SE463491B - Flerfasmodulator, flerfasdemodulator, modem samt system foer omvandling av ett bitfloede - Google Patents

Description

,.ß BI 203 10 15 20 25 30 MODEM FÖR TELEFONSYSTEM Uppfinningens bakgrund Föreliggande uppfinning hänför sig generellt till kommunikationssystem och avser speciellt ett modem för omvandling av ett bitflöde till en fasmodulerad mellan- frekvenssignal (MF-signal), som användes i ett RF-abonnent- telefonsystem.

Sammanfattning av uppfinningen Modemet enligt uppfinningen innefattar en modulator- sektion och en demodulatorsektion. Sändsektionen utgöres av ett system, som är inrättat att omvandla ett bit- flöde, i vilket varje givet antal successiva bitar bildar' en symbol, till en fasmodulerad MF-signal vid en förut- bestämd mellanfrekvens. Modulatorsektionen fasmodulerar varje symbol, filtrerar varje fasmodulerad symbol digitalt för att bilda en filtrerad signal, som genom omvandling till en analog signal bildar en modulationssignal, vars moduleringsfrekvens är centrerad kring en förutbestämd frekvens och avviker därifrån i överensstämmelse med den fasmodulerade symbolens värde, omvandlar den fil- trerade signalen till en analog signal för att bilda modulationssignalen och blandar modulationssignalen med en stationär signal vid en förutbestämd frekvens för att bilda en fasmodulerad MF-signal, som utgöres av en frekvensmodulerad signal (FM-signal), vilken har en mellanfrekvens som är en modulationsprodukt av mod- uleringsfrekvensen och den förutbestämda frekvensen.

Modemets demodulatorsektion innefattar ett demodu- leringssystem, som är inrättat att omvandla en mottagen fasmodulerad MF-signal till det bitflöde utifrån vilket den mottagna fasmodulerade MF-signalen har bildats.

Modemet enligt uppfinningen kan arbeta i ett sändtill- stånd, ett mottagstillstánd, ett tidsmultiplexat sänd/ mottagstillstånd eller i ett inlärningstillstånd. 10 15 20 25 465 491 i ett sådant radiotelefonisystem som beskrives i vår amerikanska patentansökan "Subscriber RF Telephone System for Providing Multiple Speech and/or Data Signals Simul- 1 taneously Over Either a Single or a Plurality of RF- Channel", Eric Paneth och Mark J. Handzel, inlämnad samma dag som föreliggande ansökan. Den föredragna ut- föringsform av modemet som här beskrives är ansluten till en kanalstyrenhet (CCU) och RF-enheter, som beskrives i ovannämnda ansökan, och relevanta delar i ovannämnda ansökan skall anses utgöra del av föreliggande beskriv- ning.

Andra kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår i efterföljande beskrivning av den föredragna utföringsformen.

Kort beskrivning av ritningarna Fig lA och lB visar tillsammans ett blockschema över den föredragna utföringsformen av modemet enligt uppfinningen.

Fig 2 visar den signalgruppering som användes vid Gray-kodning av bitflödets symboler.

Fig 3 är ett blockschema över det digitala FIR- filtret i modemets modulatorsektion.

Fig 4 visar utseendet hos det multipelsamplade pulssvaret hos det digitala FIR-filtret i modemets modulatorsektion.

Fig 5 är ett blockschema över en SIN/COS-MF-generator i modemets demodulatorsektion.

Fig 6 visar tidsförloppet för några av de styr-, takt- och datasignaler som vid drift förekommer i modemet. 465 491 FÖRTECKNING ÖVER AKRQNYMER Förteckning över i beskrivningen använda akronymer ACRONYM A/D AGC AM BPSK BS CCU D/A dB DPSK ECL FCC FIFO FIR DEFINITION Analog-to-Digital Converter (Analog-digitalomvandlare) Automatic Gain Control (Automatisk förstärkningsstyrning) Amplitude Modulation (Amplitudmodulering) Binary Phase Shift Keying Modulation (Binär eller 2-nivå fasskiftsmodulering) Base Station (Basstation) Channel Control Unit (Kanalstyrenhet) Digital-to-Analog Converter (Digital-analogomvandlare) Decibels (Decibel) Differential Phase Shift Keying Modulation (Differentiell fasskiftsmodulering) Emitter-coupled Logic (Emitterkopplad logik) United States Federal Communications Commission First-in First-out Memory (FIFO-minne (först in - först ut)) Finite-Duration Impulse-Response filter (Filter med ändligt pulssvar) AKRONYM Hz KHZ Ksps LSB MF MHz MODEM OCXO QPSK RAM RCC RELP RF RFU ROM RX 463 491 5 DEFINITION Hertz (cycles per second) (Hertz (perioder per sekund)) In-phase (I fas) Kilohertz Kilosymbols per second (Kilosymboler per sekund) Least Significant Bit (Minst signifikanta bit) Intermediate Frequency (Mellanfrekvens) MegaHertz Combined Modulator and demodulator (Kombinerad modulator och demodulator) Oven Controlled Crystal Oscillator (Termostatstyrd kristalloscillator) Quadrature (Kvadratur) Quadrature Phase Shift Keying Modulation (4-nivå fasskiftsmodulering) Random Access Memory (Skriv- och läsminne) Radio Control Channel (Radiostyrkanal) Residual Excited Linear Prediction Radio Frequency (Radiofrekvens) Radio Frequency Unit (Radiofrekvensenhet) Read-only Memory (Läsminne) Receive (Mottag) 465 491 10 15 20 25 30 35 6 AKRONYM DEFINITION STIMU System Timing Unit (Systemtaktgivningsenhet) SYB Subscriber Station (Abonnentstation) TDMA Time Division Multiple Access (Tidsdelad multipelåtkomst) TX Transmit (Sänd) UHF Ultra-High Frequency (Ultrahög frekvens) VCXO Voltage Controller Crystal Oscillator (Spänningsstyrd kristalloscillator) Beskrivning av det föredragna utförandet Ett föredraget utförande av modemet visas i fig 1A och 1B. Modemets modulatorsektion består i huvudsak av ett digitalt, fasskiftomvandlande (DPSK) läsminne (ROM) 10, en enhet ll för omkoppling till inlärnings- tillstånd, ett digitalt filter 12 med ändligt pulssvar (FIR-filter), en digital-analogomvandlare (D/A) 13, ett bandpassfilter 14 med en mittfrekvens på 200 KHz, en blandare 15 och RF-förstärkare 16 som är centrerad vid 20,2 MHz Modemets demodulatorsektion består i huvudsak av en digital mikroprocessor 17 av typ TMS320l0, en FIFO- stack 18 (först in - först ut), en analog-digitalomvand- lare (A/D) 19, en förstärkare 20 och en blandare 21.

Modemet innefattar vidare ett flertal taktgivnings- och styrenheter, vilka är nödvändiga för de modulerings- och demoduleringsfunktioner som utföres av modulator- sektionen respektive demodulatorsektionen. Dessa enheter inbegriper en gränssnittssregister- och busstyrenhet 23, som innefattar ett statusregister 24, ett länk- Q-register 25, ett AGC-register 26, ett RX-frekvensregister 27, ett abonnentdelfördröjningsregister (SUB) 28, ett I-register 29, ett Q-register 30, en styrenhet 31 och ett andra delfördröjningsregister 32. Modemets takt- 10 15 20 25 30 35 7 465 491 givnings- och styrenheter innefattar vidare en buffert- styrenhet 34, en läs/skriv-avkodare 35, en FIFO-stack 36 för ett inlärningsmönster, en dataspärr 37, en intern takt- och styrsignalgenerator 38, en sändklockfördröjnings- enhet 39, en deltidsfördröjningsgenerator 40, en VCXO- gränssnittsenhet 41, en samplingstidgenerator 42, en COS/SIN-MF-signalgenerator 43, ett 2K RAM 44, ett 2K ROM 45, ett 4K ROM 46, en buffert/dämpningsenhet 47 och en buffertenhet 48.

Modemet är förbundet med en systemtaktgivnings- enhet (STIMU) 49.

Modemgränssnittet åskådliggöres 1A och lB. Modemet mottager de flesta av sina insignaler från CCU. Andra insignaler erhålles från RF-enheten och från taktgiv- ningsenheterna. Modemets insignaler är följande: Till modemet från kanalstyrenheten (CCU): TX DATA (ledningar 50) En 4-bit symbol, som skall överföras av modemet (4 bitar för 16-nivå PSK, 2 bitar för qpsk, 1 bit för BPSK) MOD BUS (5l) En tvåvägsmikroprocessor- buss för överföring av styr- och statusinformation till/från modemet.

Styrsignal för inkoppling av MOD BUS till modemet.

MOD WR (ledning 52) MOD RD (ledning 53) Styrsignal för anbringande av modemstatus och annan information på MOD BUS för överföring till CCU.

MOD RESET (ledning 54) Denna CCU-styrsignal åter- ställer modemet.

MOD ADD (ledning 55) Styrsignal för angivande av olika adresser och frysta värden i modemet. 463 491 10 15 20 25 30 TX SOS (ledning 56) RX SOS (ledning 57) Signal från CCU till modemet för start av sändning av TX- lucka.

Signal från CCU till modemet för start av mottagning av RX-lucka.

Till modemet från RF-enheten (RFU): MF RX (ledning 58) MF-mottagsfrekvensinsignal från RFU.

Till modemet från systemtaktgivningsenheterna (STIMU): 80MHz (ledning 59) l6KHz (ledning 60) SOMF (ledning 61) En ECL-klocksignal på 80MHz från basstationen eller från abonnentens systemtaktgivnings- enheter (STIMU). Utsignal från XO i basstationen och VCXO i abonnentstationen.

Master-TX CLK från STIMU för användning i basstationen.

Från STIMU avgiven master- signal för ramstart i bas- stationen. Användes ej i modemet, utan vidaresändes till CCU.

Från modemet till kanalstyrenheten (CCU): TX CLK (ledning 62) En klocksignal på 16 KHz, som förser CCU med symbol- sändtakten. Symbolerna klockas in i modemet vid denna klock- signals positiva flank. I basstationen har alla tids- 10 15 20 25 30 Rx CLK (ledning 63) RX DATA (ledningar 64) MOD BUS (50) MOD SOMF (ledning 61) AM STROBE (ledning 65) 465 491 luckor samma master-TX CLK.

Alla signaler från basstationen sändes således samtidigt.

Pâ abonnentsidan är TX CLK förskjuten med ett värde, som svarar mot modemets för- dröjning vid informations- mottagning från CCU.

Klocksignalen på 16 KHz erhålles från den mottagna signalen. (Alltid i abonnent- stationen och endast under infångning av styrtidsluckan i basstationen.) Denna klocksignal klockar ut den mottagna symbolen till CCU och förser CCU med symboltakt.

Den av RX CLK klockade, mottagna 4-bit symbolen.

Status- och datainformation från modemet.

Från STIMU avgiven SOMF till basstationens CCU.

En övergång hög/låg på denna ledning ger CCU en ungefärlig rammarkering under RCC-infång- ning i abonenntenheten. Denna är en "one shot"-ledning som pulsas, när RX TMS320 fastställer AM-hålets unge- färliga läge.

Från modemet till varje RF-enhet (RFU): RF RX BUS (66) En 8-bit buss mellan modemet 465 491 10 15 20 25 30 RF TX BUS (67) RX 80MHZ REF (ledning 59a) TX 80MHZ REF (ledning 59b) TX EN (ledning 68) RX EN (ledning 69) 10 och RF RX-enheten. Denna buss överför AGC- och frek- vensvalsinformation till RFU-mottagssektionen. Modemet styr vilka AGC-värden som skall sändas och sänder CCU- frekvensvalsinformationen.

Frekvensvalsinformationen matas till modemet på bussen MOD BUS 50. I inlärnings- tillståndet styr modemet RF RX-frekvensvalet.

En 8-bitbuss mellan modemet och RFU-sändsektionen. Denna buss överför TX-effektnivå- information och frekvens- valsinformation till modu- latorsektionen. Modemet har ingenting att göra med dessa, och således sker bara en vidaresändning av denna in- formation till RFU-sänd- sektionen.

En ECL-referensklocksignal på 80MHz till RFU-mottagssek- tionen.

En ECL-referensklocksignal på 80 MHz till RFU-sändsek- tionen.

Ledning till RFU-sändsektionen för RF-sändningsaktivering.

Ledning till RFU-mottagar- sektionen för RF-mottagnings- aktivering. 10 15 20 25 30 AGC WR (ledning 70) RXFREQ WR (ledning 71) RXFREQ RD (ledning 7la) PWR WR (ledning 72) PWR RD (ledning 73) TXFREQ RD (ledning 74) TXFREQ WR (ledning 75) MF TX (ledning 76) AGC RD (ledning 77) ll 465 491 Skrivstrobsignal för inkopp- ling av AGC-data till RFU- mottagssektionen.

Skrivstrobsignal för frekvens- skrift till RFU-mottagssektionen.

Lässtrobsignal för återläsning av mottagsfrekvens från RFU- mottagssektionen.

Skrivstrobssignal för inkopp- ling av effektinformation till RFU-sändsektionen.

Skrivstrobsignal för åter- läsning av effektinformation från RFU-sändsektionen.

Lässtrobsignal för återläs- ning av sändfrekvens från RFU-sändsektionen.

Skrivstrobsignal för frek- vensskrift till RFU-sänd- sektionen.

Avgiven MF-signal till RFU.

Lässtrobsignal för återläs- ning av AGC-data från RFU- mottagssektionen.

Från modemet till systemtaktgivningsenheten (STIMU): VCXO FDBK (ledning 78) VCXO WR (ledning 79) En 10-bit databuss till VCXO med styrinformation för frek- vensföljning.

Skrivpuls till VCXO-krets för inkoppling av VCXO-buss till VCXO.

Modemets modulatorsektion sänder den från CCU på TX DATA-ledningarna 50 mottagna informationen med 16- nivå PSK-modulering. Modemet sänder utan att känna till 463 491 10 15 20 25 30 35 12 den mottagna informationens modulationsnivå.

Det register, som skall driva 8-bit bussen MOD BUS 50 mellan modemet och CCU, utväljes genom avkodning av de inkommande styrledningarna i modemet. Styrinfor- mation som avser mottagning av en tidslucka aktiveras, när modemet RX SOS-signalen på ledning 57 från CCU.

Denna ledning avbryter mikroprocessorn 17, så att denna börjar att demodulera en inkommande tidslucka. Samtidigt aktiverar modemet RFU-mottagssektionen med en RX EN- signal på ledning 69.

I slutet av varje tidslucka uppdateras statusinfor- mationen i registerna 23 för att avläsas av CCU.

I abonnentstationen kan CCU beordra modemet till att infånga RCC-signalen från basstationen. RCC har ett för infångningen avsett AM HOLE på 8 symboler.

Programmässigt söker modemet efter AM HOLE på den av CCU valda frekvensen. Mikroprocessorn 17 söker efter AM HOLE på den av CCU valda frekvensen. Om ett AM HOLE finns på denna frekvens, kommer mikroprocessorn 17 att låsas till detta. har fastställt förekomsten av AM HOLE processorn en hög/låg-övergång på AM STROBE-ledningen 65 till CCU, varigenom följande två saker indikeras: (1) att RCC-signalen har infångats och (2) att AM STROBE Därefter Efter det att mikroprocessorn 17 säkert , alstrar mikro- är en ungefärlig ramstartmarkeringssignal. skall CCU börja leta efter det unika ordet i RX-dataflödet innanför ett fönster på 0-3 symboler. När det unika ordet väl har detekterats, kan abonnentstationens CCU ställa in sina ram- och luckräknare, så att dessa inriktas med basstationens systemram.

Gränssnittet mellan modemet och RFU-mottagssektionen möjliggör styrning av frekvensvalet och AGC-nivåer i RFU. CCU styr frekvensval och sänder sina kommando till modemet. Modemet sänder denna information vidare på RX RF BUS 66 till RFU. Denna buss 66 utnyttjas även för styrning av AGC-nivåer i RFU-mottagssektionen. Dessa AGC-värden uppdateras för varje symboltid och överföres till RFU-mottagssektionen. 10 l5 20 25 30 35 463 491 13 I fig l visas gränssnittet mellan modemet och CCU.

Takten för de sändande gränssnitten visas i fig 6. Dessa gränssnitt arbetar med låg rat och erfordrar således 2 endast TTL-hårdvarugränssnittsenheter av standardut- förande. Modemet matar CCU med symbolklockan på 16 KHz.

Fyra TX DATA-bitar ligger på en parallell buss till modulatorsektionen. En 8-bit buss är anordnad för utbyte av styr- och statusinformation. Styrinformation matas till modemet av CCU via de asynkrona gränssnittsregisterna 23. Registernas innehåll blir giltigt, när modemet på ledning 56 mottager TX SOS-strobsignalen, som anger att sändning av en lucka skall påbörjas. CCU förser modemet med följande styrinformation: (1) vilotillstånd, (2) sänd talkanal, (3) sänd styrkanal, (4) återkopplat inlärningstillstànd, (5) TX CLK-delsymbolfördröjning, (6) RF TX-effektnivå och (7) RF/TX-frekvensval. RX- frekvensvalet lagras i RX-frekvensregistret 27.

QCU har direktåtkomst till RF TX-enheten från MOD BUS 50 till RF TX BUS 67 via buffertstyrenheten 34.

De avkodade adresserna matas till RFU som skrivstrob- signaler för inkoppling av TX-effektinformation och TX-frekvensinformation. Modemet måste kunna styra RF RX-bussen 66 för AGC-uppdatering till RFU. Modemet sänder därför RF-frekvensinformation från register 27 till RF-enheterna i början av varje RX-lucka. Detta värde inkopplas i register 27 av CCU. Modemet kan också själv ändra RX-frekvens under inlärningstillståndet utan hjälp från CCU.

Modemets modulatorsektion är helt implementerad i maskinvara och kräver inga inställningar. Symboler mottages från CCU på TX DATA-ledningarna 50 med en rat på l6K symboler per sekund. De mottagna symbolerna fas- moduleras av det DPSK-omvandlande ROM-minnet l0, och symbolernas resulterande vågformer formas så av FIR- filtret 12, att man åstadkommer goda interferensegenskaper och undviker amplitud- eller gruppfördröjningsdistorsion.

Motivet till detta tillvägagångssätt bygger på antagandet 465 491 10 15 20 25 30 35 14 att det i närliggande frekvensband (inom 50-100 KHz) till det utnyttjade bandet ej finns starka interferens- signaler (effekttätheter på 30-40 dB över signalen).

Bandpassfiltret 14 på 200 KHz utför en bredbandig MF- filtrering (100 KHz), så att den överförda signalen ej uppvisar amplitud- eller gruppfördröjningsdistorsion, samt filtrerar bort eventuella övertoner, som har alstrats under den på basbandsnivå utförda digitala filtreringen och D/A-omvandlingen. J Filtreringen utföres till största del på basbands- nivå av ett digitalt FIR-filter 12 med fasta koeffi- cienter. Detta filter 12 är ett sexpoligt filter med en samplingsrat på 50 sampel per symbol per symboltid i FIR-filtret 12 i modulatorsektionen.

Eftersom ingen analog filtrering göres pâ basbands- nivå finns det inget behov att realisera två separata I- och Q-kanaler. I själva verket är I- och Q-kanalerna realiserade i FIR-filtret 12. En tidsdelad kanal, vilken innefattar blandaren 15 som utför multiplikation vid MF-frekvensen, uppvandlar denna kanal till MF. Denna kanal har i sig själv lika stor förstärkning för I- och Q-samplen. I- och Q-samplingen är förskjutna med en halv samplingsperiod, men detta korrigeras av FIR- filtret 12.

För den digitala kodningen i det DPSK-omvandlande ROM 10 utnyttjas Gray-kod. Detta säkerställer att om en symbol mottages felaktigt det är mest sannolikt att felet i en avkodad symbol endast utgöres av en felställd bit. Signalkonstellationen visas i fig 2. De med "Q" och "B" markerade faserna är QPSK-symboler respektive BPSK-symboler.

Symbolerna antages att vara Gray-kodade fassymboler.

Varje fassymbol omvandlas från Gray-kod till binär form och adderas till närmast föregående fassymbols binära form för bildande av DPSK-symbolen. Som en följd av FIR-filteralgoritmen inverteras varannan symbol innan den matas in i FIR-filtret 12. Därför utföres DPSK-omvand- 10 15 20 .25 30 35 465 4191 15 lingen genom användning av ROM 10. Fyra symbolbitar, och fyra bitar från föregående symbol samt en bit för inverteringsstyrning matas till det DPSK-omvandlande ROM 10, vilket som utsignal avger DPSK-symbolen till FIR-filtrets 12 ingång.

Efter DPSK-omvandlingen sändes symbolen vidare på ledningar 80 till FIR-filtret 12, som är ett över- samplat FIR-filter med sex lödstift. FIR-filtret 12- innefattar, såsom visas i fig 3, ett ROM 81 och två 4-bit trestegsskiftregister 82, 83. FIR-filtret 12 tjänar till att forma de sända symbolerna enligt frekvenskanalens specifikationer. Samplingsraten hos ROM 81 bestäms av en taktsignal, som på ledning 84 från takt- och styr- signalgeneratorn 38 matas till en med ROM 81 förbunden räknare 85. En klockinsignal matas på ledning 86 till två ingångsströmställare 87, 88, vilka ombesörjer data- inmatning till skiftregisterna 82, 83.

Var och en av de sex symbolerna i de två skift- registren 82, 83 samplas med en rat på 3/25 T (T = 1/16 KHZ) (se fig 4). Genom denna översampling förskjutes samplen, så att endast två symboler samplas under varje 1/25 T samplingsperiod. Därför matas två symboler till ROM 81 under varje 1/25 T samplingsperiod. Varje 1/25 T samplingsperiod är i sin tur uppdelad i två delar, nämligen en I-del och en Q-del. Under den första hälften av 1/25 T perioden avger registerna 82, 83 symbolens I-komponent på 3 bitar, och under periodens andra hälft inmatas symbolens Q-komponent till ROM 81. FIR-filtrets utsignal på ledning 89 utgöres således av de tidsdelade, digitala I- och Q-vågformerna som skall sändas. Dessa sampel matas därefter på ledningar 89 till D/A-omvandlaren 13 för att omvandlas till en analog vågform. Denna analoga vågform filtreras därefter i bandpassfiltret 14 och matas på ledning 91 till blandaren 15 för frek- vensuppvandling till en 20 MHz MF-signal på ledning 92.

De två skiftregisterna 82, 83 skiftar in två av 465 491 l0 15 20 25 30 35 16 de lagrade symbolerna i ROM 81 med en rat på 1/25 T för de erforderliga beräkningarna. Symbolerna omvandlas till Gray-kodade I- och Q-komponenter på 3 bitar genom att antingen symbolens fjärde eller tredje bit väljes till 3-bit komponentens mest signifikanta bit (MSB).

De två minst signifikanta bitarna (LSB) förblir oför- ändrade. Detta komponentval utföres med en rat på 1/50 T.

ROM 81 behöver också fem insignaler från räknaren 85 för angivande av vilken av de 25 samplingsperioderna som för närvarande beräknas. Ytterligare en insignal från räknaren 85 erfordras för att informera ROM 81 huruvida 3-bit insignalerna utgör de inmatade symbolernas I- eller Q-komponenter.

De i det sändande FIR-filtrets ROM 81 lagrade ut- signalerna beräknas på ett sådan sätt, att sådana fel som kan uppstå på grund av tidsskillnaden på 1/50 T mellan I- och Q-tidsvärdena korrigeras. Vidare adderas de två värdena med varandra av MF-filtret i RFU för bildande av den korrekta, utsända vågformen, eftersom dess bandbredd är relativt liten i förhållande till MF-frekvensen. FIR-filtrets ROM 81 avger som utsignal 10-bit digitala sampel på ledning 89 med en rat på 800 KH: .

NOLL-symboler kan införas i FIR-filtret 12 för att representera symboler utan sändningsenergi. Dessa utnyttjas i inlärningstillståndet för inmatning av en "puls" till FIR-filtret 12. Dessa NOLL-symboler kan också användas för bildande av de AM HOLES och skydds- band som behövs på radiostyrkanalen (RCC).

D/A-omvandlaren 13 mottager digitala insignaler från det digitala FIR-filtret 12 och alstrar det erfor- derliga spektrumet vid multiplar av 133,33 KHz med 66,67 KHZ som utgångspunkt.

Spektrumet på 200 KHz passerar bandpassfiltret 14 med extremt små ändringar vad gäller bandpassdämpning och gruppfördröjning. Dämpningsrippel är mindre än 0,1 10 15 20 25 30 35 463 491 17 dB och fördröjningsvariationer är mindre än 1,5 mikro- sekunder. Sidospektrumen dämpas mer än 20dB.

Den önskade signalen från D/A-omvandlaren 13 är centrerad kring 200 KHz med en bandbredd på ungefär 32 KHz. Denna signal filtreras i bandpassfiltret 14, innan den blandas för avlägsning av signalkomponenter vid n x 133 KHz. Genom att 200 KHz vâgformen multipliceras med 20 MHz blandas I- och Q-samplen och MF-frekvensens SIN- och COS-komponenter i blandaren 15. Den utmatade vågformen kan således erhållas genom en direkt multi- plikation med 20 MHz-signalen, och de exakta komponent- multiplikationerna utföres automatiskt. Det behövs därför ingen diskret SIN(MF)/COS(MF)-alstrande krets för multipli- cering av I/Q-samplen från D/A-omvandlaren, vilket är fallet i demodulatorsektionen. Detta eliminerar också "feedthrough"-effekter i blandaren 15 från dess basbands- sida till dess utgång.

Buffertdämpningsenheten 47 mottager differentiellt en ECL-nivåsignal vid MF-frekvensen 20 MHz på ledning 94 från takt- och styrsignalgeneratorn 38 och omvandlar denna signal till en signal, vars topp-till-topp-värde är 350 mV och som användes som lokaloscillatorsignal på ledning 95 till blandaren 15. En ej visad spännings- delare förser blandaren 15 med en likförspänning på +7,5 V.

Blandaren 15 är en aktiv blandare av typ MC 1496.

Den frekvensomvandlar I- och Q-komponentvågformerna på ledningen 91 till en MF-signal på 20,20 MHz, som utmatas på ledningen 92 tillsammans med alla andra bland- ningsprodukter. Tredje ordningens intermoduleringsproduk- ter är undertryckta med mer än 40 dB. Blandaren 15 drivs vid en hög nivå på inporten för bärvågen och vid en låg nivå på inporten för modulationssignalen. Detta resulterar i en mättad omkoppling hos den för bärvågen avsedda dubbeldifferentialförstärkaren och i ett linjärt arbetssätt hos moduleringsdifferentialförstärkaren.

Det finns ingen bärvågsnollsignal eftersom bär- 465 491 l0 15 20 25 30 35 18 vågen på 20,00 MHz filtreras bort i ett 20,20 MHz kri- stallfilter i RFU. Strömkällorna är inställda så att de avger en ström på 2 mA. Ett emittermotkopplingsmotstånd På 470 Ohm (ej visat) är inrättat att hålla modulations- insignalen för linjär drift på 1 volt (toppvärde).

RF-förstärkaren 16 innefattar en emitterföljar- buffert, vilken är inrättad att isolera blandarens avstämda krets från RF-enheten och att åstadkomma en utgångsimpedans på 50 ohm. För att eliminera inverkan från strökapacitanser, utgångskapacitanser från enheterna och kapacitansen hos en emitterföljare, som utgör buffert för blandarens ingång, utnyttjas en parallellavstämd krets på blandarens utgång, vilken krets kan avstämmas för maximal förstärkning. Blandarens totalförstärkning måste vara 10 dB, eftersom det vid modemets utgång er- fordras -10 dBm vid 50 ohm. En induktans, vars induk- tansvärde företrädesvis är fast, kan användas längre fram i blandarutgàngstankkretsen. RF-förstärkaren 16 förstärker signalen på ledningen 92 från blandarens 15 utgång och matar den förstärkta signalen via en MF- TX-ledning 76 till RFU.

I vilostillståndet sänder modulatorsektionen i basstationens modem ett vilomönster, vars utseende är bestämt av CCU. Eftersom abonnentstationens modem arbetar med halv duplex sätter CCU detta modem i mottagstill- ståndet för alla luckor, med undantag för den lucka som abonnentstationen själv sänder i. Härigenom tillåtes demodulatorsektionen i abonnentstationens modem att övervaka AGC, så att demodulatorsektionen ej "överraskas", när en signalskur mottages från basstationen. Vilotill- ståndet utnyttjas när det finns en frekvens för vilken åtminstone en men inte alla luckor utnyttjas, varvid de tomma luckorna är utfyllda med vilomönstret. Om en frekvens ej överför något samtal alls, kan modulator- sektionen kopplas bort.

I modemets demodulatorsektion uppvisar blandaren 21 en ingångsimpedans på 50 ohm för den med -30 dBm 10 15 20 25 30 35 463 491 19 dämpade signal på 20,00 MHz som mottages på MF-RX-led- ningen 58 från RFU. Blandarens 21 huvudsakliga uppgift är att dels frekvensnedvandla MF-signalen från RFU till basbandsnivå, dels förstärka denna signal med 30-35 dB. En stationär signal på 20,00 MHz ligger på en ledning 22. Den stationära signalen på ledningen 22 utgör den tidsmultiplexerade SIN/COS/-SIN/ -COS-signalen från COS/SIN MF-generatorn 43. En aktiv blandare 21 av typ MC 1496, varvid lokaloscillatorinsignalen på ledningen 22 ligger på hög nivå och den modulerade signalen på ledningen 58 ligger på låg nivå. Blandarens utsignal på en ledning 97 vid basbandsnivå AC-kopplas differen- tiellt till förstärkaren 20, som är en differential- förstärkare. Ett högpassfilter med en brytfrekvens på ca 1 Hz är anordnat genom en kapacitanskoppling från blandaren 2l och differentialförstärkarens 20 ingångs- resistans.

Buffertenheten 48 är en anpassningskrets mellan blandaren 21 och den vid ECL-nivå arbetande generatorn 43 på 20,00 MHz. Buffertenheten 48 avger dels en signal med ett topp-till-topp-värde på 350 mV som är avsedd att driva bärvågsingången så att en mättad omkoppling erhålles, dels en likförspänning på +7,5 Volt för samma ingång.

MF SIN/COS-generatorn 43 visas i fig 5. Generatorn 43 innefattar ECL-komponenter, vilka som gensvar på en 4 MF-taktsignal på en ledning 98 från takt- och styr- signalgeneratorn 38 arbetar vid en frekvens, som är fyra gånger högre än den mottagna MF-frekvensen. Två vippor 99, 100 i fig 5 fungerar som en räknare med delningsfaktor fyra, varvid vippornas utsignaler är 90° inbördes fasförskjutna. En multiplexer (MUX) 101 med fyra ingångar och en utgång omkopplar mellan ut- signalerna SIN, COS, -SIN, -COS. Utsignalen från MUX l0l passerar ytterligare en D-vippa 102 och matas ut på en ledning 103 till blandaren 21. Denna krets åstad- kommer en perfekt fasförskjutning på 90° mellan de fyra 465 491 10 15 20 25 30 35 20 signalkomponenterna. Den enda, tidsmultiplexerade kanalen säkerställer även att I- och Q-komponenterna ankommer med exakt samma förstärkning.

I fig 6 åskådliggöres även tidsförloppet för de- modulatorsektionen. Modemet förser CCU med fyra data- bitar samt dessa bitars symbolklocksignal på 16 KHz.

Adressledningarna och en 8-bit buss ombesörjer utbyte av status- och styrinformation mellan de båda enheterna.

Förstärkaren 20 mottager den differentiella ut- signalen från blandaren och förstärker den med ungefär 25 dB. Förstärkaren 20 avger en AC-kopplad signal med ett topp-till-topp-värde på f 10 V till A/D-omvandlaren 19 med mycket liten distorsion.

A/D-omvandlaren 19, som utgöres av en TRW 12-bit A/D-omvandlare, utnyttjas för omvandling av spektrumet på basbandsnivà från differentialförstärkaren 20 till digitalt data, vilket behandlas i mikroprocessorn 17.

Samplingsraten är fyra gånger symbolraten (64 KHz).

Under normal drift utföres den digitala behandlingen av mikroprocessorn 17. Mikroprocessorn 17 arbetar på 20 MHz med 4K-byte minne från 4K ROM 46. Portadress- ingångarna användes för adressering av I/O-register mellan demodulatorsektionen och CCU eller den speciella diversitetskombinationskretsen.

Mikroprocessorn 17 mottager I/Q-datat från blandaren 21 med en samplingsrat på 64 KHz. Datat tidsmultiplexeras igen på en frekvenskanal på samma sätt som i modulator- sektionen. Mikroprocessorn l7 ombesörjer filtrering och demodulering av vågformen. Mikroprocessorn 17 matar därefter ut den mottagna symbolen på buss 104 till data- spärren 37, som i sin tur matar symbolen på RX DATA- ledningarna 64 till CCU med en puls hos RX CLK-signalen på ledningen 63 vid en rat på 16 KHz.

Mottagsstatus lagras i statusregistret 24, och I/Q-samplen lagras i I-registret 29 och Q-registret 30. Statusinformationen läses av CCU, varemot I/Q-samplen erfordras för en extern diversitetskombinationskrets. 10 15 20 25 30 35 465 491 21 Styr/statusgränssnitt och -funktioner beskrives nedan.

Basstationens modem arbetar vid en fast RF-frekvens.

Kommunikation vid basstationen sker med full duplex.

Modemets modulatorsektion och demodulatorsektion arbetar därför samtidigt. I det fall modemet även utgör styr- frekvenskanalmodemet, sänder och mottager modemet infor- mation med radiostyrkanalformat (RCC-format) endast under den härför avsedda styrluckperioden. En i bas- stationens systemtaktgivningsenhet (STIMU) 49 anordnad OCXO arbetar med fast frekvens och fungerar som master- klocka för systemet. Några frekvensavvikelser kommer därför ej att uppstå vid mottagning.

Alla sändningar från basstationens modem klockas av TX CLK-mastersignalen (16 KHz) på ledning 60. Deltids- fördröjningsgeneratorn 40 i basstationens modem förser basstationens CCU med information om hur stor del av symboltiden som TX CLK-mastersignalen på ledning 60 är förskjuten i förhållande till den erhållna RX CLK- signalen på ledning 63 i modemet. Denna information sänds via radiostyrkanalen till abonnentenheten, så att abonnentenheten fördröjer sin sändning så att dess signal mottages vid basstationen synkront med alla andra luckor.

Alla operationer i abonnentstationens modem styres utifrån den mottagna klocksignalen (RX CLK-signalen), vilken skiljes ut av takt- och styrsignalgeneratorn 38 från den mottagna sändningen. Denna klocksignal fun- gerar som masterklocka för abonnentstationen. TX CLK- signalen på ledning 62 från sändklockfördröjningskretsen 39 till CCU utgör ej som i basstationen någon master- klocka. TX CLK-signalen beräknas utifrån RX CLK-signalen på ledning 63 och fördröjs av sändklockfördröjningskretsen 39. Längden av en sådan fördröjning hämtas av sändklock- fördröjningskretsen 39 från abonnentstationens CCU och från delfördröjningsregistret (SUB-registret) 28. Abon- nentstationens CCU mottager fördröjningsinformationen via radiostyrkanalen från basstationens CCU. Fördröjningen 465 491 10 15 20 25 30 35 22 bestäms utifrån avståndet mellan basstationen och abonnent- stationerna. Abonnentstationen CCU matar denna deltids- information via MOD BUS 50 till delfördröjningsregistret (SUB-registret) 28. I modemet utnyttjas delfördröjningen av sändklockfördröjningskretsen 39. CCU tar hänsyn till helsymbolfördröjningen genom att sätta in TX SOSsignalen på ledning 56 till modemet efter en fördröjning på det korrekta antalet symboler. På detta sätt inriktas alla till basstationen ankommande signaler, vilka utsänds från abonnentstationer som ligger på olika avstånd från basstationen.

Det finns många källor till fördröjning i modem- systemet som har en tydlig inverkan på systemtakten.

Sådana fördröjningar innefattar t ex fördröjningar i analoga filter, utbredningsfördröjningar och fördröjningar i FIR-filtret 12. Dessa fördröjningar förskjuter TX- och RX-ramarna i förhållande till varandra, och man måste noggrannt ta hänsyn till dessa förskjutningar.

Nedan följer en uppräkning över fördröjningsvägarna från modulatorsektionen till demodulatorsektionen samt fördröjningarnas uppskattade värden.

Tta Analog TX-fördröjning. Ungefär O,55T.

Ttr Fördröjning vid övergång mellan TX och RX i RF-enhet. Ungefär l,9T.

Td Utbredningsfördröjning. Maximalt l,2T (envägs).

Tra Analog RX-fördröjning. Ungefär 5,77T.

Th Tid under samplingen av det analoga RX-filtrets utsignal före A/D-omvandling. Ungefär 0,03T. g Tc A/D-omvandlingstid. Ungefär 0,22T.

Tf1,Tf2 RX FIR-"fönster". För att mottaga en topp vid tiden t = 0 måste filtret börja sampla vid t = -Tfl och fortsätta till Tfl ungefär 3,5T, Tf2 ungefär 3,25T.

To TMS-behandlingsfördröjning mellan "topp" och TMS-utsignal. Ungefär 4,5T. 10 15 20 25 30 35 465 491 23 Tw TX-vågformslängd (6T).

Tort Kompensationsfördröjning mellan RX och TX (abonnent). Minst för den bortersta abonnenten och störst för den närmaste abonnenten.

SBn Närmaste abonnent.

SBf Bortersta abonnent.

Fördröjningen mellan TX SOS i basstationen och den först mottagna analoga symboltoppen vid basstationen är +7,4 symboler. Det finns därför en förskjutning mellan TX-luckor och RX-luckor. För att korrekt avkoda den inkommande fasen måste modemet påbörja samplingen cirka 3,5 symboler innan "toppen" ankommer. Förskjutningen mellan TX SOS och början på RX-sampling är därför cirka fyra symboler.

Vid basstationen inträffar RX-luckstart ungefär 4 T efter TX-luckstart. RX-luckstart definieras som den tidpunkt när det första analoga samplet tas för detektering av den först mottagna "toppen".

Modemet hos den bortersta abonnentstationen startar sin TX-lucka 4T innan basstationens modem startar sin RX-lucka. Andra abonnenter kan fördröja starten av sina TX-luckor.

I hela RF-telefonabonnentsystemet kan avstånds- beroende tur- och- retur-överföringsfördröjningar ha en varaktighet på 0 till 3 symboltider. För att mot- tagna sändningar vid basstationen skall vara synkrona måste abonnentstationen därför kunna förskjuta sin sänd- klocksignal 0 till 3 symboltider i förhållande till den erhållna RX CLK-signalen. Tidsfördröjningarna beräknas i basstationen och sändes ut över styrkanalen samt tolkas av CCU. Abonnentstationens modem mottager från CCU del- fördröjningskonstanter för fördröjning av TX CLK-signalen.

Delfördröjningen utgöres av ett värde om åtta bitar, vilket skrives in i delfördröjningsregistret 28. Hel- talssymbolfördröjningen styres av CCU. TX SOS-strob- 10 l5 20 25 30 35 24 signalen på ledning 56 alstras med en fördröjning på O, l eller 2 symboler i beroende av från basstationen mottagna avståndsvärden.

Under mottagning av alla luckor genomför modemet en frekvenssynkronisering genom infångning och följning.

I abonnentstationen styres VCXO direkt av mikroprocessorn 17 via en D/A-omvandlare i VCXO-gränssnittsenheten 41.

Mikroprocessorns 17 algoritmer för frekvensinfångning och frekvensföljning beräknar för upprätthållande av synkronisering nödvändiga ändringar i VCXO.

Under mottagning av alla luckor genomför mikro- processorn 17 också en bitsynkronisering på det mottagna dataflödets bitsynkmönster. En algoritm utför en bit- följningsslinga. Mikroprocessorn 17 styr en varierbar frekvensdelare hos 80 MHz VCXO eller OCXO (endast under demodulering av styrluckor). I bitföljningsslingan stäl- ler mikroprocessorn 17 in frekvensdelningen för att upprätta bitsynkronisering. Under mottagning av en tal- kanal kan frekvensdelningsfaktorerna ändras i steg om 0,l% av 16 KHZ, men under en styrlucka kan delnings- faktorn ändras mer dramatiskt, t ex upp till 150%.

Ramsynkronisering i basstationen och i abonnentsta- tionerna hanteras på helt olika sätt. I basstationen vidaresändes en master-SOMF-signal (mastermodemramstart- signal) på ledning 61 via modemet till CCU. Detta är den master-SOMF-signal som utnyttjas för alla sändningar från basstationen. Från denna signal och från master- systemsymbolklocksignalen (16 KHZ) på ledning 60 kan CCU framtaga all luck- och ramtakt.

Under den inledande infángningen på abonnentsidan söker abonnentstationens mikroprocessor 17 efter AM HOLE i RCC. Om AM HOLE detekteras räknar mikroprocessorn 17 AM HOLE under några ramar för att därefter bringa takt- och styrgeneratorn 38 att sända AM STROBE-marke- ringssignalen på ledning 65 till CCU vid ramläget för AM HOLE. CCU använder denna strobmarkeringssignal för att ställa in räknare för inledande rammarkeringssig- 10 15 20 25 30 35 465 491 25 naler ("windowing"), vilka räknare kan modifieras av CCU-programvaran för exakt ramsynkronisering. Denna signal anger också att AM HOLE har detekterats och att RCC har infångats.

Lucksynkronisering styres av CCU. Signalerna TX- SOS på ledning 56 och RX-SOS på ledning 57 är kommandon till takt- och styrgeneratorn 38 för pàbörjan av sändning eller mottagning av en lucka. Dessa signaler är synkro- niserade med signalen TX-CLK på ledning 62 respektive signalen RX-CLK på ledning 63.

Modemets demodulatorsektion arbetar antingen i ett off-line-tillstånd eller ett on-line-tillstånd i beroende av bitvärdet hos bit nummer 7 i RX-styrordet i styrordsregistret 31. För omkoppling av demodulator- sektionen från det ena till det andra tillståndet bringas CCU att sända MOD-RESET, skriva in det önskade kommandot via MOD-BUS 50 i RX-styrordsregistret 31 och därefter avlägsna signalen MOD-RESET.

I off-line-tillståndet mottager mikroprocessorns externa minne 2K ord från ROM och 2K ord från RAM. CCU ställer modemet i detta tillstånd efter uppstart och en gång per ett förutbestämt antal timmar, när modemet ej sänder eller mottager, för genomgång av självtest- och inlärningsrutiner.

Självtestrutinen testar ROM-minnena 45, 46, det interna RAM-minnet och det externa RAM-minnet 44 samt gränssnittet till CCU. Den sänder testresultatet via statusregistret 24 till CCU.

I inlärningsrutinen sändes en inlärningssignal till demodulatorsektionen och beräknas koefficienterna för det i mikroprocessorn 17 inbegripna FIR-filtret.

Detta utföres off-line varje förutbestämt antal timmar, när modemet varken sänder eller mottager data.

I on-line-tillståndet mottager modemet signaler antingen från styrkanalen eller från en tallucka, i beroende av RX-sektionsstyrordet i styrordsregistret 31. On-lineprogramvaran utför följande rutiner. 463 491 10 15 20 25 30 35 26 Mikroprocessorn l7 utför en startrutin vid uppstart eller efter mottagning av en återställningssignal. Denna rutin läser styrordet i registret 31 och anropar andra rutiner i beroende av styrordet.

Denna rutin aktiveras, när CCU sänder modemet en MOD RESET-signal på ledning 54 och ett kommando över MOD BUS 50 till styrregistret 31 för pâbörjan av on- line-tillståndet. Denna rutin utför en kontrollsumme- test på ett on-line-PROM, initierar parametrar, avläser styrordsregistret 31 och fortsätter till nästa rutin.

När styrkanalen mottages i abonnentstationen köres en frekvensinfångningsrutin i abonnentstationens modem för att synkronisera abonnentstationens VCXO-frekvens med basstationens kristallfrekvens. Eftersom sändfrek- venser, mottagsfrekvenser och MF-frekvenser erhålles från VCXO i abonnentstationen eller OCXO i basstationen, kommer detta medföra att alla frekvenserna synkroniseras.

Denna rutin utnyttjas endast i abonnentstationens modem. Den aktiveras genom ett kommando från CCU, medan demodulatorsektionen är inställd på styrkanalfrekvensen.

Dess funktion är att synkronisera VCXO-frekvensen till OCXO-frekvensen i basstationen. Rutinen utför denna uppgift genom att först söka efter AM-hålet, som är en kort tidsperiod, under vilken det inte förekommer någon sändning från basstationen. Därefter sänder bas- stationen en omodulerad bärsignal. När denna vågform mottages, ändras MF-blandarens utsignal till en annan sinusvågform, vars frekvens är proportionell mot skill- naden mellan VCXO-frekvensen och basstationens kristall- oscillatorfrekvens. Modemets programvara samplar I- och Q-kanalerna med vissa intervall och realiserar en faslåst slinga (PLL-funktion), d v s fastställer fas- ändringen för varje intervall, matar denna ändring genom ett lågpassfilter och sänder den som ett styrord till VCXO. Modemet fastställer att frekvensinfångning har uppnåtts, när fasändringen underskrider en viss nivå.

Om AM-hålet inte detekteras under en viss tidsperiod, 11 10 15 20 25 30 35 2465 491 27 sänder modulen ett felmeddelande till CCU som indikerar att mottagaren inte är avstämd till styrkanalen.

Denna rutin anropas av startrutinen och sänder ett statusord från statusregistret 24 till CCU, vilket statusord indikerar huruvida frekvensinfångning har uppnåtts.

När frekvensinfångningsrutinen anropas av start- rutinen, söker den efter AM-hålet genom att sampla I- och Q-kanalerna och utför den en AGC-slinga. Om AM-hålet inte detekteras under ett förutbestämt antal sampel, översänder denna rutin information härom via status- registret 24 till CCU. CCU kommer i detta fall att koppla om till en annan möjlig RCC-frekvens och återaktiverar frekvensinfångningsrutinen.

Sedan AM-hålet har detekterats, tillhandahåller denna rutin en faslåst slinga under den tid som en omod- ulerad bärvåg sändes. I denna slinga tages I- och Q- sampel och beräknas den samplade signalens fasvinkel.

Den beräknade fasvinkeln subtraheras från den före- gående fasvinkeln, och resultatet lâgpassfiltreras samt sändes som ett styrord till VCXO. AGC beräknas också i detta tillstånd med faslåst slinga under användning av signalamplituden. Om fasavvikelserna vid utgången av den angivna tidsperioden underskrider ett förutbestämt värde, sätter modulen en "l" i statusregistret 24, och om avikkelserna fortfarande överstiger detta värde, sättes en “2" i statusregistret 24. I det senare fallet kan frekvensinfångningsrutinen återaktiveras under mer än en lucka.

En bitsynkroniseringsrutin köres i både abonnent- stationens och basstationens modem, när RCC mottages och efter fullbordad genomgång av frekvensinfångnings- rutinen. I abonnentstationens modem användes dess ut- signal för att synkronisera symbolklockan på 16 KHz med sändningar från basstationen. I basstationens modem användes dess utsignal för bestämning av den delför- dröjning som skall införas i sändningar från abonnent- 465 491 10 15 20 25 30 28 stationen, så att dessa sändningar sammanfaller med basstationens modemtakt.

En luckmottagsrutin anropas, när modemet är redo att mottaga data, d V s efter det att frekvens- och bitsynkronisering har upprättats. Denna rutins huvudupp- gifter är (a) att initiera parametrar för symbolmottags- rutinen (beskrives nedan), (b) att aktivera symbolmottags- rutinen, när den första symbolen samplas, och (c) att bestämma länkkvalitet och annan information, efter det att alla symbolerna i luckan har mottagits.

Denna rutin anropas av startrutinen i början av varje mottagslucka. Dess huvudsakliga uppgift är att initiera parametrarna för symbolmottagsrutinen. Sedan rutinen har utfört denna uppgift, väntar den till dess att alla sampel hos den första symbolen i luckan har lagrats i FIFO-stacken 18, varefter den fortsätter till symbolmottagsrutinen.

Behandlingsprocesserna i denna rutin är följande: l. Avläsning av modulationsnivån MN från styrords- registret 31, där MN kan vara 2, 4 eller 16. 2. Beräkning av halvsymbolvärdet enligt nedanståen- de ekvation: 180 MN HS = (Ekv. 1) 3. Beräkning av en MASK, som utnyttjas för trunkering av den avkodade fasens minst signifikanta bitar (LSB).

MASK är beroende av MN och av antalet bitar som användes för den avkodade fasen. Om 2n svarar mot en fasvinkel på 22,5 grader, gäller att 8 X 2” för MN l2 x 2n för MN 15 x 2” för MN = 16 MASK 4. Avläsning av föregående AGC för denna lucka 10 15 zio 25 30 35 463 491 29 från AGC-registret 26 och sändning av detta värde (endast för basstationen). 5. Invänta samplingsslut för den första symbolen och fortsätt därefter till symbolmottagsrutinen. 6. Sändning av länkkvalitetsignalen från länkkva- litetsregistret 25 till CCU, sedan alla symboler i luckan har mottagits. D Symbolmottagsrutinen aktiveras en gång per symboltid under datamottagning, och dess funktioner innefattar: (a) läsning av I- och Q-sampel för symbolen; (b) fil- trering av I- och Q-samplen; (c) bestämning av den över- förda symbolen och sändning av densamma till CCU; (d) körning av en faslåst slinga för synkronisering av VCXO med den inkommande signalen; (e) genomgång av en bit- följningsalgoritm; (f) AGC-beräkning; och (g) informa- tionslagring för länkkvalitetsberäkning.

Denna rutin aktiveras en gång per symbol, när alla de till en symbol hörande fyra samplen lagras i den externa FIFO-stacken 18. Denna rutin läser in samplings- värdena i minnet och behandlar därefter dessa värden för att bestämma den överförda symbolen. Vidare beräknas AGC utifrån signalamplituden. Avvikelserna i den mottagna symbolen från den sända symbolen utnyttjas i algoritmerna för AGC, länkkvalitet och bitföljning. Exekveringstiden för denna modul är mindre än en symboltid, d v s 62,5 mikrosekunder.

Sedan de fyra I- och Q-samplen för en viss symbol har mottagits och lagrats, utföres i denna rutin följande PIOCGS Ser 2 1. De mottagna samplen FIR-filtreras. (FIR-koeffi- cienterna bestäms av den nedan beskrivna inlärnings- rutinen). 2. Signalnivån fastställes och utnyttjas för AGC. 3. Den mottagna fasvinkeln bestäms och subtraheras från föregående fasvinkel. Resultatet avrundas, Gray- 465 491 10 15 20 25 30 35 30 kodas och sändes till CCU. 4. Bitföljningsalgoritmen exekveras. (dess utsignal lagras för alla symboler och sändes vid luckslut. Den utnyttjas för att synkronisera abonnentstationens RX- klocka med bassändningen). 5. En faslâst slinga köres för synkronisering av VCXO med basstationens oscillator. (Utsignalen sändes till VCXO vid luckslut, endast i abonnentstationen.) Data för länkkvalitet insamlas och sändes till CCU via länkkvalitetsregistret 25 vid luckslut.

För modemet nödvändiga interna klocksignaler alstras av takt- och styrsignalgeneratorn 38 utifrån masterklock- signalen på 80 MHz på ledningen 59. Modemet utnyttjar masterklocksignalen på 16 KHz på ledningen 60 som TX CLK för sändning. Alla från basstationen utgående sänd- ningar är därför synkroniserade med varandra.

Abonnentstationens klocksignaler beräknas helt utifrån en master-VCXO på 80 MHz i abonnentstationens taktenhet. VCXO styres av signalen VCXO FDBK pà ledningen 78 från modemet. All mottags- och sändtakt beräknas utifrån signalen VXCO FDBK på styrsignalgeneratorn 38 matar ledningen 78. Takt- och CCU med RX CLK-signalen på 16 KHz på ledningen 63, vilken signal har beräknats utifrån det inkommande dataflödet. CCU detekterar själv det unika ordet i styrkanalen och kan bestämma ram- och luckmarkeringar fràn det unika ordet och RX CLK- signalen på ledningen 63. Signalen AM STROBE på ledningen 65 beräknas av takt- och styrsignalgeneratorn 38 utifrån den av mikroprocessorn 17 demodulerade signalen och informerar CCU om var denna skall söka efter det unika ordet.

Mikroprocessorn 17 i abonnentstationen beräknar bit- och frekvensföljningsparametrarna och ställer in takten genom att mata ut signalerna VCXO FDBK och VCXO WR till STIMU 49. För att ställa in frekvens avger mikro- 10 15 20 25 30 35 465 491 31 processorn 17 en utsignal till en D/A-omvandlare i VCXO- gränssnittsenheten 41, som matar spänningen till VCXO.

Denna VCXO-frekvens divideras därefter med en faktor 5 till 16 MHz. 16 MHz-klocksignalen divideras åter med en faktor 5 för bildande av en 3,2 MHz-klocksignal.

Takt- och styrsignalgeneratorn 38 dividerar denna signal med faktor 4 för bildande av den för TX FIR-filtret 12 erforderliga klocksignalen på 800 KHz. I samplings- tidgeneratorn 42 divideras en 3,2 MHz-klocksignal med 50 för bildande av samplingsklocksignalen på 64 KHz.

Samplingstidgeneratorn 42 styres av mikroprocessorn 17 för att orsaka en fördröjning under styrkanalinfång- ning. Denna fördröjning möjliggör stora språng om :16 KHZ-klockperioder för snabb infångning.

För korrigering för tids- eller temperaturberoende försämringar i analoga filter inställes de i mikropro- cessorn 17 lagrade koefficienterna för demodulatorsek- tionens digitala FIR-filter genom att modemet bringas i ett återkopplat självinlärningstillstånd. Analysen utföres genom återkoppling av sänddatat via RF-enheten och mottagning av ett känt mönster i modemets demodu- latorsektion. Koefficienterna optimeras med ett LaGran- gian-system med fem parametrar. Dessa parametrar är (l) det mottagna dataflödet; (2) det med 0,05 T fördröjda dataflödet; (3) det med 0,05 T framflyttade dataflödet; (4) dataflödet från närmast högre kanal; och (5) data- flödet från närmast undre kanal.

I inlärningstillståndet tillför mikroprocessorn 17 modulatorsektionens FIR-filter 12 en serie inlär- ningsmönster om 32 symboler på ledning 106 från FIFO- stacken 36, som är aktiverad under inlärningstillståndet.

Genom framflyttningar och fördröjningar förskjutes de tvâ flödena med 0,05 T.

CCU bringar modemet i inlärningstillståndet för att tillåta modemets modulatorsektion att läsa det spe- ciella inlärningsmönstret från FIFO-stacken 36 genom att påverka inlärningstil1ståndsomkopplingsenheten 11 463 491 10 15 20 25 30 35 32 med en styrsignal på ledning 107 från styrordsregistret 31. För vissa av testerna framflyttas eller fördröjs demodulatorsektionen. När processen har fullbordats, sänder modemet ett statusmeddelande till CCU om att koefficienterna har beräknats. Vid denna tidpunkt testar CCU modemet genom att bringa detta i dess normala arbets- tillstånd, skriva ut ett givet mönster, bringa RFU i återkopplat tillstånd och läsa det áterkopplade datat för att undersöka om detta kan godkännas.

CCU initierar inlärningstillståndet genom att sätta lämpliga styrregisterbitar och sända en MOD RESET-signal på ledningen 54 till modemet. Härigenom övergår mikro- processorn 17 från att använda 4K ROM och inget RAM till att använda 2K RAM 45 och 2K RAM 44. ROM 45 på 2K innehåller inlärningstillståndsalgoritmerna och RAM 44 på 2K utgör ett anteckningsminne under beräkningen av filterkoefficienterna.

En algoritm beräknar storheter för angränsande kanaler. För att bestämma interferens med angränsande kanaler måste modemets modulatorsektion kunna sända vid en frekvens, som ligger 25 KHz från mottagsfrekvensen.

Detta göres genom att CCU läser statusregistret i modemet.

Informationen i statursregistret 24 beordrar CCU att ändra frekvenser i RFU-mottagssektionen på order från modemet.

Mikroprocessorn 17 exekverar inlärningsrutinen.

Inlärningsrutinens uppgift är att beräkna FIR-filter- koefficienterna i mikroprocessorn l7. Modulatorsektionen bringas i ett áterkopplat tillstånd att sända en viss följd av symboler. Denna symbolföljd sändes via RFU till demodulatorsektionen i fem olika tillstånd enligt följande: (l) normalt tillstànd; (2) tillstånd med fram- flyttad takt; (3) tillstånd med fördröjd takt; och (4 och 5) på angränsande övre och undre kanaler. I de sista två tillstànden ökas det inställda AGC-värdet med 23 dB.

Demodulatorsektionen utnyttjar insignalens sampel- 10 15 20 25 30 463 491 33 värde för att bilda en positivt definit, symmetrisk, 28-ordningens matris A. Utifrån de inmatade samplen bildas även en vektor V med 28 ord. Koefficientvektorn C ges av: c = A'1v (Ekv. 2) En algoritm användes för beräkning av B = A_l för ett givet A. På grund av avrundningsfel kommer B ej att vara exakt, varför en iterativ metod utnyttjas för beräkning av ett mera noggrannt C.

Beräkningarna ger en vektor med 28 komplexa FIR- filterkoefficienter.

I inlärningstillståndet bringas modulatorsektionen att sända fem likadana par av symbolsekvenser. Varje par består av följande två sekvenser: (a) en I-sekvens på 9 nollsymboler, en "l"-symbol och 22 nollsymboler; och (b) en Q-sekvens på 9 nollsymboler, en "j"-symbol och 22 nollsymboler, "I"-symbolen kan vara vilken som helst symbol. "j"-symbolen är en symbol som är 90 grader fasförskjuten i förhållande till "l"-symbolen.

Demodulatorsektionens uppgifter under behandlingen är: (1) att ställa in AGC så att signaltoppen i det normala tillståndet ligger på 50-70% av maxvärdet (AGC ökas med 23 dB i det fjärde och femte tillståndet); (2) att läsa och lagra de inmatade samplen (de första 32 samplen förkastas och de nästa 64 samplen lagras för varje sekvens); och (3) att bilda matrisen A (28, 28). Följande steg genomgås i det normala tillståndet (första tillstånd): A(I, J) = A(I, J) + zx(4N-1) X(4N-J) (Ekv. 3) Additionen gäller för alla N som uppfyller: 0< = 4N-I < 64 och O< = 4N-J < 64 (Ekv. 4) För det framflyttade och fördröjda tillståndet (andra och tredje tillståndet) genomgås samma steg med 465 4 10 15 20 1 34 undantag för att den från N=8 härrörande termen ej adde- ras. I det fjärde och femte tillståndet (sändning på den övre och undre angränsande kanalen) genomgås följande steg: A(I,J) = A(I,J) + ZX(2N-I) X(2N-J) (Ekv. 5) Additionen gäller för alla N som uppfyller: 0< = 2N-I < 64 och 0< = 2N-J < 64 (Ekv. 6) Andra uppgifter för demodulatorsektionen under inlärningstillståndet är: 4. Att bilda vektorn V(l:28) utifrân samplen från det första sekvensparet: a. I{V(I)} = X(32-I), där X är samplen från den första (I) sekvensen, och b. Q{LV(I)} = X(32-I), där X är samplen från den andra (Q) sekvensen, och 5. Att bestämma koeffecientvektorn C genom att lösa A x C-V=0. Detta göres genom att först bestämma B, d v s den inverterade A-matrisen. På grund av avrund- ningsfel kommer B ej att vara exakt. Följande iterativa metod utnyttjas för bestämning av ett noggrannt C.

(Ekv. 9) C B x V O (Ekv. 10) Cn+l = där b Cn - b x B(A x Cn-V) är ett förutbestämt värde <1.

Claims (30)

10 15 20 25 30 465 491 35 PATENTKRAV

1. Flerfasmodulator för omvandling av ett digi- taliserat bitflöde, i vilket varje givet antal succesiva bitar bildar en symbol, till en fasmodulerad signal, k ä n n e t e c k n a d av organ, vilka är inrättade att fasmodulera var och en av symbolerna, ett digitalt realiserat filter med ändligt pulssvar, vilket är in- rättat att filtrera var och en av de fasmodulerade sym- bolerna digitalt, och en digital-analogomvandlare, vilken är inrättad att omvandla den filtrerade signalen till en analog signal.

2. Modulator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av ett bandpassfilter, vilket är inrättat att skilja ut önskade signaler från oönskade signaler.

3. Modulator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av en frekvensuppvandlare, vilken är inrättad att höja den filtrerade signalens frekvens.

4. Modulator enligt krav l, av organ, vilka är inrättade att förse var och en av k ä n n e t e c k n a d symbolerna med en Gray-kod. _

5. Flerfasdemodulator, k ä n n e t e c k n a d av ett för alstring av en stationär signal inrättat organ, vilket avger en sinussignal, som alternerande skiftas mellan två 90° fasförskjutna tillstånd, ett multiplikationsorgan, vilket är inrättat att blanda den stationära signalen med en flerfasmodulerad signal, en analog-digitalomvandlare, vilken är inrättad att omvandla den resulterande signalen till digital form, organ, vilka innefattar ett digitalt minnesorgan och är inrättade att anpassa den resulterande signalen till signaler med förutbestämda frekvenser, och organ, vilka är inrättade att återskapa den digitala informationen i en ursprungssignal för att som utsignal alstra ett digitalt bitflöde.

6. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d 463 491 36 av ett ingångsfilter.

7. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av organ, vilka är inrättade att kompensera för tids- fördröjningar vid mottagning av olika signaler. 5

8. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av organ, vilka är inrättade att skilja ut styrinformation från de mottagna signalerna.

9. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av organ, vilka är inrättade att skilja ut taktinformation 1Û från mottagna signaler.

10. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av organ, vilka är inrättade att bestämma vilken signal som mottages först i en följd av signaler.

11. ll. Demodulator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d 15 av organ, vilka är inrättade att bestämma ramsynkronisering.

12. Modem, innefattande en flerfasmodulator och en flerfasdemodulator, k ä n n e t e c k n a t av att modulatorn är inrättad att omvandla ett digitaliserat bitflöde, i vilket varje givet antal succesiva bitar 20 bildar en symbol, till en fasmodulerad signal och inne- fattar organ, vilka är inrättade att fasmodulera var och en av symbolerna, ett digitalt realiserat filter med ändligt pulssvar, vilket är inrättat att filtrera var och en av de fasmodulerade symbolerna digitalt, 25 'och en digital-analogomvandlare, vilken är inrättad att omvandla den filtrerade signalen till en analog signal, och att demodulatorn innefattar ett för alstring av en stationär signal inrättat organ, vilket avger en sinussignal, som alternerande skiftas mellan två 30 90° fasförskjutna tillstånd, ett multiplikationsorgan, vilket är inrättat att blanda den stationära signalen med en flerfasmodulerad signal, en analog-digitalomvand- lare, vilken är inrättad att omvandla den resulterande signalen till digital form, organ, vilka innefattar 35 ett digitalt minnesorgan och är inrättade att anpassa den resulterande signalen till signaler med förutbestämda 10 15 20 25 30 35 465 491 37 i { . frekvenser, och organ, vilka är inrättade att återskapa den digitala informationen i en ursprungssignal för att som utsignal alstra ett digitalt bitflöde.

13. Modem enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av att modulatorns utgång är ansluten till demodulatorns ingång via en krets, som innefattar åtminstone ett analogt filter, och att demodulatorn innefattar organ, vilka är inrättade att bringa demodulatorn att kompensera för förändringar i det analoga filtret. _iw_

14. Modem enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t av organ, vilka är inrättade att bringa modulatorn att periodiskt och under en varierbar tidsperiod ej sända någon signal, och organ, vilka är inrättade att bringa demodulatorn att avge en utsignal, som identifierar de olika insignalerna.

15. System för omvandling av ett bitflöde, i vilket varje givet antal succesiva bitar bildar en symbol, till en fasmodulerad mellanfrekvenssignal (MF-signal) vid en förutbestämd mellanfrekvens (MF), k ä n n e - t e c k n a t av organ, vilka är inrättade att fas- modulera var och en av symbolerna, organ, vilka är in- rättade att filtrera var och en av de fasmodulerade symbolerna digitalt för att bilda en filtrerad signal, som genom omvandling till en analog signal utgör en modulationssignal, vars moduleringsfrekvens är centrerad kring en förutbestämd frekvens och avviker därifrån i överensstämmelse med den fasmodulerade symbolens värde, organ, vilka är inrättade att omvandla den filtrerade signalen till en analog signal för att bilda modulations- signalen, och organ, vilka är inrättade att blanda modula- tionssignalen med en stationär signal vid en förutbestämd frekvens för att bilda en fasmodulerad MF-signal, som är en frekvensmodulerad (FM) signal, vilken har en mellan- frekvens som är en modulationsprodukt av modulerings- frekvensen och den förutbestämda frekvensen.

16. System enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t 465 491 10 15 20 25 30 35 38 av att fasmoduleringsorganen innefattar organ, vilka är inrättade att omvandla symbolerna enligt en digital fasskiftkod (DPSK-kod).

17. System enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t av att filtreringsorganen är inrättade att för varje sampel bilda den filtrerade signalen i överensstämmelse med dels de komponenter som ligger i fas (I), dels de komponenter som är 90° fasförskjutna (Q) hos den fas- modulerade signalen.

18. av att filtreringsorganen filtrerar ett flertal fas- System enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t modulerade symboler samtidigt med ett sekvensiellt över- lappande förhållande.

19. System enligt krav 18, k ä n nle t e c k n a t av att filtreringsorganen innefattar ett digitalt filter med ändligt pulssvar (FIR-filter).

20. System enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a t av att FIR-filtret samplar varje fasmodulerad symbol ett förutbestämt antal gånger, varvid succesiva samtidiga sampel ordnas faktorvis inbördes i överensstämmelse med ett förutbestämt sekvensmönster för bildande av den filtrerade signalen, vilken genom omvandling till en analog signal utgör modulationssignalen.

21. System enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a t av att FIR-filtret innefattar ett läsminne (ROM), som bildar den filtrerade signalen i överensstämmelse med de kombinerade digitala värdena hos de samtidigt samplade, fasmodulerade symbolerna.

22. System enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t av att filtreringsorganen innefattar ett digitalt filter med ändligt pulssvar (FIR-filter).

23. System enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a t av att FIR-filtret samplar varje fasmodulerad symbol ett förutbestämt antal gånger, varvid successiva samtidiga sampel faktorvis inbördes i överensstämmelse med ett förutbestämt sekvensmönster för bildande av den filtrerade signalen, vilken genom omvandling till en analog signal 10 15 20 25 30 35 465 491 39 utgör modulationssignalen.

24. System enligt krav 23, k ä n n e t e c k n a t av att FIR-filtrer innefattar ett läsminne (ROM), som bildar den filtrerade signalen i överensstämmelse med den fasmodulerade signalens digitala värde.

25. System enligt krav 22, k ä n n e t e c k n a t av demoduleringsorgan, vilka är inrättade att omvandla en mottagen fasmodulerad mellanfrekvenssignal av ovan angivet slag till det bitflöde utifrån vilket den mottagna fasmodulerade MF-signalen har bildats, varvid demodu- leringsorganen innefattar organ, vilka är inrättade att blanda den mottagna fasmodulerade MF-signalen med en stationär signal, vilken har samma frekvens som den stationära signal som har använts för bildande av den mottagna fasmodulerade MF-signalen, för att bilda en mottagen analog signal, organ, vilka är inrättade att omvandla den mottagna analoga signalen till en mottagen digital signal, ett digitalt FIR-filter, vilket är in- rättat att filtrera den mottagna digitala signalen digi- talt för att bilda fasmodulerade symboler, och organ, vilka är inrättade att omvandla de mottagna fasmodulerade symbolerna till ett mottaget bitflöde, som svarar mot det bitflöde utifrån vilket den mottagna fasmodulerade MF-signalen har bildats.

26. System enligt krav 25, k ä n n e t e c k n a t av att demoduleringsorganens digitala FIR-filter inne- fattar en mikroprocessor för filtrering av den mottagna digitala signalen och att mikroprocessorn innefattar ett minne, för lagring av FIR-filterkoefficienter, som utnyttjas vid filtreringen av den mottagna digitala signalen.

27. System enligt krav 26, k ä n n e t e c k n a t av organ, vilka är inrättade att avge en följd av för- utbestämda symboler till de förstnämnda filtrerings- organen, organ, vilka är inrättade att överföra den från de förstnämnda blandningsorganen avgivna fasmodulerade MF-signalen till demoduleringsorganen, och i mikroprocessorn 463 491 10 15 20 25 30 35 40 Ål' anordnade organ, vilka är inrättade att ställa in de i mikroprocessorns minne lagrade FIR-filterkoefficienterna så att de mottagna fasmodulerade symbolerna bringas att överenstämma med de till de förstnämnda filtrerings- organen avgivna, förutbestämda symbolerna.

28. System enligt krav 25, k ä n n e t e c k n a t av att i demoduleringsorganen kombinationen av det digi- tala FIR-filtret och organen för omvandling av de fas- modulerade symbolerna innefattar en mikroprocessor, som är inrättad att filtrera den mottagna digitala signalen och att omvandla de mottagna fasmodulerade symbolerna, varvid mikroprocessorn innefattar dels ett minne för lagring av FIR-filterkoefficienter, som användes vid filtreringen av den mottagna digitala signalen, dels ett minne för lagring av en förutbestämd kod, som användes vid omvandlingen av de mottagna fasmodulerade symbolerna.

29. System enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t av demoduleringsorgan, vilka är inrättade att omvandla en mottagen fasmodulerad MF-signal av nämnda slag till det bitflöde utifrån vilket den mottagna fasmodulerade MF-signalen har bildats.

30. System enligt krav 29, k ä n n e t e c k n a t av att demoduleringsorganen innefattar organ, vilka är inrättade att blanda den mottagna fasmodulerade MF- signalen med en stationär signal, vilken har samma frekvens som den stationära signal som har använts för bildande av den mottagna fasmodulerade MF-signalen, för att bilda en mottagen analog signal, organ, vilka är inrättade att omvandla den mottagna analoga signalen till en mottagen digital signal, organ, vilka är inrättade att digitalt filtrera den mottagna ditigala signalen för att bilda fasmodulerade symboler, och organ, vilka är inrättade att omvandla de mottagna fasmodulerade symbolerna till ett mottaget bitflöde, som svarar mot det bitflöde utifrån vilket den mottagna fasmodulerade MF-signalen har bildats.