SE515885C2 - Anordning och förfarande för korrigering av offsetlikspänning i en mottagare - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 515 885 2 såsom visas i fig 1. Denna ändring i förstärkning ändrar den resulterande likspänningskomponenten i basbandssigna- len.

Andra distortionskällor i basbandssignalen är ett re- sultat av ofullständiga förstärkningssteg och demodulator- kretsar.

Verkningarna av dessa adderade, oönskade likspän- ningskomponenter i signaler som används för digital data- överföring visas i fig 3 och 4. Fig 3 visar en ideal rep- resentation av en godtycklig signaluppsättning, som i sig- nalrummet representeras av de X 301 som är projicerade på ifas- och kvadraturaxlarna 303 (I resp Q). I fig 4 åskåd- liggörs verkningarna av att addera en oönskad offsetlik- spänning 309 till antingen I- eller Q-komponenten. Änd- ringarna i I- och Q-komponenter medför en ändring av be- slutströskeln, och förskjuter således valet av en symbol över en annan, varvid brusmargainalen för några av sym- bolerna reduceras och marginalen för fel vid närvaro av okorrelerat brus reduceras.

Det oönskade offsettspänningsfelet som införs av lo- kaloscillatorn är ofta acceptabelt för några radiomotta- gare, emellertid har digitala radiomottagare en lägre to- lerans för offsetfel än en konventionell analog radiomot- tagare. Den oönskade offsetspänningen som införs av änd- rade signalstyrkor är vanligtvis aldrig något problem i en enkelfrekvensradiomottagare, medan det kan bli problem i inställbara radiomottagare. Problemet är övergående till sin natur och uppträder vid inställning av radiomottagaren på en ny frekvens. Detta kan accepteras i vissa tillämp- ningar och många konventionella radioapparater använder resistor-kondensatornät (RC-nät) och andra har en extra strömställare för att ändra RC-nätets impedans under en övergång för att reducera tidsåtgàngen för övergångens insvängning. Den direkta lösningen med ett RC-nät för att eliminera den oönskade likspänningskomponenten, vilket är bättre känt som växelströmskoppling, blir förspänd när en lång sekvens av symboler, som representerar mönster av 10 15 20 25 30 35 5.15 885 3 ettor och nollor, som mottas av en digital mottagare inte har ett jämnt antal ettor och nollor, och orsakar därför en likspänningskomponent som skulle elimineras genom växelströmskoppling av signalen. Det finns ett behov av en enhet för att snabbt korrigera för den oönskade offsetlik- spänningen före mottagning av data som är av intresse för radiomottagaren. En sådan enhet skulle korrigera för tran- sientfel som uppkommer vid inställning av en ny frekvens och skulle snabbt anpassa sig till den korrekta spännings- nivàn. Det finns ett behov av att pà extremt kort tid korrigera för den oönskade offsetlikspänningen, som orsa- kas av förändringar i mottagarförstärkningen och koppling av lokaloscillatorn i mellanfrekvenssteget.

Föreliggande uppfinning omfattar en radiomottagare som mottar en insignal och innefattar åtminstone tvá ope- rativa tillstànd, basbandskretsar (BB-kretsar) och àt- minstone tvà adaptiva likspänningsoffsetkompensatorer i BB-kretsarna. När radiomottagarens första operativa till- stànd aktiveras inställs likspänningsoffsetkompensator- kretsarna till en förutbestämd utsignalnivá i frànvaro av insignal till radiomottagaren. När det andra operativa tillståndet aktiveras vidarebefordras den mottagna in- signalen av radiomottagaren och offsetlikspänningen minskas i den mottagna insignalen medelst de adaptiva lik- spänningsoffsetkompensatorkretsarna i BB-kretsarna.

Fig 1 är ett schema över ett radiofrekvent transmis- sionssystem innefattande en begränsad detalj av motta- garen.

Fig 2 är ett schema över en tidsluckekonfiguration, som används i transmissionssystem med tidsdelad multipel- åtkomst (TDMA).

Fig 3 är en bild av ideala, godtyckliga signaler, som är överförda pà ifas- och kvadraturaxlarna.

Fig 4 är en bild av godtyckliga signaler, som inne- håller en oönskad offsetlikspänning och som är överförda pà ifas- och kvadraturaxlarna. 10 15 20 25 30 35 515 885 4 Fig 5 är ett schema över en basbandskrets som kan ut- nyttja föreliggande uppfinning.

Fig 6 är ett schema över en krets för offsetlikspän- ningskompensering, som är användbar i kretsen i fig 4.

Fig 7 är ett schema över en alternativ, adaptiv krets för offsetlikspänningskompensering.

Fig 8 är ett schema över en andra alternativ, adaptiv krets för offsetlikspänningskompensering.

Ett radiofrekvenssystem överför radiofrekvenssignaler mellan en sändare 101 och en mottagare 121. Sändaren 101 är en fast placerad sändare, som betjänar ett täcknings- område som befolkas av mobila och bärbara mottagare, av vilka mottagaren 121 visas i fig 1.

En antenn 125 omvandlar de radiofrekventa signalerna till elektroniska, radiofrekventa signaler (RF-signaler).

En blandare 129 blandar en lokaloscillators frekvens 123 med de inkommande, radiofrekventa signalerna och reducerar därigenom frekvensdatana till en mellanfrekvens (IF).

Efter att ha skickat IF-signalerna via ett extra filter 127 förstärker förstärkaren 103 med automatisk förstärk- ningsstyrning (AGC) signalerna till de korrekta spännings- nivàerna för att undvika mättning och för att tolkas av de àterstàende kretsarna i mottagaren 121. Nämnda AGC är en förstärkare med variabel förstärkning, som styrs av den uppmätta effekten hos de inkommande radiofrekvenssignaler- na. De mottagna IF-signalerna bandpassfiltreras 105 där- efter och inmatas till kvadraturdemoduleringskretsen.

Kvadraturdemoduleringskretsen är sammansatt av en delare 107, tvâ blandare 109, 111, en effektdelare 119 och en lokaloscillator 117. Kombinationen av lokaloscillatorn 117 och effektdelaren 119 alstrar tvà signaler som är 90° fasförskjutna i förhållande till varandra, vilka hänvisas till som ifas (I) och kvadratur (Q). De mottagna IF-signa- lerna delas och identisk information sänds till de tvà blandarna 109, 111. Blandaren 111 blandar de mottagna IF-signalerna med faskomponenten (I) av lokaloscillatorns signal 117. Signalen làspassfiltreras 113 därefter, vilket 10 15 20 25 30 35 51.5 885 5 ger en ifasdatasignal (I). Blandaren 109 blandar de mot- tagna IF-signalerna med kvadraturkomponenten (Q) i lokal- oscillatorns signaler 117. Resultatet av denna blandning làgpassfiltreras 115 sedan, vilket ger en kvadraturdata- utsignal (Q). De resulterande I- och Q-datana betraktas som basbandssignaler och tolkas sedan av basbandskretsen för bildande av digitala data som skall användas av radio- telefonsystemet.

Radiomottagaren 121 är utformad för användning av ett europeiskt digitalt radiotelefonsystem, som specificeras av Group Special Mobile (GSM) kommittén, vilket radio- telefonsystem sänder och mottar tidsdelade data med mul- tipelàtkomst. I ett TDMA-system sänder radiotelefonen data till och mottar data från den fast placerade sändtagaren 101 endast i vissa tidsluckor. Ett exempel på ett TDMA- sändnings- och -mottagningsschema visas i fig 2. Just denna radio har givits tidslucka 1 för sändning och mot- tagning av data. Sändningstidsluckorna 209 och mottag- ningstidsluckorna 207 är förskjutna i tiden med tre tids- luckor för möjliggörande av användning av samma antenn för sändning och mottagning vid olika tider. Mellan sändning och mottagning under tidsluckorna 6, 7 och O ändrar radio- telefonmottagaren frekvens och gör en effektmätning, var- vid den kontrollerar signalstyrkan, pà en intilliggande basstation. Eftersom repetitionen av de mottagna tids- luckorna 201, 205 sker endast 4,615 millisekunder åtskil- da, och eftersom radiomottagaren 121 under tidsluckorna 6, 7 och O måste ändra frekvens och förstärkning är en last placerad i mottagarkretsarna för snabb justering till korrekt likspänningsförspänning för undvikande av distor- dering av de mottagna datana.

I fig 3 och 4 kan, såsom tidigare har förklarats, verkan av en oönskad offsetlikspänning 309 ses pà besluts- tröskeln, som bestämmer signalsymbolerna. Kretsarna, som visas i fig 5, eliminerar problemet med offsetlikspänning.

Kretsarna inrymmer tvà àskilda operativa tillstànd, varav ett första operativt tillstànd uppträder före mottagningen av giltiga data. > 10 15 20 25 30 35 5155885 6 Under detta första operativa tillstànd ställs för- stärkaren 407 med automatisk förstärkningsstyrning på en förutbestämd nivå, mätningar vid den givna frekvensen. Mottagaren dämpas vid som har bestämts under tidigare effekt- 401, vilket blockerar varje radiofrekvenssignal från att mottas i blandaren 403. Dämpningen gör det idealt möjligt för basbandskretsarna att ställa in sig pà I- och Q-sig- nalernas önskade likspänningsnivàer. IF-signalerna filtre- ras vid 405 och förstärks sedan vid 407. 413. lerna utmatas. För att undvika upprepning visas endast IF-signalerna in- matas till demodulatorerna 415, I- och Q-datasigna- I-kretsarna från denna punkt eftersom I- och Q-kretsarna är identiska. I-datasignalerna làgpassfiltreras därefter 417. Dessa signaler inmatas till en adaptiv krets 421 för offsetlikspänningskompensering, vilken krets korrigerar den mottagna signalens förspänning så att resultatet, som inmatas till ett làgpassfilter 419, ansluter sig till den önskade referensspänningen. Efter en tidsfördröjning, som bestäms av 423, blir en adaptiv krets 427 för offsetlik- spänningskompensering, som är likadan som den tidigare nämnda adaptiva kretsen 421, lägsnar vilken som helst ytterligare offsetlikspänning, tillslagen. Denna krets av- som skapas eller överförs av den tidigare nämnda adaptiva kretsen 421. Den resulterande signalen är en I-datasignal, som inställs korrekt för avlägsnande av vilken som helst resterande oönskad offsetlikspänning 309. Dessa adaptiva 1ikspänningskompensatorkretsar 421, 427 beskrivs ytter- 7 och 8.

Fig 6 visar en detaljerad vy av en implementering av ligare i fig 6, de adaptiva kretsarna 421 och 427, tillsammans med en icke-inverterande förstärkare. Efter det att insignalen har dämpats och AGC-spänningen har ställts pà den förut- bestämda nivån aktiverar en anpassningsstyrsignal 509 en strömställare 507, nalvägen och elektrisk jord från resistorn Rin 505 till som ändrar resistansen mellan sig- den inre resistansen i strömställaren 507, vilket medger snabb laddning av en kondensator Cc 503, och således gör 10 15 20 25 30 35 515 885 7 det möjligt för en inverterande förstärkares 511 utsignal att ansluta sig mycket snabbt till den önskade referens- spänningen. Efter den tiden öppnas strömställaren 507 och tidskonstanten som bildas av resistorn Rin 505 och kon- densatorn Cc 503 inställs på en lämplig låg brytfrekvens och är redo att avlägsna den oönskade offsetlikspänningen från I-datasignalen under det andra operativa tillståndet.

Alternativt visas den adaptiva kretsen för offset- likspänningskompensering, som är anpassad för inverterande förstärkare, i fig 7. Här laddas kondensatorn Cc 523 snabbt när strömställaren 525 aktiveras, vilket således gör det möjligt för den inverterande förstärkarens 523 utsignal att mycket snabbt ansluta sig till den önskade referensspänningen. Efter den tiden öppnas strömställaren 525 och tidskonstanten, och kondensatorn Cc 523, som bildas av en resistor Rin 529 låg bryt- frekvens och är redo att avlägsna den oönskade offset- likspänningen 309 från I-datasignalen under det andra operativa tillståndet. inställs på en lämplig, En annan alternativ utföringsform av den adaptiva kretsen för offsetlikspänningskompensering, som är opti- merad för implementering i en integrerad krets (IC) åskåd- liggörs i fig 8. Här har den adaptiva kretsen en återkopp- lingsslinga på en förstärkare 545. Återkopplingsslingan utnyttjar förstärkarens utsignal som en positiv insignal till en transadmittansförstärkare 549. Den negativa in- signalen till transadmittansförstärkaren är en referens- styrspänning 547. Transadmittansförstärkarens S49 utsignal ansluts till den ena änden av en strömställare 551, och strömställarens 551 andra ände ansluts till förstärkarens 545 negativa ingång över en kondensator 553.

När strömställaren 551 är sluten kan transadmittans- förstärkaren 549 mata, torn 553, och härvid justera likspänningen på förstärka- eller sänka, ström över kondensa- rens negativa ingång. Likspänningen inställs på en nivå som ger en inställning av spänningsnivàn hos förstärkarens 545 utsignal till den lämpliga spänningsnivàn. 10 15 20 25 30 35 515 5857 8 Efter det att spänningen har ställts in korrekt öpp- nas strömställaren 551. Medan strömställaren 551 är öppen hålls spänningen över kondensatorn 553 på det slutliga värde som bestämdes när strömställaren 551 var sluten.

Spänningen över kondensatorn 553 kommer att hållas på den- na nivå tills strömställaren 551 sluts.

Efter utförandet av justeringen av alla anpassnings- bara förstärkarkretsarna förbereds radiomottagaren 121 för mottagning av radiofrekvenssignaler från sändaren 101.

Det andra operativa tillståndet upphäver radiofrek- vensdämpningen 401 och släpper in RF-signalerna till ra- diomottagarens 121 signalväg. Under denna tid förblir strömställarna i de adaptiva kretsarna 421, 427 för off- setlikspänningskompensering öppna och avlägsnar den oönskade offsetlikspänningen 309 och gör det möjligt för radiotelefonen att rekonstruera och behandla de digitala datana. ' Denna utföringsform kan avlägsna oönskad offsetlik- spänning från BB-frekvenssignaler utan hänsyn till dis- torsionskällan. En person med genomsnittslig kunskap inom detta teknikområde skulle kunna tillämpa den här beskrivna uppfinningen på liknande utföringsformer, som inte är be- gränsade till följande: radiomottagare som omvandlar den mottagna insignalen direkt till basbandsfrekvens eller radiomottagare som innehåller en del variabel förstärkning i basbandskretsarna.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 515 885 PATENTKRAV

1. Radiomottagare som mottar en insignal och innefat- tar basbandskretsar (BB-kretsar) och åtminstone två ope- rativa tillstànd, vilken radiomottagare vidare innefattar: första och andra organ för inställning av var och en av en första respektive en andra adaptiv krets för offset- likspänningskompensering i BB-kretsarna till en förutbe- stämd utsignalnivå, när ett första av de åtminstone två operativa tillstånden är aktiverat; organ för fördröjning i tiden av manövrering av nämnda andra organ för inställning i förhållande till nämnda första organ för inställning; organ för vidarebefordring av en mottagen insignal när ett andra av de åtminstone två operativa tillstånden är aktiverat; och _ organ för minskning av offsetlikspänning i den mot- tagna insignalen när det andra av de åtminstone två ope- rativa tillstånden är aktiverat.

2. Radiomottare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att radiomottagaren vidare har organ för dämpning av insignalen från radiomottagaren när det första av de åtminstone två operativa tillstånden är aktiverat.

3. Radiomottagare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda organ för inställning av var och en av de åtminstone två adaptiva kretsarna för offset- likspänningskompensering i basbandskretsarna vidare har organ, som svarar för tillförsäkran av en styrsignal när det första av de åtminstone två operativa tillstånden aktiveras, för ändring av en laddning hos en kondensator som är anordnad i ett filter.

4. Radiomottagare enligt patentkrav 3, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda organ för minskning av offsetlikspänningen i den mottagna insignalen vidare har organ, som svarar för avbrytande av styrsignalen när det första av de åtminstone två operativa tillstånden aktive- ras, för inställning av filtrets brytfrekvens. 10 15 20 25 30 35 515 885 10

5. Radiomottagare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda organ för inställning av var och en av de åtminstone två adaptiva kretsarna för offset- likspänningskompensering i basbandskretsarna vidare har organ, för inställning av en insignalspänning till en förstärkare. som svarar för tillförsäkran av en styrsignal,

6. Radiomottagare enligt patentkrav 5, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda organ för minskning av offsetlikspänningen i den mottagna insignalen vidare har organ, som svarar för avbrytande av styrsignalen, för upprätthållande av insignalspänningen till förstärkaren.

7. Radiomottagare som mottar en insignal och har bas- bandskretsar (BB-kretsar) och åtminstone två operativa tillstånd, vilken radiomottagare vidare har: åtminstone två adaptiva kretsar för offsetlikspän- ningskompensering i BB-kretsarna; en första del och en andra del av BB-kretsarna, varvid den första delen av BB-kretsarna vidarebefordrar en mottagen insignal före den andra delen; en första styrsignal och en andra styrsignal, varvid den andra styrsignalen fördröjs i tiden i förhållande till den första styrsignalen; organ, som reagerar på den första styrsignalen, för inställning av en första av de åtminstone två adaptiva som är an- till en förut- bestämd utsignalnivå, när ett första av de åtminstone två kretsarna för offsetlikspänningskompensering, ordnad i den första delen av BB-kretsarna, operativa tillstånden är aktiverat: organ, som reagerar på den andra styrsignalen, för inställning av en andra av de åtminstone två adaptiva kretsarna för offsetlikspänningskompensering, som är an- till en förut- bestämd utsignalnivå, när det första av de åtminstone två ordnad i den andra delen av BB-kretsarna, operativa tillstånden är aktiverat; organ för vidarebefordran av den mottagna insignalen när ett andra av de åtminstone två operativa tillstånden är aktiverat; och 10 15 20 25 30 35 515 ass' 11 organ för minskning av offsetlikspänningen i den mot- tagna insignalen när det andra av de åtminstone två opera- tiva tillstånden är aktiverat.

8. Radiomottagare enligt patentkrav 7, k ä n n e - t e c k n a d av att radiomottagaren vidare har organ, som gensvar på en tredje styrsignal för dämpning av in- signalen från radiomottagaren när ett första av de åt- minstone två operativa tillstånden är aktiverat, varvid den första styrsignalen fördröjs i tiden i förhållande till den tredje styrsignalen.

9. Radiomottagare enligt patentkrav 7, t e c k n a d k ä n n e - av att nämnda organ för justering av de åtminstone två adaptiva kretsarna för offsetlikspännings- kompensering i basbandskretsarna vidare har ett filter, som innefattar åtminstone en kondensator och en ström- ställare, där kondensatorn är anordnad seriellt i en väg för den mottagna insignalen, varvid en första ände av strömställaren är ansluten till nämnda väg för den mot- tagna signalen och en andra ände av strömställaren är ansluten till en elektrisk jord, så att vilken som helst likspänning som när strömställaren är sluten föreligger vid kondensatorn orsakar en snabb laddning av konden- satorn, som gensvar på en tillförsäkrad styrsignal.

10. Radiomottagare enligt patentkrav 9, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda organ för minskning av off- setlikspänningen i den mottagna insignalen vidare har ett filter, som innefattar åtminstone en kondensator, åtmin- stone en resistor och strömställaren, varvid en första ände av resistorn är ansluten till den mottagna insigna- lens väg och en andra ände av resistorn är ansluten till den elektriska jorden, så att en brytfrekvens formas, när strömställaren är öppen, av resistorns och kondensatorns inneboende tidskonstant, som gensvar på en avbruten styr- signal.