaiheilmaisin toimii :*2tCf vertailuoskillaattorin 107 toimittamalla 26 MHz:n taajuudella * * .... 24 ja murto-ositus toimii suurella numerolla. (2 = 16 777 216).

N-murto-osan virhesignaalit tapahtuvat 1,54972 hertsin har- • % ; moonisilla ja aliharmoonisilla. Koska vertailutaajuus on hyvin korkealla taajuudella, moniakkuisen N-murto-osa digi- « · · ’25 taalipiirin 611 ylipäästörajataajuus on noin 6,5 MHz. Niinpä a . '·' murto-osituksen synnyttämien virhesignaalien vaimennus on ; / erittäin suuri.

Virhesignaalien eliminointi käyttäen piirin 611 ylipäästöluonnetta sisältää tärkeitä etuja. Ensinnäkin kana-30 vien taajuusero on paljon pienenpi kuin pienin vaadittu taa- S 08 381 24 juusaskel matalasäröistä modulaatiota varten. Toiseksi sil-mukkakaistanleveys on erittäin laaja, koska vaimennuksen tarvitsevia, vaihelukitun silmukan kohinatason ylittäviä erillisiä virhesignaalia ei ole. (Lukuun ottamatta virhettä 5 varsinaisen taajuuden kohdalla, joka on 26 MHz). Edullisessa suoritusmuodossa avoimen silmukan yksikkövahvistus taajuudella 400 kHz aiheuttaa 5 asteen huippuarvo- ja 3,5 asteen HMS-vaihevirheen GMSK signaaliin. Tämä on järkevä tulos, kun GSM-määrittelyissä määritellään 20 astetta huippuarvoa ja 5 10 astetta RMS:ää. 3,5 asteen RMS arvo on hyvin luotettava, koska se on määritelty laajalla silmukkakaistaleveydellä.

Voi muodostua ongelmia sellaisissa järjestelmissä, jotka on suunniteltu niin suurelle murto-ositukselle, että jotkut kanavasiirtymät aiheuttaisivat yhteisen tekijän 15 osoittajalle ja nimittäjälle. Tämä aiheuttaisi tehokkaan mur to-osituksen, joka olisi toivottua alhaisempi ja yksittäiset virhesignaalit ilmestyisivät uudelleen. Tämä tilanne voidaan välttää asettamalla akun vähiten merkitsevä bitti. Esimerkkinä arvioidaan yllä olevaa tilannetta, jossa kanava vaatii 20 1/4 murto-osan siirtymää. Tämä aiheuttaisi virheellisiä ulostuloja 6,5 MHz harmoonisilla ja aliharmoonisilla. Mikäli vähiten merkitsevä bitti asetetaan tulee murto-ositukseksi 4 ·' ' 194 305/16 777 216, joka siirtää virhesignaalit takaisin 1 : hertsin alueelle. Tämä aiheuttaa pienen taajuusvirheen, mutta •.25 useissa tapauksissa tälläinen virhe on merkityksetön. Toinen keino korkean murto-osituksen varmistamiseksi on muodostaa akkuihin alussa pieni siirtymä numerolla tai numeroiden • · .‘j*. ryhmällä, ja sitten syöttää sisään haluttu taajuustieto. Tämä alkusiirtymä aiheuttaa kahden tai useamman sisäisen akun .•3Q sisältävän N-murto-osa akun muodostamaan virhekuvion, joka * · · !..* vastaa sen koko akkupituutta lähes mille tahansa sisäänsyöte-• « · tyn datan arvolle. Moniakkuisessa järjestelmässä pohjabitin .tai (bittien) alkusiirtymä aiheuttaa oleellisen satunnaisen • / kuvion, joka käyttää hyväkseen siirtymädataa. Tämä menetelmä . 35. ei aiheuta taajuusvirhettä, koska alkusiirtymä poistetaan kun dataa syötetään järjestelmään. Huomaa, ettei tämä menetelmä toimi yhden akun järjestelmässä, koska yhden akun järjestel- 108381 25 mässä aaltomuoto vastaa yksinkertaista saha-aaltoa, joka palautuu samaan aaltomuotoon riippumatta alkuperäisestä siirtymästä. Monien akkujen tapauksessa siirtymä muodostaa useita kuvioita, jotka vuorovaikuttavat muodostaen hyvin 5 pitkiä aikajaksoja, joilla on taajuudeltaan verrattain alhaiset spektrikomponentit, jotka vaimennetaan digitaalisessa piirissä 111.

Niinpä tässä n:nnen kertaluvun N-murto-osajärjestelmässä akut voidaan "lukita", jolloin saadaan synkronoitu 10 järjestelmä, jossa datan ei tarvitse aaltoilla useamman kuin yhden akun läpi yhdessä kellopulssissa. Ensimmäisen, tai alhaisimman kertaluvun akun ulostulo muuttuvalle silmukkaja-kajalle viivästetään n kelloyksikköä, seuraavaksi alhaisimman kertaluvun akkua viivästetään n-1 kellojaksoa ja näin kunnes ' 15 toiseksi viimeistä akkua viivästetään kaksi kelloyksikköä ja viimeistä tai korkeimman kertaluvun akkua ei viivästetä lainkaan. Tämä yhdenmukaistaa aikajonot ja mahdollistaa lukitsemattoman j ärj estelmän kohinasuorituskyvyn.

Järjestelmän synkronisen luonteen vuoksi se voi 20 toimia korkeammilla taajuuksilla ja sallii vaihelukitun silmukan suuremman kaistaleveyden. Tämä sallii nopeammat lukitusajät ja laajakaistaisen digitaalisen modulaation murto-osajakajan läpi (tai analogisen modulaation vertai-luoskillaattorin sisäänmenosta vaiheilmaisimeen) samalla kun >25' säilytetään erinomainen ja ennustettavissa oleva virhe- suorituskyky. Jäljelle jäävän virheen digitaalinen esitys saadaan muodossa, jota voidaan käyttää digitaali/analo- • « giamuunnosjärjestelmässä. Tämän muunnoksen analoginen ulostulo syötetään vaiheilmaisimen ulostuloon poistamaan kaikki 30 < jäännöskohina.

• *« # · · • · · * • · ·

Claims (17)

26 108381

1. Lukitut akut sisältävä N-murto-osasyntetisaat-tori, jolla on vähennetty jäännösvirhe ja joka hyväksyy 5 digitaalinumeron valitsemaan ohjattavan oskillaattorin (101) ulostulosignaalitaajuuden jakamalla ulostulosignaalitaajuu-den muuttuvajakajäisellä jakolaitteella (103), joka ohjataan lukittuja akkuja sisältävien piirien ylivuotoulostulosignaa-leilla signaalin muodostamiseksi, joka suodatetaan silmuk-10 kasuotimella (109), tunnettu siitä, että lukittuja akkuja sisältävä N-murto-osasyntetisaattori käsittää: elimet (615) ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin muodostamiseksi, joka on integraali digitaalisesta numerosta; 15 elimet (617) toisen lukitun ulostulosignaalin muodostamiseksi, joka on integraali mainitusta ensimmäisestä lukitusta ulostulosignaalista; elimet (623, 625) mainitun ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin ja toisen mainitun lukitun ulostulo-20 signaalin yhdistämiseksi jäännösvirhekorjaussignaalin • S · muodostamiseksi; ja : elimet (635) mainitun jäännösvirhekorjaussignaalin ;’j': kytkemiseksi silmukkasuotimeen (109) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lukittuja akkuja ; 2 5 sisältävä N-murto-osasyntetisaattori, tunnettu • · · siitä, että elimet kytkemiseksi sisältävät lisäksi elimet * * » » · · * jäännösvirheohjaussignaalin derivoimiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lukittuja akkuja * · sisältävä N-murto-osasyntetisaattori, tunnettu * · · 30 siitä, että elimet yhdistämiseksi lisäksi käsittävät elimet . .·. ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin viivästämiseksi.

• ♦ · ♦ · · .···. 4. N-murto-osasyntetisaattori, jolla on vähennetty • · *·* jäännösvirhe ja joka hyväksyy monibittisen digitaalisen v ’ numeron valitsemaan ohjelmoitavan oskillaattorin (101) 35 ulostulosignaalitaajuuden ja joka jakaa ulostulo- 27 108381 signaalitaajuuden silmukkajakajalla (103), jolla silmukkajakajalla on muuttuva jakaja, jota ohjataan ohjaussisäänmenosignaalilla sellaisen signaalin muodostamiseksi, jota verrataan vertailusignaaliin, joka 5 lopputulostakaisinkytkentäsignaali suodatetaan silmuk- kasuotimella (109), t unn e t t u siitä, että N-murto-osasyntetisaattori käsittää: elimet kellosignaalin muodostamiseksi; 10 elimet (615) ainakin ensimmäisen integraalin johtamiseksi digitaalinumerosta ja ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin ja ensimmäisen ylivuoto-ulostulosignaalin muodostamiseksi kellopulssin ensimmäisellä länsäolohetkellä'; elimet (617) ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin 15 integroimiseksi ja toisen ylivuotoulostulosignaalin ja toi sen lukitun ulostulosignaalin muodostamiseksi mainitun kellosignaalin toisella läsnäolohetkellä; elimet (623) mainitun ensimmäisen ylivuotoulostulosignaalin viivästämiseksi mainitun kellosignaalin kolmanteen 20 läsnäoloon saakka; V : elimet (625) mainitun toisen ylivuotosignaalin : : : derivoimiseksi; elimet (635) ohjaussisäänmenosignaalin muodosta- miseksi mainitusta ensimmäisestä viivästetystä ylivuotoulos- .·. : 25 tulosignaalista ja mainitusta derivoidusta toisesta • · « ylivuoto-ulostulosignaalista; * elimet (623, 625) ensimmäisen lukitun ulostu losignaalin ja toisen lukitun ulostulosignaalin yhdistä- * * miseksi jäännösvirhekorjaussignaalin muodostamiseksi; ja * · · ’...· 30 elimet (635) mainitun jäännösvirhekorjaussignaalin * . kytkemiseksi silmukkasuotimeen (109) .

« · · .···. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen N-murto-osasyn- • · '·’ tetisaattori, tunnettu siitä, että mainitut kytke- ·’ * miselimet käsittävät lisäksi elimet mainitun jäännösvirhe- 35 ohjaussignaalin derivoimiseksi. 28 1 08381

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen N-murto-osasyntetisaattori, tunnettu siitä, että elimet yhdistämiseksi käsittävät lisäksi elimet ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin viivästämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen N-murto-osasyn tetisaattori, tunnettu siitä, että elimet yhdistämiseksi käsittävät lisäksi elimet ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin viivästämiseksi mainitun kellosignaalin toiseen ilmestymiseen saakka.

8. Radiolähetin, joka käyttää N-murto-osasynte- tisaattoria, jolla on vähennetty jäännösvirhe ja joka hyväksyy monibittisen digitaalisen numeron valitsemaan taajuuden toimintasignaalia varten ja jakamaan ulostulosignaa-litaajuuden silmukkajakajalla (103) , joka silmukkajakaja kä- 15 sittää muuttuvan jakajan, jota ohjataan ohjaussisään-menosignaalilla sellaisen signaalin muodostamiseksi, jota verrataan vertailusignaaliin, joka lopputulostakaisinky tkentäsignaali suodatetaan silmukkasuotimella (109) , tunnettu siitä, että radiolähetin käsittää: 20 elimet kellosignaalin muodostamiseksi; elimet (615) ainakin ensimmäisen integraalin johtamiseksi digitaalinumerosta ja ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin ja ensimmäisen ylivuotoulostulosignaalin muodostamiseksi kellopulssin ensimmäisellä länsäolohetkellä; 25 elimet (617) mainitun ensimmäisen lukitun ulostulo- !..* signaalin integroimiseksi ja toisen • « « * ylivuotoulostulosignaalin ja toisen lukitun ulostulosignaalin muodostamiseksi mainitun kellosignaalin ' ‘ toisella läsnäolohetkellä; « 4 < 30 elimet (623) mainitun ensimmäisen ylivuotoulostulo- , signaalin viivästämiseksi mainitun kellosignaalin kolmanteen • · » .···. läsnäoloon saakka; • · *' elimet (625) toisen ylivuotosignaalin derivoimisek- si; V i 35 elimet (635) ohjaussisäänmenosignaalin muodosta- 29 108381 miseksi mainitusta ensimmäisestä viivästetystä ylivuoto-signaalista ja derivoidusta toisesta ylivuotoulostulo-signaalista; elimet (623, 625) ensimmäisen lukitun ulostu- 5 losignaalin ja toisen lukitun ulostulosignaalin yhdistämiseksi jäännösvirhekorjaussignaalin muodostamiseksi; elimet mainitun jäännösvirhekorjaussignaalin kytkemiseksi silmukkasuotimeen (109); ohjaussisäänmenosignaalle ja kytketylle jäännös- 10 virhesignaalille herkät elimet (101) sellaisen toimintasignaalin muodostamiseksi, jolla on vähennetty jäännösvirhe; ja elimet toimintasignaalin lähettämiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin, 15 tunnettu siitä, että kytkemiseiimet käsittävät lisäksi elimet jäännösvirheohjaussignaalin derivoimiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin, tunnettu siitä, että yhdistelyelimet käsittävät lisäksi elimet ensimmäisen lukitun ulostulosignaalin viiväs- 20 tämiseksi kellosignaalin toiseen ilmenemiseen saakka.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi elimet toimintasignaalin moduloimiseksi muuttamalla ajallisesti .. : ainakin yhtä bittiä mainitusta digitaalinumerosta.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen radiolähetin, tunnettu siitä, että muuttuvalla jakolaitteella on • · · * keskimääräinen arvo, jota edustaa kokonaisluvun ja osoittajan ja nimittäjän muodostaman suhteen summa. • < « · «

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen radiolähetin, tunnettu siitä, että mainittu muuttuvan jakolait- • * · .···. teen nimittäjä on suuri luku, siten että vertailusignaalin • ♦ '· ja mainitun nimittäjän muodostaman suhteen taajuus on paljon » t * ' pienempi kuin N-murto-osasyntetisaattorin ylipäästörajataa- ·.*·: 35 juus, jolloin toimintasignaalin virhesignaalit vaimenevat. 30 108381

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen radiolähetin, tunnet tu siitä, että se lisäksi käsittää elimet mainitun nimittäjän säilyttämiseksi useita osoittaja-arvoja varten valitsemalla ennalta määrätyn 5 tilan ainakin yhdelle mainitun digitaalinumeron biteistä.

15. Menetelmä signaalisynteesiä varten lukitut akut käsittävää N-murto-osasyntetisaattoria varten, jossa on vähennetty jäännösvirhe ja joka hyväksyy digitaalisen numeron valitsemaan ohjattavissa olevan oskillaattorin ulostulo losignaalitaajuuden jakamalla ulostulosignaalitaajuuden muuttuvajakajäisellä jakolaitteella (103), jota ohjataan lukittuja akkuja sisältävien piirin ulostulosignaaleilla sellaisen signaalin muodostamiseksi, joka suodatetaan silmuk-kasuodattimessa (109), tunnettu siitä, että 15 menetelmä käsittää menetelmävaiheet: muodostetaan ensimmäinen lukittu ulostulosignaali, joka on integraali digitaalinumerosta; muodostetaan toinen lukittu ulostulosignaali, joka on integraali mainitusta ensimmäisestä lukitusta ulostu-20 losignaalista; ' yhdistetään mainittu ensimmäinen lukittu ulostu- ' losignaali ja mainittu toinen lukittu ulostulosignaali jäännösvirhekorjaussignaalin muodostamiseksi; ja kytketään mainittu jäännösvirhekorjaussignaali 2. silmukkasuotimeen (109) .

16. Patenttivaatimuksen 16 menetelmän mukainen • · · • · · * menetelmä, tunnettu siitä että se lisäksi käsittää menetelmäaskeleen mainitun jäännösvirheohjaussignaalin de- * * rivoimiseksi. « · · *...· 30

17. Patenttivaatimuksen 16 menetelmän mukainen . .·. menetelmä, tunnettu siitä että mainittu menetelmä- * · * M ( .♦··. askel yhdistämiseksi lisäksi käsittää menetelmäaskeleen en- • · simmäisen lukitun ulostulosignaalin viivästämiseksi. 31 108381