DE69737616T2

DE69737616T2 - Frequenzfehlermessgerät und Funkgerät

Info

Publication number: DE69737616T2
Application number: DE69737616T
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Shinagawa-ku Watanabe; Hamid Amir-Alikhani
Original assignee: Sony United Kingdom Ltd; Sony Corp
Current assignee: Sony Europe Ltd; Sony Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: EP0789466A3; DE69737616D1; JPH09233136A; US6052418A; CN1186913C; GB9601769D0; JP3703589B2; KR970060750A; TW317677B; GB2309866A; EP0789466B1; CN1162230A; EP0789466A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Frequenzfehlermessgerät, ein Funkgerät und beispielsweise ein digitales cellulares System zum Übertragen/Empfangen von RF-Signalen, die codierte Audiosignale enthalten.
Bis dato ist es in einem digitalen cellularen System beim Verwenden eines codierten Audiosignals möglich, einen Kanal mit einer Vielzahl von Teilnehmergeräten zur gleichen Zeit durch das Anwenden des Verfahrens des Zeitteilungs-Mehrfachzugriffssystems zu benutzen.
Genauer gesagt, wählt, wenn eine Radiowelle eintrifft, diese Art von Teilnehmergerät einen Kanal, der das stärkste elektromagnetische Feld aufweist, nach dem sequenziellen Scannen von solchen wie 124 im Voraus konfigurierter Kanäle aus.
Dann erfasst das Teilnehmergerät den Steuerkanal, der dem Gebiet, zu dem dieser Teilnehmer zugehört, zugewiesen ist und empfängt diesen Steuerkanal. Die Anzahl der Kanäle, die in einer Zelle in diesem System verwendbar sind, ist 124. Die Position des Steuerkanals ist unter den 124 Kanälen nicht festgelegt. Daher scannt die Vorrichtung dieses Systems alle 124 Kanäle, sortiert diese Kanäle wiederkehrend nach Stärke des elektromagnetischen Feldes, untersucht diese Kanäle, um das Frequenzkorrekturkanal-(FCCH)-Signal vor sortierten Listen zu finden und bestimmt, ob der Kanal der Steuerkanal ist.
Dieser Steuerkanal ist zum Bilden eines Zeitschlitzes und zum Übertragen verschiedener Informationen vorgesehen und daher überträgt das digitale cellulare System die Informationen der Basisstation, welche diesen Steuerkanal empfängt, von jedem Teilnehmergerät und überträgt Informationen der benachbarten Basisstation und außerdem die Information zum Herausrufen des Teilnehmergerätes.
Dementsprechend erfasst das Teilnehmergerät den Frequenzkorrekturkanal, der diesem Steuerkanal mit dem vorgeschriebenen Zyklus zuzufügen ist, und stellt basierend auf diesem Frequenzkorrekturkanal (FCCH) den Verarbeitungszeitablauf ein, und erfasst gleichzeitig grob die Zeitsteuerung einer Existenz von notwendiger Information.
Das Signal des Frequenzkorrekturkanals ist das synchronisierende Signal, dem das Bitmuster zugewiesen ist, sodass die Daten mit dem Wert „0" beim Demodulieren für die vorbestimmte Bitanzahl fortgesetzt sind, und in dem digitalen cellularen System sind diese Daten GMSK-(Gaußgefilterte Minimalverschiebungsverschlüsselung)moduliert und übertragen. Daher kann, wie in 1 gezeigt, das Signal des Frequenzkorrekturkanal-Signals als zusammengesetzte Wellen eines I-Signals und eines Q-Signals ausgedrückt werden, wobei deren Phasendifferenz 90° ist, und deren Signalpegel sinusförmig schwingen.
Mit dieser Anordnung, wenn das Ergebnis des Signalempfangs, das mittels orthogonaler Erfassung im Teilnehmergerät erhalten worden ist, mit korrekter Zeitsteuerung abgetastet ist, zirkulieren die resultierenden I-, Q-Daten um die I-Achse und die Q-Achse einer komplexen Ebene mit einer 90°-Phase.
Andererseits, wie in 2 gezeigt, wenn der Frequenzkorrekturkanal unter den Bedingungen empfangen worden ist, dass die Empfangsfrequenz nicht eingestellt ist, verschieben sich die empfangenen Daten schrittweise von der I-Achse und Q-Achse entsprechend diesem Frequenznachlauf.
Noch spezieller, kann diese Art von einem Signalempfangsergebnis durch einen Vektor ausgedrückt werden. Im Falle des Erhaltens des Signalempfangsergebnisses durch das Abtasten des Signalempfangsergebnisses mit jedem Bit (das Abtasten ist mit 270 Kbps in dem Asm-System ausgeführt), wenn der Frequenznachlauf dieses Signals für die Basisstation (d.h. Taktverzögerung in dem Teilnehmergerät) durch θe (Radiant) ausgedrückt ist, und das abgetastete Ergebnis von orthogonal in vorgeschriebenem Zeitablauf erfasstem I-, Q-Signal durch einen Vektor S₀(α₀, β₀) ausgedrückt ist, und das mit 4 Abtastungen verzögerte Signalempfangsergebnis durch einen Vektor S₄(α₄, β₄) ausgedrückt ist, kann die folgende Gleichung unter Verwendung der exponentiellen Schreibweise erhalten werden: r0 exp(jθ0) = α0 + jβ0 (1) r4 exp(jθ4) = α4 + jβ4 (2)
Der Frequenzfehler kann wie folgt ausgedrückt werden: θe = θ4 – θ0 (3)
Dementsprechend kann folgende Gleichung aus den Gleichungen (1) und (2) erhalten werden:
An diesem Punkt, wenn die folgende Beziehung vorliegt, θe << 1 (5)kann folgende Gleichung erhalten werden: sinθe = θe (6)
Wenn der Imaginärteil der Gleichung (4) gelöst ist, kann der Frequenzfehler θ_e erfasst werden.
Noch spezieller kann die folgende Gleichung aus der Gleichung (4) erhalten werden:
Daher kann der Frequenzfehler in dem Teilnehmergerät durch Ausführen des Rechenverfahrens der Gleichung (7), die auf dem Signalempfangsergebnis basiert, erfasst werden. In dem wirklichen Teilnehmergerät wird der Frequenzfehler θ_e mit der Mittelwertbildung erfasst, um den Rauscheffekt zu eliminieren.
Genauer spezifiziert wird, da die Amplitude des Signalempfangsergebnisses innerhalb eines Zeitschlitzes nicht verändert wird, der Frequenzfehler durch Ausführen des Rechenverfahrens nach folgender Gleichung im Teilnehmergerät erfasst:
In diesem Fall, da der Frequenzfehler θ_e den Winkelfehler von jeden 4 Bit aufweist, zirkuliert das empfangene Signal eine größere Anzahl von Malen pro Sekunde in den I-, Q-Ebenen wie in der folgenden Gleichung definiert:
wo R_BIT die Bitrate ist.
In diesem Fall, da die Bitrate in dem Teilnehmergerät des digitalen cellularen Systems ungefähr 270,8 [Kbps] (13 Mbps/48) ist, kann der aktuelle Frequenzfehler f_e wie folgt ausgedrückt werden:
Daher ist das Teilnehmergerät in der Lage den Frequenzfehler θ_e zu erfassen, und in der Praxis ist die Verarbeitungsprozedur wie in 3 gezeigt ausgeführt, und die Frequenzverzögerung ist korrigiert.
Genauer spezifiziert, scannt das Teilnehmergerät die 124 Kanäle, die im Voraus konfiguriert sind, sequenziell ein. Wenn das Signal in dem Steuerkanal, der dem Gebiet zugewiesen ist, zu dem das Teilnehmergerät zugehört, empfangen ist, arbeitet das Teilnehmergerät einen Schritt SP2 in 3 ab, und es erfasst sequenziell den Korrelationswert zwischen den Eingabedaten, die das Empfangsergebnis des Steuerkanals aufweisen, und dem vorgeschriebenen Referenzsignal.
Da das Referenzsignal als das mit dem Signal des Frequenzkorrekturkanals Identische definiert ist, erfasst das Teilnehmergerät den Zeitablauf des Signals des Frequenzkorrekturkanals durch Erfassen des Anstiegs eines Korrelationswertes.
Dementsprechend, wenn das Teilnehmergerät den Zeitablauf des Signals des Frequenzkorrekturkanals erfasst, speichert es das Empfangsergebnis des Frequenzkorrekturkanals in die Speicherschaltung durch Speichern der I-, Q-Daten, die nach diesem Zeitablauf in der vorgeschriebenen Speicherschaltung zu empfangen sind, und in dem nachfolgenden Schritt SP3 in 3 führt es das Rechenverfahren der Gleichung (8) unter Verwendung der I-, Q-Daten aus, die in dieser Speicherschaltung gespeichert sind.
Mit dieser Anordnung arbeitet das Teilnehmergerät nachdem Erfassen des Frequenzfehlers θ_e den Schritt SP4 der 3 ab und korrigiert die Taktfrequenz durch Korrigieren der Schwingungsfrequenz in der Referenzsignal-Erzeugungsschaltung basierend auf dem Erfassungsergebnis des Frequenzfehlers θ_e. Beim Abarbeiten des Schrittes SP5 schließt es die Verarbeitungsprozedur ab.
In der Praxis, im Falle dass das Teilnehmergerät in einer Umgebung mit schlechten Signalempfangsbedingungen insbesondere bei mobiler Kommunikation benutzt ist, tritt manchmal eine Verschlechterung der Wellenform des empfangenen Signals durch Rauschen und das Fading auf. Außerdem ist manchmal eine Trägerfrequenz des empfangenen Signals durch die Dopplerverschiebung verschoben.
Deswegen ist es in dem konventionellen Teilnehmergerät schwierig, die Frequenz des Frequenzkorrekturkanals infolge der Art der äußeren Verschlechterung korrekt zu erfassen.
Hauptsächlich ist für das konventionelle Teilnehmergerät entsprechend dem Simulationsergebnis E_b/N₀ = 15 [dB] das Limit einer Fähigkeit der Frequenzfehlererfassung. (E_b ist eine kommunizierte Energie eines Bits. N₀ ist eine Leistungsdichte des Rauschens. E_b/N₀ ist ein allgemeiner Ausdruck zum Ausdrücken eines Zustands eines Kommunikationsmediums). Es ist klar, dass der Frequenzfehler praktisch nicht erfasst werden kann, wenn der Rauschpegel weiter anwächst.
Jedoch wächst in der praktischen Anwendung ein Rauschpegel um mehr als diesen Wert an. Manchmal ist es notwendig, den Frequenzkorrekturkanal in dem Teilnehmergerät wiederholt zu empfangen, und dadurch dauert es Zeit, eine Kommunikation zu starten.
Die US 5,276,706 beschreibt ein System und ein Verfahren zum Frequenzbelegen durch einen mobilen Empfänger in einem cellularen Kommunikationssystem. Die Daten für einen Teil eines Rahmens sind abgetastet. Das Synchronisationsmuster ist durch einen Musterrotierer zum Simulieren fester Frequenzoffsets rotiert. Das bekannte Synchronisationsmuster ist mit den abgetasteten Daten durch einen Korrelator für eine Anzahl von Phasenannäherungen, die zu den simulierten Frequenzoffsets korrespondieren, korreliert. Die Spitzenleistungsausgaben des Korrelators für die Anzahl fester Frequenzoffsets sind durch einen parabolischen Interpolierer interpoliert, um den empfängerspannungsgesteuerten Kristalloszillator zum Reduzieren des Offsets einzustellen.
Die EP-A-0 526 833 beschreibt eine Korrelationseinheit, die beim Erfassen eines Trägerfrequenzfehlers in einem empfangenen Signal ein korreliertes Signal in den Signalen erfasst, wobei ein unikales Übertragungswortsignal in dem empfangenen Signal und ein unikales Lokalwortsignal differenziert erfasst sind. Eine Frequenzfeinerfassungseinheit erfasst durch das Benutzen des korrelierten Signals und eines Zeitrahmensignals einen feinen Frequenzfehler. Eine Frequenzgroberfassungseinheit erfasst durch Benutzung des gepufferten Signals eines Datenpuffers und das Zeitrahmensignal einen groben Frequenzfehler. Ein erster Addierer addiert den feinen Frequenzfehler zu dem groben Frequenzfehler zu einem ersten addierten Signal. Ein zweiter Addierer addiert das erste addierte Signal zu einer Maximalleistungsfrequenz, die durch eine Maximalleistungsfrequenzerfassungseinheit zum Erzeugen des Trägerfrequenzfehlers ermittelt wird.
Die EP-A-0 618 687 beschreibt eine Funkempfängervorrichtung, die ein Übertragungssignal auf der Basis eines in das Übertragungssignal mit einem vorbestimmten Zeitablauf zugefügten Referenzmusters empfängt und aus einer Empfängereinheit, einer Verarbeitungseinheit für empfangene Daten und einer ersten und zweiten Phasenverschiebungs-Informationserfassungseinheit zusammengesetzt ist. Die Empfängereinheit demoduliert das Übertragungssignal, um die empfangenen Daten auszugeben. Die Verarbeitungseinheit für empfangene Daten führt Datenverarbeitung empfangener Daten, die mit den empfangenen Daten auf der Basis des Referenzmusters, das aus einem vorbestimmten Bitmuster gebildet ist, synchronisiert sind. Die erste Phasenverschiebungs-Informationserfassungseinheit erfasst die erste Phasenverschiebungsinformation der empfangenen Daten, die zu der Datenverarbeitung der Verarbeitungseinheit für empfangene Daten auf der Basis des Referenzmusters korrespondiert. Die zweite Phasenverschiebungs- Informationserfassungseinheit erzeugt den Zustand, wo die Phase der empfangenen Daten so verschoben ist, um die zweite Phasenverschiebungsinformation empfangener Daten zu erfassen, die zu der Datenverarbeitung der Datenverarbeitungseinheit korrespondieren. Die Funkempfängervorrichtung korrigiert die Phasenverschiebung empfangener Daten basierend auf den verglichenen Ergebnissen des Ausgabesignals der ersten Phasenverschiebungs-Erfassungseinheit und der zweiten Phasenverschiebungs-Erfassungseinheit.
Angesichts des Vorangegangenen ist eine Aufgabe dieser Erfindung ein Frequenzfehlermessgerät und ein Verfahren bereitzustellen, die in der Lage sind den Frequenzfehler sogar in einer Umgebung eines hohen Rauschpegels korrekt und sicher zu erfassen.
Entsprechend vorliegender Erfindung sind ein Frequenzfehlermessverfahren und ein Gerät zum Messen der Frequenzabweichung, wie in den angehängten Ansprüchen 1 und 4 definiert, bereitgestellt.
Entsprechend dieser Erfindung wie oben beschrieben, da der Frequenzfehler basierend auf dem Erfassungsergebnis des Korrelationswertes zwischen dem synchronisierenden Signal und dem Referenzsignal erfasst werden kann, kann der Frequenzfehler einfach und sicher erhalten werden.
In den konventionellen Teilnehmergeräten, in dem Falle, dass die Daten durch das Fading oder Rauschen verzerrt sind, können die Daten nicht korrekt empfangen werden. Deswegen wird ein Frequenzfehler, der aus den empfangenen Daten berechnet ist, ungünstig. In dieser Erfindung ist eine Korrelationsberechnung als eine Mittelwertbildung an sich betrachtet, und ferner ist eine Mittelwertbildung nach der Korrelationsberechnungsausführung ausgeführt. Nach alldem ist die Mittelwertbildung der Daten zwei Mal ausgeführt und ein akkurates Ergebnis kann erhalten werden.
Die Beschaffenheit, Prinzipien und Verwendung der Erfindung werden durch nachfolgende Beschreibung ersichtlicher, wenn in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugskennziffern oder Symbole bezeichnet sind.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung, die nur als Beispiel angegeben ist, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klarer verstanden, in welchen:
1 eine Wellenformdarstellung ist, die einen Frequenzkorrekturkanal veranschaulicht;
2 ein kurzes lineares Diagramm ist, das den Frequenzfehler anzeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das den Frequenzkorrekturkanal veranschaulicht;
4 ein Blockschaltbild ist, das eine Endgeräteausrüstung des digitalen cellularen Systems entsprechend der Ausführung dieser Erfindung veranschaulicht; und
5 ein Flussdiagramm ist, das die Frequenzabweichungskorrektur zeigt.
Bevorzugte Ausführungen dieser Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
(1) Allgemeiner Aufbau der Ausführung
In 4 ist 1 ein Teilnehmergerät des digitalen cellularen Systems, welches Signale empfängt, die von der Basisstation durch eine Antenne 2 übertragen worden sind, und das empfangene Signal einem Verstärker 3 über einen Duplexer (nicht gezeigt) zuführt.
Der Verstärker 3 führt die nach der Verstärkung mit der vorgegebenen Verstärkung empfangenen Signale einer Funkfrequenzsignalverarbeitungsschaltung (RF-Prozess) 4 zu, welche die Frequenzumsetzung des Signals ausführt, das unter Verwendung des vorgegebenen, lokal schwingenden Signals empfangen worden ist. Somit kann das Teilnehmergerät 1 den gewünschten Kanal durch Verschieben der Frequenz des lokal schwingenden Signals wahlweise empfangen.
Außerdem demoduliert die Funkfrequenzsignalverarbeitungsschaltung 4 das I-Signal, das mit einer Phasenreferenz des empfangenen Signals durch eine orthogonale Erfassung des frequenzumgesetzten empfangenen Signals synchronisiert ist.
Gleichzeitig demoduliert sie das Q-Signal, wessen Phase sich um 90° von dem I-Signal unterscheidet, und konvertiert dieses I-Signal und Q-Signal mittels des eingebauten Analog-Zu-Digital-Umsetzers in einen digitalen Wert. (I-Daten und Q-Daten sind digitale Signale mit vielzähligen Bits, die jeweils in jeder Abtastung des I- und Q-Signals A/D-konvertiert sind).
In dieser Anordnung ist das Teilnehmergerät 1 in der Lage die I-Daten zu demodulieren, die aus dem mit der Phasenreferenz des empfangenen Signals synchronisierten Demodulationsergebnis zusammengesetzt sind, und ist in der Lage die Q-Daten zu demodulieren, die aus dem Demodulationsergebnis, das eine um 90° zu den I-Daten verschiedene Phase aufweist, zusammengesetzt sind, und ist dadurch in der Lage I-Daten und Q-Daten zu demodulieren, die in GMSK moduliert sind.
In dieser Ausführung sind die Daten in I- und Q-Daten aufgeteilt, aber es ist nicht erforderlich, für ein GMSK-Format in I und Q aufzuteilen. Im MSK-Format (einschließlich GMSK) haben das I- und Q-Signale keine Bedeutung an sich. Der Phasenübergang drückt eine Information aus, die in MSK-Format unwesentlich ist.
Der Betrag des Phasenübergangs in MSK ist 90°, aber er ist in GMSK nicht auf 90° eingeschränkt.
Eine Datenverarbeitungsschaltung 5 ist aus einem digitalen Signalprozessor zum Verarbeiten dieser I-Daten und Q-Daten gebildet. Beim Entzerren der Wellenformen der I-Daten und Q-Daten und Kompensieren der Signalverzerrung beseitigt sie die Fading- und Mehrwege-Effekte.
Außerdem erfasst die Datenverarbeitungsschaltung 5 ein Signal des Frequenzkorrekturkanals, das zu diesen I-Daten und Q-Daten in Beziehung steht, und gleichzeitig erfasst sie den Frequenzfehler, der auf dem erfassten Ergebnis davon basiert. Zur gleichen Zeit sind, basierend auf dem Erfassungsergebnis, die Funktionen dieser Datenverarbeitungsschaltung 5 und die Signalerzeugungsschaltung des vorgegebenen Referenzsignals usw. steuerbar, sodass der Frequenzfehler kompensiert ist.
Zusätzlich zu diesen Reihen von Verarbeitung verarbeitet nachdem Wellendecodieren der I-Daten und Q-Daten die Datenverarbeitungsschaltung 5 die Fehlerkorrektur und erzeugt die resultierenden decodierten Daten wahlweise für eine Audioverarbeitungsschaltung 6 oder eine zentrale Prozessoreinheit 8.
Die Audioverarbeitungsschaltung 6 erweitert die für Audiodaten decodierte Daten, demoduliert die Audiodaten und konvertiert diese Audiodaten zu einem analogen Audiosignal in dem eingebauten Digital-Zu-Analog-Umsetzer. Außerdem treibt die Audioverarbeitungsschaltung 6 einen Lautsprecher 7 durch dieses Audiosignal an, und dadurch kann in dem Teilnehmergerät 1 ein Audiosignal empfangen werden, das in einem von der Basisstation erzeugten Signal enthalten ist.
Andererseits interpretiert die zentrale Prozessoreinheit (CPU) 8 die vorgegebene Information, die in dem empfangenen, von der Basisstation erzeugten Signal beinhaltet ist. Abhängig von den decodierten, in dem empfangenen Signal enthaltenen Daten ändert sie die Frequenz des lokal schwingenden Signals, und dadurch ändert sie die Übertragungs- und die Empfangsfrequenz des vorgegebenen Kommunikationskanals. Somit ist das Teilnehmergerät 1 in der Lage Audiosignale, die in dem RF-Signal enthalten sind, durch Verwendung des gewählten vorgegebenen Kommunikationskanals zu übertragen und zu empfangen.
Andererseits führt, nachdem Konvertieren eines analogen Audiosignals eines Mikrofons 9 zu digitalen Audiodaten in der Audioverarbeitungsschaltung 6, ein Übertragungsabschnitt in dem Teilnehmergerät 1 den Audiokomprimierungsprozess aus.
Die Datenverarbeitungsschaltung 5 erzeugt I- und Q-Daten durch Wellencodieren der Ausgabedaten dieser Audioverarbeitungsschaltung 6 und erzeugt auch die I- und Q-Daten durch das Wellencodieren verschiedenen Steuercodes, der von der zentralen Prozessoreinheit 8 anstelle der Ausgabedaten dieser Audioverarbeitungsschaltung 6 erzeugt ist.
Die RF-Verarbeitungsschaltung 4 erzeugt die I- und Q-Signale über die GMSK-Modulation der I- und Q-Daten, und durch das Zusammensetzten dieser I- und Q-Signale erzeugt sie ein Übertragungssignal in vorgegebener Frequenz.
Außerdem liefert die RF-Verarbeitungsschaltung 4 dieses frequenzkonvertierte Übertragungssignal über einen Verstärker 10 zur Antenne 2. Dadurch können im Teilnehmergerät 1 die Audiosignale des Kommunikators oder die Signale zum Anrufen der Basisstation übertragen werden.
Das Teilnehmergerät 1 schaltet den Zeitablauf der Übertragung und des Empfangs basierend auf dem Erfassungsergebnis des vorgegebenen Zeitverlaufs, das in der Datenverarbeitungsschaltung 5 erfasst worden ist, um. Beim Anwenden des Zeitteilungsmultiplexverfahrens empfängt es wahlweise den ihm selbst zugewiesenen Zeitschlitz in dem Übertragungssignal, das zu einer Vielzahl der Teilnehmergeräte von der Basisstation zu übertragen ist. Es überträgt auch Signale zu der Basisstation unter Verwendung des Zeitschlitzes, der ihm selbst zugewiesen worden ist.
Demzufolge führt die zentrale Prozessoreinheit (CPU) 8 ein Programm aus, das in einer Nur-Lese-Speicherschaltung (ROM) 11 mit der Zuweisung eines Arbeitsbereichs in einer Direktzugriffsspeicherschaltung (RAM) 13 gespeichert ist, und sie steuert die gesamten Funktionen des Teilnehmergerätes 1 durch das Liefern des Steuercodes an jeden Schaltungsblock, wie der Fall erfordert. Zum Beispiel, wenn die vorgegebene Bedienungstaste einer Anzeigetasteneinheit 12 gedrückt ist, wird ein Anrufsignal zur Basisstation erzeugt, das zu diesem Vorrang korrespondiert. Außerdem werden, wenn das Anrufsignal von der Basisstation empfangen ist, die Empfängerkanäle zum vorgegebenen Kanal geändert.
(2) Korrektur des Frequenzfehlers
Das Teilnehmergerät 1 führt zunächst die Rahmensynchronisation basierend auf dem Signal des Frequenzkorrekturkanals mit dem Empfangen des Steuerkanals durch, und es synchronisiert weiterhin durch das Erfassen des Frequenzfehlers und das Korrigieren der Frequenzabweichung die gesamten Funktionen mit dem Zeitablauf empfangener Daten basierend auf der vorgegebenen Signalfolge, und es empfängt den Zeitschlitz und die gewünschte Information.
Genauer spezifiziert, wenn die Leistungsquelle gestartet oder das Gebiet, zu dem die Endgerätausrüstung zugehört, geändert wird, erzeugt die zentrale Prozessoreinheit 8 den Steuercode für die RF-Verarbeitungsschaltung 4 und empfängt den Steuerkanal und erzeugt dann den Steuercode für die Datenverarbeitungsschaltung 5 und erfasst das Signal des Frequenzkorrekturkanals.
In dieser Anordnung wählt, nachdem Erfassen des Frequenzkorrekturkanal-Zeitablaufs, die zentrale Prozessoreinheit 8 die eingebaute Zeitbasiszähler-Datenverarbeitungsschaltung 5 basierend auf diesem Zeitverlauf, und sie betreibt die Rahmensynchronisation der gesamten Arbeitsvorgänge.
Die Datenverarbeitungsschaltung 5 erfasst einen Zeitablauf des Signals des Frequenzkorrekturkanals durch das Berechnen des Korrelationswertes zwischen der Wellenform des Referenzsignals und dem empfangenen Signal, und das Erfassen des Anstiegszeitablaufs des Korrelationswertsignals.
Genauer spezifiziert, beurteilt die Datenverarbeitungsschaltung 5, dass das Signal des Frequenzkorrekturkanals, wenn die Beziehung der nachfolgenden Gleichung vorliegt, empfangen ist, und sie erfasst den Anstieg des Korrelationswertsignals. Sie erfasst den Zeitverlauf des Signals des Frequenzkorrekturkanal-Zeitablaufs: wo P_CORR die Leistung des erfassten Korrelationswertes ist, P_REC eine Leistung des empfangenen Signals ist, und T_H ein Grenzwert ist; PREC – PCORR × TH ≤ 0 (11)
Hierbei ist beim Verwenden von I_m und Q_m (Abtastung_m) jeweils für I- und Q-Daten der Vorlagewert als komplex konjugierte Zahl T_im und T_iq (Vorlage_m) ausgedrückt und die Länge der Korrelation ist n, der dazwischenliegende Wert C_m für die Berechnung wie folgt ausgedrückt: Cm = Abtastungm·Vorlagem = (Im + jQm)(Tim – jTqm) = (ImTim + QmTqm) + j(QmTim – ImTqm) (12)
Die Datenverarbeitungsschaltung 5 erfasst den komplexen Korrelationswert C_ORR durch Ausführen folgender Gleichung:
Genauer spezifiziert ist FCCH durch die Formel (11) erfasst. Beim Vergleichen der Leistung des erfassten Korrelationswertes P_CORR und der Leistung des empfangenen Signals P_REC (mit Beachtung des Grenzwertes T_H), wenn P_CORR größer ist, dann ist es eingeschätzt, dass das FCCH erfasst worden ist.
Daher ist der dazwischenliegende Wert C_m, der als eine komplexe Zahl erfasst worden ist, durch Multiplikation des empfangenen Signals und der konjugierten Zahl der komplexen Zahl erhalten. In dem Falle, dass das empfangene Signal in der I-, Q-Ebene durch 1 Bit ausgedrückt ist, rotiert das empfangene Signal in dieser Ebene gegen den Uhrzeigersinn alle 90°.
Außerdem, wenn der Frequenzfehler 0 ist, bleibt der dazwischenliegende Wert C_m während der Periode des Signalempfangs des Frequenzkorrekturkanals an gleicher Stelle in der komplexen Ebene. Andererseits, wenn der Frequenzfehler vorliegt, rotiert es in der komplexen Ebene während der Periode des Signalempfangs des Frequenzkorrekturkanals.
Beim Berechnen der Formel (12) rotiert das empfangene Signal alle 90°, weil ein Signal einer komplex konjugierten Zahl von der Vorlage um 90° pro ein Bit im Uhrzeigersinn rotiert. Deswegen sind dies die gleichen Positionen in einer komplexen Ebene in jeder Abtastung.
Noch spezieller, wenn der dazwischenliegende Wert C_m in Form komplexer Zahlen wie in dieser Ausführung erfasst worden ist, ist es möglich, eine Information über den Frequenzfehler zu erhalten.
Außerdem ist, da dieser Korrelationswert C_ORR durch das Mittelwertbilden des dazwischenliegenden Wertes C_m in der Gleichung (13) verarbeitet ist, der Rauscheffekt verringert worden. Die Summe Σ bedeutet eine Art von Mittelwert.
Somit ist es möglich den Frequenzfehler basierend auf dem Korrelationswert C_ORR zu erfassen, und es ist klar, dass in diesem Fall der Rauscheffekt verringert werden kann.
In der Praxis ist es möglich in dem digitalen cellularen System von dieser Ausführung, wenn der Frequenzfehler basierend auf den I- und Q-Daten infolge eines hohen Rauschpegels nicht erfasst werden kann (z. B. in dem Fall von En/No = 0 [dB]), den Frequenzkorrekturkanal aus dem Korrelationswert C_ORR zu ermitteln.
Außerdem, wenn der Frequenzfehler basierend auf diesem Korrelationswert ermittelt ist, kann der Frequenzfehler durch das Heranziehen des Frequenzkorrekturkanal-Zeitverlauferfassungsergebnisses erfasst werden. Somit kann die notwendige Verarbeitung, solche wie wiederholter Empfang und Demodulation des Signals des Frequenzkorrekturkanals, ausgelassen werden.
Dementsprechend kann der gesamte Betrieb des Empfängers in einer kurzen Zeit mit der Basisstation synchronisiert werden und der Zustand der Kommunikationsbereitschaft kann in einer kurzen Zeitspanne gebildet sein.
Somit drückt während der Empfangsperiode des Signals des Frequenzkorrekturkanals die Datenverarbeitungsschaltung 5 den aus der Gleichung (13) erhaltenen Korrelationswert C_ORR wie folgt sequenziell aus: CORRk = γk + jδk (14)
Sie führt die folgende Berechnung aus und mittelt den gemittelten Korrelationswert C_ORRk. Sie ermittelt den Frequenzfehler θ_e:
Andererseits korrigiert die zentrale Prozessoreinheit 8 die Frequenzabweichung durch das Ausführen einer Prozedur wie in 5 gezeigt.
Insbesondere erfasst die zentrale Prozessoreinheit 8 im Schritt SP11 das Signal des Frequenzkorrekturkanals durch das Erfassen des Korrelationswertes nachdem Zuführen des Steuercodes zu der Datenverarbeitungsschaltung 5. Sie erfasst den Frequenzfehler in dem nachfolgenden Schritt SP12 durch das Ausführen der Berechnung nach Gleichung (15) aus diesem Korrelationswert.
In dieser Anordnung erzeugt die zentrale Prozessoreinheit 8 den Steuercode für die Signalerzeugungsschaltung des vorgegebenen Referenzsignals, die aus einem Synthesizer zusammengesetzt ist, und ändert die Frequenz dieser Erzeugungsschaltung in dem nachfolgenden Schritt SP13 und korrigiert dadurch die Frequenzabweichung durch die Korrektur der Taktfrequenz und schließt die Prozedur in dem nachfolgenden Schritt SP14 ab.
Somit ist es in der Simulation bestätigt, dass der Frequenzfehler sogar in dem Fall erfasst werden kann, wo der Rauschpegel und der Signalpegel gleich sind, wenn der Frequenzfehler auf der Basis des Korrelationswertes erfasst sein würde.
Wirkungen der Ausführung
Entsprechend dem vorhergehenden Aufbau ist, da das Signal des Frequenzkorrekturkanals durch das Erfassen des Korrelationswertes in Form komplexer Zahlen erfasst ist, der Frequenzfehler basierend auf diesem Korrelationswert erfasst, der Frequenzfehler erfassbar und die Frequenzabweichung sogar im Falle eines hohen Rauschpegels einfach und sicher korrigierbar.
Andere Ausführungen
Mit der oben beschriebenen Ausführung ist die Frequenzabweichung durch die Korrektur der Taktfrequenz korrigiert. In der anderen Ausführung sind die Daten ohne Taktfrequenzkorrektur empfangen und die Frequenzabweichung ist durch die Korrektur der Phase empfangener Daten korrigiert (dieses Verfahren ist nur in dem Fall möglich, wenn der Frequenzfehler klein ist).
In diesem Fall ist der Betrag einer Phasenkorrektur an dem n-ten Bit pro ein Bit θ_en durch folgende Gleichung beschrieben, wo ein gemessener Phasenfehler θ_e ist. θen = θe × (n – 1)
Deswegen kann die Formel als folgende Formel (16) umschrieben werden:
Außerdem hat die oben beschriebene Ausführung den Fall der Korrektur der Frequenzfehler durch das Anwenden dieser Erfindung auf das digitale cellulare System behandelt.
Jedoch ist diese Erfindung nicht nur auf das Obige eingeschränkt, sondern ist auch auf Funkvorrichtungen zum Signalempfangen basierend auf dem Synchronisationssignal, das mit einem vorgegebenen Zyklus einzufügen ist, breit anwendbar und ferner auf den Fall nur zum Messen des Frequenzfehlers anwendbar.
Während es in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung beschrieben worden ist, wird es einem durchschnittlichen Fachmann einleuchten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen erzielbar sind, weswegen in den angehängten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen als innerhalb der geistigen Lehre und des Umfangs dieser Erfindung fallende abgedeckt sind.

Claims

Frequenzfehlermessverfahren zum Erfassen der Frequenzabweichung zwischen einer Referenztaktfrequenz und einer Frequenz eines empfangenen Signals, das ein Frequenzkorrekturkanal-FCCH-Muster von einem darin enthaltenen Zeitteilungs-Mehrfachzugriffssystem hat, aufweisend die Schritte zum Bilden eines Standardmusters des Frequenzkorrelationskanals FCCH für eine Korrelationswerterfassung, die auf dem Taktsignal basiert; Korrelieren des empfangenen Signals mit dem Standardmuster, um so für jeden einer Vielzahl sequentieller Abschnitte des empfangenen Signals einen zugehörigen komplexen Korrelationswert C_ORRk zwischen dem Standardmuster und dem zugehörigen sequentiellen Abschnitt des empfangenen Signals zu erfassen, wobei C_ORRk aus einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen berechnet wird, die mit einer k-ten Abtastung des empfangenen Signals verknüpft ist; Bestimmen einer Leistung P_REC des empfangenen Signals und einer Leistung P_ORRk der zugehörigen Korrelationswerte C_ORRk und zum Feststellen, dass das Frequenzkorrekturkanal-Muster empfangen worden ist, wenn die folgende vorbestimmte Beziehung zwischen P_REC, P_CORR und einem Grenzwert T_H erfüllt ist: PREC – PCORR × TH≤ 0; undBerechnen einer Frequenzabweichung zwischen der Taktfrequenz und der empfangenen Signalfrequenz durch das Ausführen einer Mittelwertbildung über eine Folge der komplexen Korrelationswerte C_ORRk, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelwertbildung die Frequenzabweichungθ_e gemäß der folgenden Gleichung berechnet:
wo k ein Abtastpunkt des empfangenen Signals ist, N eine ganze Zahl ist, γ_k die Realkomponente von C_ORRk und δ_k die Imaginärkomponente von C_ORRk ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei N gleich 128 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend den Schritt einer auf der erfassten Frequenzabweichung basierenden Korrektur der Taktfrequenz.
Gerät zum Messen der Frequenzabweichung zwischen einer Referenztaktfrequenz und einer Frequenz eines empfangenen Signals, das ein Frequenzkorrekturkanal-FCCH-Muster von einem darin enthaltenen Zeitteilungs-Mehrfachzugriffssystem hat, aufweisend: Mittel zum Bilden eines Standardmusters des Frequenzkorrekturkanals FCCH für eine Korrelationswerterfassung, die auf dem Taktsignal basiert; komplexe Korrelationsmittel zum Korrelieren des empfangenen Signals mit dem Standardmuster, um so für jeden einer Vielzahl sequentieller Abschnitte des empfangenen Signals einen zugehörigen komplexen Korrelationswert C_ORRk zwischen dem Standardmuster und dem zugehörigen sequentiellen Abschnitt des empfangenen Signals zu erfassen, wobei C_ORRk aus einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen berechnet wird, die mit einer k-ten Abtastung des empfangenen Signals verknüpft ist; Mittel zum Bestimmen einer Leistung P_REC des empfangenen Signals und einer Leistung P_CORR der zugehörigen Korrelationswerte C_ORRk und zum Feststellen, dass das Frequenzkorrekturkanal-Muster empfangen worden ist, wenn die folgende vorbestimmte Beziehung zwischen P_REC, P_ORRk und einem Grenzwert T_H erfüllt ist: PREC – PORRk × TH ≤ 0; undMittel zum Berechnen einer Frequenzabweichung zwischen der Taktfrequenz und der empfangenen Signalfrequenz durch das Ausführen einer Mittelwertbildung über eine Folge komplexer Korrelationswerte C_ORRk, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Berechnen ausgebildet sind, die Frequenzabweichung θ_e gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen:
wo k ein Abtastpunkt des empfangenen Signals ist, N eine ganze Zahl ist, γ_k die Realkomponente von C_ORRk und δ_k die Imaginärkomponente von C_ORRk ist.
Gerät nach Anspruch 4, ferner aufweisend Mittel zu einer auf der erfassten Frequenzabweichung basierenden Korrektur der Taktfrequenz.