SE502618C2 - Förfarande och anordning för att erhålla ett brett dynamiskt område hos en mottagare i ett digitalt radiotransmissionssystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 502 618 att utöka antal kvantiseringsnivåer och. välja. exempelvis en trettonbitars A/D-omvandlare istället för en tolvbitars. Genom att.utöka antalet bitar erhålles fler kvantiseringsnivåer, vilket möjliggör att ett ökat dynamiskt område kan återges korrekt. A/D- omvandlare som har sådana utökade egenskaper medför emellertid ökade kostnader och kan vara svåra att uppbringa.

Redogörelse för uppfinningen I en signalmottagare i ett digitalt system mottages en analog signal, vilken först genomgår en viss analog signalbehandling.

Därefter digitaliseras signalen för att den digitala informa- tionen i. signalen skall kunna extraheras. Problemet med det dynamiska området löses genom att ett utökat dynamiskt omrâde, utöver ett normalt gränsvärde, tillåtes vid den analoga signal- behandlingen. Därefter begränsas signalens amplitud vid digitali- seringen. Denna digitaliserade signal innehåller amplitudinfor- mation som skulle gått förlorad om signalen begränsats redan vid den analoga signalbehandlingen. Förutom ovannämnda förfarande omfattar uppfinningen även en motsvarande anordning.

Ett. huvudândamål. med föreliggande uppfinning' är att erhålla amplitudinformation från signalen även då signalen är starkare än det nämnda gränsvärdet.

Ett annat ändamål år att förbättra informationsöverföringen när den överförda signalen utsättes för svåra störningar.

Ett ytterligare ändamål är att förbättra signalbehandlingen i en utjämnare i mottagaren.

Den ovanstående analoga signalbehandlingen innefattar att den mottagna signalen amplitudbegränsas enligt det utökade dynamiska området och lågpassfiltreras. I de fall signalöverföringen sker på en hög bärfrekvens, föregås denna signalbehandling av att en mottagen högfrekvent signal nedblandas med en syntetiseringsfrek- vens så att en mellanfrekvenssignal erhålles. Den lågpass- 10 15 20 25 30 502 618 filtrerade signalen tillföres till en analog/digitalomvandlare, vilken överstyrs av den lágpassfiltrerade signalen. Efter analog/digitalomvandlaren nedblandas signalen i ytterligare ett steg till en basbandssignal, vilken uppdelas i en reell och en imaginär del. Amplituden hos dessa båda signaler är begränsade var för sig och signalparet innehåller den digitala information man önskar överföra. Trots den amplitudbegränsning som uppstår vid överstyrningen av analog/digitalomvandlaren, innehåller den reella och den imaginära signalen tillsammans viss amplitudinfor- mation upp till en amplitud som motsvarar den analoga amplitud- begränsningen. Överstyrningen av analog/digitalomvandlaren genererar digitala övertoner och ett fasfel, vilket emellertid i ganska liten grad påverkar den fortsatta signalbehandlingen.

En fördel med uppfinningen är att viss amplitudinformation från den mottagna signalen kan erhållas även för signaler som amplitudbegränsas.

En ytterligare fördel är att tillgängliga signalmottagare kan utnyttjas utan några omfattande kompletteringar eller ombygg- nader.

Figurbeskrivning Figur 1 visar schematiskt ett blockdiagram över ett transmis- sionssystem som omfattar en sändare och en mottagare.

Figur 2a och figur 2b visar i signalstyrkediagram den i mot- tagaren mottagna signalstyrkan.

Figur 3 visar i ett I/Q-diagram principen för GMSK-modulering.

Figur 4 visar i ett amplituddiagram, amplituden för den mottagna signalen då mottagaren befinner sig nära sändaren.

Figur 5 visar i ett I/Q-diagram principen för GMSK-demodulering. 10 15 20 25 30 502 618 Figur 6 visar i ett fasdiagram, fasfelet vid överstyrning av mottagaren.

Figur 7 visar i ett frekvensdiagram, olika frekvenskomponenter som uppstår vid överstyrning av mottagaren.

Figur 8 visar ett blockschema över en uppfinningsenlig anordning.

Föredragen utföringsform Figur Il visar översiktligt ett transmissionssystem TS i. ett mobiltelesystem av GSM-typ (Global System. for' Mobile commu- nication). Transmissionssystemet TS omfattar enligt utförings- exemplet en sändare TX i en basstation i ett landbundet mobil- telenät PLMN och en 'mottagare RX i en mobiltelefon MS. I utföringsexemplet har sändaren valts att placeras i basstationen och mottagaren i mobiltelefonen men även det omvända förhållandet kan förekomma. Figur 1 visar enbart de för uppfinningen mest väsentliga delarna och gör inte anspråk på att i detalj visa ett transmissionssystem TS. En mikrofon.MC i en teleenhet är ansluten till en primär A/D-omvandlare l i det landbundna telesystem PLMN.

Den primära A/D-omvandlaren 1 är ansluten till en kodare 2 i sändaren TX i basstationen. Kodaren 2 omfattar enligt utförings- exemplet en, kanalkodare och en sammanlagringsenhet, en s.k. interleaver. Man kan även tänka sig ett flertal andra typer av kodning, exempelvis talkodning och kryptering. Kodaren 2 som kommer att förklaras närmare längre fram i texten används huvudsakligen för att generera en redundant signal, dvs en signal som är mer resistent vid överföring från sändaren TX till mottagaren RX än den ursprungliga signalen. Kodaren 2 är ansluten till en modulator 3 som ur en inkommande signal genererar en fasmodulerad analog bärvåg med en för förbindelsen vald bärfrek- vens. Modulatorn 3 är ansluten till en sändarförstärkare 4 som är ansluten till en sândarantenn 5. Mottagaren RX i mobiltelefonen MS omfattar en mottagarantenn 6 som är ansluten till en mottagar- förstärkare 7.

Mottagarförstärkaren 7 omfattar en signalförstärkare AHPL som 10 15 20 25 30 35 502 618 komponenter och 7 är efterföljande Mottagarförstärkaren Demodulatorn, 8 omfattar en anpassar signalstyrkan för kompenserar för effektförluster. ansluten till en demodulator 8. frekvensblandare MIX som extraherar en signal med en förutbestämd frekvens ur mottagen information från luftgrânssnittet mellan sändaren TX och mottagaren RX. Frekvensblandaren MIX är förbunden med en signalbegränsare LIMIT som begränsar signalstyrkan i inkommande signaler. Signalbegränsaren LIMIT är ansluten till en A/D-omvandlare ADC som omvandlar den extraherade signalen frän analog till digital form. A/D-omvandlaren ADC är förbunden med en kvadraturuppdelare I/Q. A/D-omvandlarens ADC och kvadraturupp- delarens I/Q funktion är av stor betydelse för idén bakom uppfinningen och kommer att förklaras närmare längre fram i texten. Demodulatorn 8 är förbunden med en avkodare 9. Avkodaren 9 är ansluten till en D/A-omvandlare 10 i mobiltelefonen MS. D/A- omvandlaren 10 är ansluten till en högtalare LS.

Figur 2a visar ett diagram där ordinatan representerar en signalstyrka [SS] uttryckt i decibel i förhållande till en referensnivà lmw [dBm] och abskissan representerar längden [1] i meter [m]. Längden l = 0 meter motsvarar basstationens läge. En heldragen effektkurva FS motsvarar signalstyrkan dá en fràn sändaren TX utsända signal mottages i mottagaren RX. Signal- styrkan är alltså störst då mobilen befinner sig i närheten av basstation och försvagas ju längre bort från basstationen:mobilen förflyttas. Figur 2a kommer längre fram i beskrivningen förklaras närmare.

Figur 2b visar liksom figur 2a ett diagram där ordinatan representerar en signalstyrka [SS] uttryckt i decibel i förhål- lande till en referensnivä lmw [dßm] och abskissan representerar längden [1] i meter [m]. Längden 1 = 0 meter motsvarar basstatio- nens läge. En heldragen effektkurva JS1 motvarar mobiltelefonens MS mottagna signalstyrka i A/D-omvandlaren ADC efter behandling i mottagarförstârkaren 7. Figur 2b kommer längre fram i beskriv- ningen förklaras närmare.

Signalbehandlingen vid överföringen av talinformationen kommer nu 10 15 20 25 30 35 502 618 6 att förklaras varvid signalbehandlingen beskrives då talinfor- mation transporteras från mikrofonen MC,.via radiosändaren TX och radiomottagaren RX, till högtalaren LS helt enligt hittills känd teknik. längre fram i beskrivningen kommer ett förfarande för signalbehandling i mottagaren RX enligt uppfinningen att visas.

De för uppfinningen mest väsentliga stegen kommer då speciellt att belysas och effekterna av uppfinningen kommer närmare att förklaras.

Förfarandet för signalbehandling vid överföring av talinformation omfattar följande steg: - En röstsignal A från en användare omvandlas i mikrofonen MC till en analog signal B.

- Den analoga signalen B omvandlas i den primära A/D-omvandlaren 1 i det landbundna telenätet PLMN till en puls-kod-modulerad signal, en s.k. PCM-signal C. PCM-signalen C överförs via en PCM- länk till sändaren TX i basstationen. Överföringshastigheten för signalen är 64kbit/s.

- PCM-signalen C kodas i kodaren 2 i sändaren TX. Kodaren 2 omfattar som 'tidigare nämnts en kanalkodare och en samman- lagringsenhet. I korthet kan.nämnas att.kanalkodaren.màngfaldigar informationen från PCM-signalen för att erhålla redundans i den överförda signalen. Denna redundans medger förbättrad detektering av fel som uppkommer vid överföringen från sändaren TX till mottagaren RX. Om värdet för enstaka bitar förändrats under överföringen kan den ursprungliga signalen lättare återskapas med hjälp av den redundanta överföringen. Sammanlagringsenheten, den s.k. interleavern, sprider ut bitar sä att bitar som före interleavern följde efter varandra, separeras och sprids ut från varandra i interleavern. Störningar i luften mellan sändaren TX och mottagaren RX uppträder ofta i s.k. skurar. Genom att sprida ut informationen med hjälp av interleavern kan man förhindra att sammanhängande information går helt förlorad. Funktionen hos såväl kanalkodaren som sammanlagringsenheten anses vara väl känd av en fackman inom det berörda teknikomrädet och kommer därför inte att förklaras närmare. Kodaren 2 genererar en digital basbandssignal D. Basbandssignalen är tack vare kanalkodning och interleaving mer resistent än den ursprungliga PCH-signalen C'vid 10 15 20 25 30 35 v 502 618 överföringen frán sändaren TX till mottagaren RX.

- Basbandssignalen D sänds till modulatorn 3 och omvandlas i modulatorn till en analog fasmodulerad bârvàg E. Moduleringen sker enligt GMSK-metoden (Gaussian Minimum Shift Keying) som är en moduleringsmetod som medger relativt smal bandbredd. Module- ring enligt GMSK-metoden innebär i korthet att bitar i basbands- signalen I) representar ett visst fasläge hos den genererade bârvágen E. Figur 3 visar med hjälp av ett I/Q-diagram hur fasläget för bärvágen E förändras från ett första läge Pl till ett andra läge P2 dä modulatorn mottager en ny bit från basbands- signalen D. GMSK-modulering är en vanlig moduleringsteknik inom teknikomràdet telekommunikation och anses vara känd av en fackman inom nämnda teknikomrâde. Bärvägens E fasläge varierar alltså beroende av informationen :i basbandssignalen D. Bärvágens E amplitud är konstant och bärfrekvensen som väljes i enlighet med GSM-specifikationerna är också konstant och. enligt ut- föringsexemplet vald till 900,2 MHz.

- Bestämning av en maximalt mottagen signalstyrka i enlighet med ett fördefinierat värdei.systemspecifikationen för GSM-systemet.

Den maximala signalstyrkan SS är enligt utföringsexemplet vald till -15dBm vilket framgår av figur 2a.

- Bärvàgen E vidarebefordras till sändarförstärkaren 4 och omformas till en radiosignal F och utsändes via sändarantennen 5 med den valda signalstyrkan.

- Fastställande av en i systemkraven bestämd minimalt accepterad signalkvalité efter signalbehandling i mottagaren. Systemkraven är specificerade GSM-specifikationen.

- Val av A/D-omvandlarens ADC referensspänning. Valet görs i av önskat avstånd mellan en till A/D-omvandlaren Enligt signaler med maximal beroende inkommande signals maximala och minimala amplitud. utföringsexemplet väljes amplitud motsvarande +1 Volt. +1 Volt motsvarar vid femtio ohm en att mottaga signalstyrka SS = 10 log-êç-+ 30 [dBm] = +10dBm.

Signalstyrkan +l0dBm.visas i figur 2b med ett övre gränsvärdet OG för A/D-omvandlaren ADC. 10 15 20 25 30 35 502 618 - Val av' antal kvantiseringsniváer för' A/D-omvandlaren .ADC.

Antalet kvantiseringsnivàer'är enligt utföringsexemp1et.valt till 4095 eftersom en 12-bitars A/D-omvandlare har valts att realisera A/D-omvandlaren ADC. Valet görs i beroende av önskad dynamik i A/D-omvandlaren ADC.

- Radiosignalen F mottages via mottagarantennen 6 och transporte- ras från antennen 6 till mottagarförstärkaren 7. Den mottagna totala radiosignalen omfattar ett flertal andra frekvenser förutom den från sändaren TX utsända frekvensen 900,2 MHz. Den totala mottagna radiosignalen F förstärkes i signalförstärkaren AMPL. nalstyrkan SS enligt GSM-specifikationerna är -40dBm krävs 50dB Eftersom den från sändaren TX utsända maximala sig- förstärkning för att nå upp till det valda övre gränsvärdet OG motsvarande +l0dBm i A/D-omvandlaren ADC (-40dBm plus 50dB = +10dBm). Förstärkningen 50dB är därmed så avpassad att radiosig- nalen förstärks utan att den valda A/D-omvandlarens ADC tidigare nämnda övre gränsvärde OG överskrides. En maximal signalstyrka MXS efter förstärkning i mottagarförstärkaren 7 mäste understiga det övre gränsvärde OG, om A/D-omvandlaren inte skall överstyras.

Den totala mottagna förstärkta signalen F benämnes en frontsignal G.

- Frontsignalen G sändes från mottagarförstärkaren 7 till frekvensblandaren MIX i demodulatorn 8. Frontsignalen G omfattar så som tidigare nämnts förutom den från sändaren TX utsända frekvensen, nämligen 900,2 Mz, även andra frekvenser. Genom att blanda frontsignalen G med en s.k. syntfrekvens SYNTH 'vars frekvens vâljes till 825,2 Mmz kan en önskad s.k. (900,2 minus första mellanfrekvens H erhållas, motsvarande 75 MHz 825,2). Anledningen till att syntfrekvensen SYNTH och därmed är att filter i mottagaren RX är dimensionerade för den valda första mellanfrek- mellanfrekvensen motsvarande 75 Mflz väljes, vensen II motsvarande 75 MHz. Frekvensblandarens MIX funktion anses vara väl känd av en fackman inom teknikomrádet telekom- munikation och kommer därmed inte att förklaras närmare.

- Den första mellanfrekvensen H sändes från frekvensblandaren MIX till signalbegränsaren LIMIT. Signalbegränsaren LIMIT förhindrar signaler med en signalstyrka över -40dBm att transporteras vidare i mottagaren RX. Figur 2a visar att den mottagna signalen 10 l5 20 25 30 35 502 618 begränsas då mobilen befinner sig i närheten av basstationen, enligt GSM-specifikationen då signalstyrkan överstiger -40dBm. I signalbegränsaren LIMIT filtreras därefter de oönskade frekvens- komponenter som uppstått på grund av signalbegränsningen bort.

Den i signalbegränsaren LIMIT begränsade och filtrerade signalen benämnes en begränsad mellanfrekvens J. Signalbegränsaren är ansluten till A/D-omvandlaren ADC. Signalstyrkan SS för den begränsade mellanfrekvensen J visas i figur 2b med hjälp av en heldragen effektkurva JS1. Basstationens läge symboliseras i figur 2b som tidigare nämnts av ordinatan. Den övre delen av den heldragna effektkurvan JS1 visar signalstyrkan i den begränsade mellanfrekvensen då mobiltelefonen MS befinner sig i närheten av basstationen. Den med längden 1 avtagande signalstyrkan sym- boliserar signalstyrkan vid A/D-omvandlarens ADC ingång då mobilen förflyttar sig bort fràn basstationen. Den valda A/D- omvandlaren ADC klarar av att omvandla den begränsade mellanfrek- vensen från analog till digital form så länge mobilen befinner sig mellan l=L0 och l=L2. Då mobilen befinner sig mellan l=L0 och l=L1 mottager antennen signaler med en signalstyrka högre än - 40dBm och den maximala signalstyrkan MXS mottages i A/D-om- Den maximala signalstyrkan MXS återges då i A/D- omvandlaren med den högsta kvantiseringsnivån, dvs de tolv bitarna i A/D-omvandlaren visar kvantiseringsnivå #4095. Dä mobilen befinner sig vid längden l=L2 kan en minimalt mottagbar vandl aren . signalstyrka återskapas i A/D-omvandlaren. signalstyrkan motsvarar då ett s.k. undre gränsvärdet UG. Signalstyrkan vid det undre gränsvärdet UG återges i A/D-omvandlaren med den lägsta kvantiseringsnivån, dvs de tolv bitarna i A/D-omvandlaren visar kvantiseringsnivå #0. Figur 4 visar ett amplituddiagram där den begränsade mellanfrekvensens J amplitud som funktion av tiden visas med en heldragen amplitudkurva JAl. Amplitudkurvan JAl visar mellanfrekvensens J amplitud då mellanfrekvensens sig- nalstyrka SS är i närheten av den maximala signalstyrkan, dvs då mobiltelefonen befinner sig i närheten av basstationen. Ordinatan i amplituddiagrammet enligt figur 4 symboliserar amplituden [A] i volt [V] och abskissan symboliserar tiden [t] i sekunder [s].

Den heldragna amplitudkurvan JAl visar den del av mellanfrekven- sen J som är möjlig att återskapa i A/D-omvandlaren ADC. Eftersom 10 15 20 25 30 35 502 618 10 A/D-omvandlarens ADC övre gränsvärde OG enligt känd teknik inte överskrides vid mottagande av den maximala signalstyrkan MXS i A/D-omvandlaren kan mellanfrekvensen J i närheten av den maximala signalstyrkan MXS helt återskapas i A/D-omvandlaren. Mellan- frevensen J återskapas därmed, vilket framgår av figur 4, utan att amplituden "klippes" i toppvärdena på grund av överstyrning av A/D-omvandlaren ADC. Den i A/D-omvandlaren ADC behandlade begränsade mellanfrekvensen J benämnes en digitaliserad första mellanfrekvens, en s.k. digitalfrekvens K.

- Digitalfrekvensen K sändes från A/D-omvandlaren ADC till kvadraturuppdelaren I/Q som visas i figur l. Den digitaliserade signalen K omfattar en màngfalld frekvenskomponenter på bägge sidor om den digitala mellanfrekvensen. Genom att blanda ner mellanfrekvensen till frekvensen noll uppstår en vikningseffekt, dvs de frekvenskomponenter som teoretiskt då befinner sig i det negativa frekvensområdet vikes i praktiken över nollaxeln till det positiva frekvensområdet. Genom att blanda de resulterande frekvenskomponenterna med en sinussignal erhålls en reell del av signalen. Genom att blanda de resulterande frekvenskomponenterna med en cosinussignal erhålls en imaginär del av signalen. Den signal som erhålles genom att blanda med sinussignalen benämnes en I-komponent och den signal som erhålles genom att blanda med cosinussignalen benämnes en Q-komponent. De bägge erhållna signalkomponenterna kan representeras i ett s.k. I/Q-diagram, vilket visas i figur 5. Figur 5 visar I-komponenten med en första heldragen kurva Il vars värde avläses på I-axeln och Q-komponen- ten med en andra heldragen kurva Ql vars värde avläses på Q- axeln. Genom att låta de två komponenterna tillsammans bilda en vektor V1, återskapa den kan man genom att avläsa vektorns Vl amplitud basbandssignalens envelop, dvs ursprungliga basbandssignalens maximala amplitud i varje period. Envelopen används längre fram i förfarandet av en utjämnare i dekodern 9.

Vektorns V1 fasvridning FI1 används för att återskapa den enligt den ovannämnda GMSK-principen som ovan visats i figur 3. En förut- bestämd momentan fasvridning FI1.motsvarar ett förutbestämt värde på ett bítintervall i basbandssignalen. Kvadraturuppdelaren I/Q återskapar alltså ur digitalfrekvensen K, i ett idealfall, den ursprungliga basbandssignalens bitinformation 10 15 20 25 30 35 502 618 ll ursprungliga basbandssignalen D som tidigare i förfarandet inkom till modulatorn 3 i sändaren TX. Den àterskapade basbandssignalen benâmnes en resulterande basbandssignal L. Kvadraturuppdelning som ovan översiktligt nämnts är sedan tidigare känd av en fackman inom teknikområdet radiokommunikation och kommer därför inte att förklaras närmare.

- Den resulterande basbandssignalen L sändes från kvadraturupp- delaren I/Q i demodulatorn 8 till avkodaren 9. Avkodaren återskapar ur den resulterande basbandssignalen L den till kodaren 2 'tidigare i. förfarandet inkomna PCM-signalen CL Den resulterande basbandssignalen L behandlas i den tidigare nämnda utjämnaren i avkodaren 9. Envelopen som tidigare i förfarandet har visats med hjälp av I/Q-diagrammet i figur 5, används i utjämnaren för att separera den signalkomponent i radiosignalen F som mottagits direkt från sändaren TX till mottagaren RX, från de signalkomponenter i radiosignalen F som mottagits i mottagaren RX först efter reflexion. Den efter kanalavkodning, deinter- leaving och utjämning återskapade PCM-signalen benâmnes en resulterande PCM-signal M.

- Den resulterande PCH-signalen M sändes fràn avkodaren 9 till D/A-omvandlaren 10. D/A-omvandlaren återskapar ur PCM-signalen den tidigare till A/D-omvandlaren 1 inkomna analoga signalen B.

Den äterskapade signalen benâmnes en resulterande analog signal N.

- Den resulterande analoga signalen N sändes från D/A-omvandlaren 10 till högtalaren LS. I högtalaren LS återskapas den tidigare till mikrofonen inkomna talsignalen A. Den àterskapade talsig- nalen benâmnes en resulterande talsignal 0.

Närmast kommer ett förfarande enligt uppfinningen att visas. De ovan visade förfarandestegen i sändaren TX är desamma som vid utövande av uppfinningen. I mottagaren RX kommer vid utövandet av signalen att uppstå. Denna uppfinningen en förändring av förändring kommer att àskàdliggöras med hjälp av figurerna 2, 4 och 5. signalerna i beskrivningen och hänvis- ningsbeteckningarna i figur 1 kommer som ett försök till förtydligande av beskrivningen att förbli desamma som ovan.

Innehållet i de tidigare namngivna signalerna kommer däremot att Namnen på 10 15 20 25 30 35 502 618 12 förändras vid utövande av uppfinningen. Denna förändring visas i figurerna 2b, 4 och 5 med hjälp av streckmarkerade signalátergiv- ningar i de olika diagrammen.

Det uppfinningsenliga förfarandet, som alltså bara berör mottagaren RX, omfattar följande steg: - Fastställande av den minimalt accepterade signalkvalitén, valet av A/D-omvandlarens ADC referensspânning och antal kvantise- ringsnivåer är detsamma som ovan tidigare visats.

- Radiosignalen F mottages via.mottagarantennen 6 och transporte- ras fràn antennen 6 till mottagarförstärkaren 7.

Den totala mottagna radiosigna1en.F mottages i signalförstärkaren AMPL. Förstärkningen motsvarar liksom tidigare 50dB. från mottagarförstärkaren 7 till - Frontsignalen G sändes frekvensblandaren MIX i demodulatorn 8. Genom att blanda ned frontsignalen G så som ovan visats erhålls den första mellanfrek- venssignalen H.

- Den första mellanfrekvenssignalen H sändes från frekvensblan- daren MIX till signalbegränsaren LIMIT i mottagarförstärkaren 7.

Signalbegränsaren förhindrar enligt uppfinningen signaler med en signalstyrka över -37dBm att transporteras vidare i mottagaren RX. Signaler med signalstyrka som överstiger den tidigare tillåtna signalstyrkan med upp till 3dB tilläts alltså passera.

Figur 2a visar att den mottagna signalen begränsas då mobilen befinner sig i närheten av basstationen, enligt utföringsexemplet då signalstyrkan överstiger -37dBm. Den extra signalstyrka som därmed erhålles utnyttjas i utjämnaren vid utvärdering av signalens envelop. Möjligheten att mottaga även signalstyrkor över -40dBm är av stor betydelse i utjämnaren speciellt vid komplicerade överföringsförhàllanden. Visserligen kommer A/D- omvandlaren att överstyras på grund av den förhöjda sig- nalstyrkan, men den information som trots överstyrningen av A/D- omvandlaren erhålles är tillräcklig för att med marginal möta kraven på prestanda.

Detta kommer att framgå längre fram i texten. I signalbegränsaren LIMIT filtreras därefter de oönskade frekvenskomponenter som uppstått pá grund av signalbegränsningen bort. Signalstyrkan SS för den begränsade mellanfrekvensen J visas i figur 2b med hjälp lO 15 20 25 30 35 13 5Û2 618 av en streckmarkerad effektkurva JS2. Den streckmarkerade effektkurvan JS2 visar signalstyrkan i den begränsade mellanfrek- vensen J då mobiltelefonen MS befinner sig i närheten av basstationen.

Då mobilen befinner sig mellan l=L0 och l=L1 förvanskas signalen i A/D-omvandlaren på grund av den tidigare nämnda överstyrningen då A/D-omvandlarens ADC övre gränsvärde OG överskrides. Effekten av denna förvanskning kan emellertid bemästras i ett digitalt system, vilket kommer att framgå längre fram i beskrivningen.

Figur 4 visar den begränsade mellanfrekvensens J amplitud med hjälp av en amplitudkurva JA2 som på grund av den ovan nämnda reducerade begränsningen av radiosignalen F har högre amplitud än den tidigare visade amplitudkurvan JA1. Amplitudkurvan JAZ visar mellanfrekvensens J amplitud då mobiltelefonen befinner sig i närheten av l=L0. En streckad del JA21 av amplitudkurvan JA2 visar den nivå på mellanfrekvensen J som är möjlig att återskapa i A/D-omvandlaren ADC. Eftersom A/D-omvandlarens ADC övre gränsvärde OG överskrides vid mottagande av mellanfrekvensens maximala signalstyrka kan mellanfrekvensen J' inte áterskapas korrekt i A/D-omvandlaren. Signalen förvanskas eftersom amplitu- den "klippes" i toppvärdena på grund av överstyrning av A/D- omvandlaren ADC. Denna "klippning" framgår av de streckade delarna JA2J. i figur 4.

- Digitalfrekvensen K, begränsade mellanfrekvensen J, sändes från A/D-omvandlaren ADC till kvadraturuppdelaren I/Q. De bägge erhållna signalkom- ponenterna representeras i I/Q-diagrammet som visas i figur 5.

Figur 5 visar med en första streckmarkerad kurva I2 hur I- dvs den i A/D-omvandlaren behandlade komponenten enligt det uppfinningsenliga förfarandet klippes och med en andra streckmarkerad kurva Q1 hur också Q-komponenten klippes. Tillsammans bildar de två komponenterna i figur 5 en streckmarkerad vektor V2. Eftersom de två komponenterna bildats ur den i A/D-omvandlaren förvanskade digitalfrekvensen X, är amplituden för de bägge komponenterna "klippta" i topparna. Detta medför att vektorn V2 ibland är kortare än vad som vore fallet om vektorn skapats ur en ej förvanskad mellanfrekvens. Längden pä en tredje vektor V3 i figur 5 visar envelopvärdet för den mottagna signalen vid det aktuella fasläget för vektorn V3. Längden pà en 10 15 20 25 30 35 502 618 14 fjärde vektor V4 visar envelopvärdet för den mottagna signalen vid det aktuella fasläget för vektorn V4. Envelopvärdet för den tredje vektorn V3 är detsamma som om A/D-omvandlaren inte vore överstyrd vid mottagande av av en signalstyrka motsvarande - 37dBm, dvs envelopvärdet är korrekt återgivet. Envelopvärdet för den fjärde vektorn V4 är detsamma som om A/D-omvandlaren vore maximalt överstyrd vid mottagande av en signalstyrka motsvarande -37dBm, dvs envelopvärdet är maximalt felaktigt återgivet. Som jämförelse kan nämnas att om A/D-omvandlaren inte överstyrs, vilket var fallet i det först beskrivna utföringsexemplet vid mottagande av en signalstyrka motsvarande -40dBm, så är amplitu- den konstant och följer den inre cirkeln EV som markerats i figur 5 med prickmarkering. Genom att överstyra A/D-omvandlaren ADC erhålls en viss amplitudinformation vid mottagande av sig- nalstyrkor motsvarande -37dBm. Amplitudinformationen är visser- ligen inte är fullständig men är bättre än den amplitudinfor- mation som skulle erhållas om A/D-omvandlaren ADC inte över- styres, dvs vid mottagande av en signalstyrka som är begränsad till -40dBm. Vektorns V1 fasvridning FI2 användes som tidigare nämnts för att återskapa den ursprungliga basbandssignalens D bitinformation. En förutbestämd momentan fasvridning FI2 motsvarar ett förutbestämt värde på ett bitintervall i basbands- signalen. Eftersom vektorn V2 âr kortare än den tidigare nämnda vektorn V1 som skapats ur en ej förvanskad mellanfrekvens har ett fasfel FIE uppstått förutom den tidigare nämnda klippta amplitu- den. Fasfelet har markerats i figur 5. Fasfelet kan beräknas med följande formel: FIE = FI1 - FI2 = FIl - 90 + arctan(X * cosFI1).

X i formeln motsvarar den överstyrningsfaktor med vilken A/D- omvandlaren överstyrs. I digitala system av exempelvis GSM-typ finns ett största tolererat fasfel. En överstyrningsfaktor motsvarande 1,4 ggr' genererar i. GSM-systemet. ett fasfel FIE motsvarande sex grader. Ett fasfel FIE motsvarande sex grader är acceptabelt i ett GSM-system. Sá länge fasfelet FIE år mindre än det tolererade felet är mängden korrekt återskapad bitinformation acceptabelt hög.

Vid en överstyrningsfaktor motsvarende 1,4 ggr är också signal- kvalitén acceptabelt hög eftersom effekten av övertoner inte är tillräckligt störande för att problem vid detekteringen av 10 15 20 25 30 502 618 15 signalen skall uppstå. Effekten av övertonerna framgår längre fram i texten i samband med beskrivningen av figur 7.

Figur 6 visar ett i GSM-systemet uppmätt värde av fasfelet som funktion av fasvridningen vid överstyrning av A/D-omvandlaren med en faktor 1,4, motsvarande 3dB. Abskissan visar fasvridningen FI i grader och ordinatan visar fasfelet FIE i grader. Endast en del (45 - 90 grader) av den totala möjliga fasvridningen (0 - 360 grader) har visats i figuren. I figur 6 framgår att ett maximalt fasfel motsvarande sex grader uppstår i GSM-systemet vid den valda överstyrningen. Ett fasfel motsvarande sex grader är acceptabelt i ett GSM-system. Medelväredet för felet är emeller- tid betydligt lägre. Detta medför att överstyrning av A/D- omvandlaren motsvarande 3dB kan ske utan störande inverkan för en användare av systemet .

Figur 7 visar hur den i figur 4 visade klippta amplitudkurvan JA2 ser ut vid mätning av signalen i frekvensplanet. Abskissan M visar frekvens och ordinatan Z visar signalstyrkan i dB.

Grundfrekvensen för digitalfrekvensen K visas med en första frekvensstapel S1. Övertoner, som uppstår efter "klippning" i A/D-omvandlaren ADC, visas med enstaka frekvensstaplar S2 på lägre nivåer än grundfrekvensen. Den s.k. brusmattan visas i figur 6 med ett markerat område S3. Den mottagna grundfrekvensen är acceptabel så länge ett visst förhållande dZ existerar mellan effekten i S1 och effekten i brusmattan S3 och övertonerna S2.

Sammanfattningsvis kan nämnas att mottagarens dynamiska område utökats med hjälp av uppfinningen. Vid utökningen av det dynamiska området motsvararande 3dB erhålls en viss om än ej fullständig envelopinformation. Denna erhållna utökade envelopin- formationen används i utjämnaren då mottagaren befinner sig i terräng som är speciellt ogynnsam för mottagning.

I figur 8 visas en uppfinningsenlig anordning 100 i mottagaren RX. Anordningen omfattar signalbegränsaren LIMIT, A/D-omvandlaren ADC som är ansluten till signalbegränsaren LIMIT samt en detektor I/Q och 9 som är ansluten till A/D-omvandlaren. Anordningen 100 10 15 20 25 502 618 16 är via frekvensblandaren.MIX och signalförstärkaren AMPI.ansluten till en mottagarantennen 6, till vilken en radiosignal (F) inkommer. Figuren visar också en syntfrekvensgenerator 101 ansluten till frekvensblandaren MIX. Signalbegränsaren LIMIT är vilket filtrerar bort de övertoner som uppståer vid signalbegränsen. A/D-omvandlaren har visad med ett làgpassfilter LP, en dynamiskt område vars övre gräns är det nämnda övre gränsvär- det OG. Detektorn I/Q och 9 omfattar kvadraturuppdelaren I/Q och avkodaren 9. Kvadraturuppdelaren. I/Q omfattar' medel för att omforma signalen så att denna kan behandlas i avkodaren 9, i vilken ett mätt pá signalkvalitén kan detekteras.

Signalbegränsaren LIMIT omfattar medel för att begränsa den i signalförstârkaren AMPL och frekvensblandaren. MIXI behandlade radiosignalen F. Signalbegränsaren LIMIT begränsar härvid signalen så att det övre gränsvärdet OG överskrides och så att detektorn detekterade förutbestämt minimalt accepterat gränsvärde. den i signalkvalitén överstiger ett De ovan visade utföringsexemplen kan naturligtvis följa iden bakom uppfinningen trots ett flertal variationer. Man kan exempelvis tänka sig att radiosignalen utsändes fràn mobilen och mottages i basstationen. Man kan även tänka sig att andra system än det ovan visade GSM-systemet utnyttjar uppfinningen. Uppfin- ningen är alltså inte begränsad till de ovan beskrivna och pà ritningarna visade utföringsformerna, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 11 502 618 PATENTKRAV

1. Förfarande för att erhålla ett brett dynamiskt område hos en mottagare (RX) :i ett digitalt radiotransmissionssystem (TS), vilken mottagare (RX) mottar en radiosignal (F) som utsändes frán en sändare (TX) och omfattar en A/D-omvandlare (ADC), varvid förfarandet omfattar följande steg: - val av ett övre gränsvärde (OG) för A/D-omvandlarens (ADC) dynamiska omrâde: - bestämning av en minimalt accepterad signalkvalité för en i mottagaren (RX) behandlad radiosignal; - överstyrning av A/D-omvandlaren så att det övre gränsvärdet (OG) överskrides: - generering av ett värde på signalkvalitén efter A/D-om- vandlaren; - jämförelse av det genererade värdet pâ signalkvalitén med den minimalt accepterade signalkvalitén; - begränsning av överstyrningen så att den minimalt accepterade signalkvalitén överskrides då A/D-omvandlaren överstyres;

2. Förfarande för att erhålla ett brett dynamiskt område hos en mottagare (RX) i ett digitalt radiotransmissionssystem (TS) enligt patentkrav 1, vilken mottagare omfattar en signalbegrän- sare (LIMIT) till vilken A/D-omvandlaren (ADC) är ansluten och vilket förfarande omfattar följande ytterligare steg: - begränsning i signalbegrânsaren (LIMIT) av den till signal- begrânsaren inkommande signalen så att signalstyrkan överskrider det övre gränsvärdet (OG) för A/D-omvandlaren: - filtrering med hjälp av ett lágpassfilter (LP) i signalbegrän- saren (LIMIT), av den av signalbegrânsaren (LIMIT) begränsade signalen.

3. Förfarande för att erhålla ett brett dynamiskt omrâde hos en mottagare (RX) i ett digitalt radiotransmissionssystem (TS) enligt patentkrav 1 eller 2, kvadraturuppdelare (I/Q) som är ansluten till A/D-omvandlaren (ADC) och en avkodare (9) som är ansluten till kvadraturupp- delaren (I/Q) och vilket förfarande omfattar följande ytterligare vilken mottagare omfattar en 10 15 20 25 502 618 18 steg: - nedblandning av den till kvadraturuppdelaren (I/Q) inkommande signalen till en s.k. basbandssignal: - blandning av basbandssignalen med dels en sinussignal och dels en cosinussignal så att analys av signalen kan ske i avkodaren (9)-

4. Förfarande för att erhålla ett brett dynamiskt område hos en i ett digitalt radiotransmissionssystem (TS) enligt patentkrav 1, 2 eller 3, följande ytterligare steg: - överstyrning av A/D-omvandlaren så att det övre gränsvärdet mottagare (RX) vilket förfarande omfattar (OG) överskrides med en faktor 1,4.

5. Anordning (100) för att erhålla ett brett dynamiskt område hos en mottagare (RX) i ett digitalt radiotransmissionssystem (TS), vilken anordning (100) omfattar en signalbegränsare (LIMIT), en till begränsaren (LIMIT) ansluten A/D-omvandlare (ADC), med ett dynamiskt område vars övre gräns begränsas av ett övre gränsvärde (OG) och en till A/D-omvandlaren (ADC) ansluten detektor (I/Q, 9) som omfattar medel för att detektera signalkvalítén för en i A/D- omvandlaren behandlad signal, vilken signalbegränsare (LIMIT) omfattar medel för att begränsa en inkommande signal så att dels en signalstyrka hos en från signalbegränsaren avgiven signal överstiger det övre gränsvärdet (OG), dels att den i detektorn (I/Q, 9) detekterade signalkvalitén överstiger en förutbestämd minimalt signalkvalité, då signalbegränsaren (LIMIT) överstiger det övre gränsvärdet (OG). accepterad signalstyrkan från