DE68927768T2

DE68927768T2 - Prädikative automatische Verstärkungsregelungsschaltung in Zeitmultiplexsystemen

Info

Publication number: DE68927768T2
Application number: DE68927768T
Authority: DE
Inventors: H N Shamasundara
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2009-11-21
Also published as: DK90291A; EP0369830A3; ATE148967T1; GR3023185T3; IL91785A0; EP0369830B1; TR24927A; IL91785A; WO1990006021A1; ES2097744T3; IE893408L; DK90291D0; EP0369830A2; IE78962B1; PT92340A; MY104241A; PT92340B; MX171489B; DE68927768D1; CA1324691C

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf die Regelung der Empfindlichkeit von Funkempfängern. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Arten und Weisen, um die Verstärkung eines Empfängers einer zellularen Basis als eine Funktion des Bereichs eines mobilen Senders einzustellen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gewöhnlicherweise wird die erforderliche Verstärkung für eine Kommunikations-Sitzung zwischen einem Empfänger einer zellularen Basisstelle, der einen begrenzten, dynamischen Bereich besitzt, und einem vorgegebenen, zellularen, mobilen Funksender von früheren Signalstärkemessungen abgeleitet, die von vorherigen Übertragungen von demselben, mobilen Sender herangezogen werden. Allerdings stellt dort, wo eine Historie früherer Übertragungen nicht existiert, insbesondere bei dem Empfang von zersplitterten Übertragungen, eine Einrichtung der erforderlichen Verstärkung für Empfänger mit einem begrenzten, dynamischen Bereich eine gewaltige Herausforderung dar.
In Breitband-Zeitmultiplexvielfachzugriffs- (Time Division Mulitplexed Multiple Access - TDMA) Systemen wird ein HF-Kanal durch mehrfache Benutzer in der Zeit geteilt, die in Bezug auf das System synchronisiert werden müssen. Wenn zersplitterte bzw. zerrissene Übertragungen für einen anfänglichen Zugriff auf das System verwendet werden, insbesondere wenn sie verkürzte Burst-Übertragungen sind, um eine gewisse Zugriffstoleranz für einen solchen Zugriff des Systems zum erstenmal zu erlauben, ist keine Histone von früheren Übertragungen vorhanden, von denen die erforderliche Verstärkungsinformation abgeleitet wird. Traditionelle Maßnahmen für diesen Typ eines Problems umfassen automatische Verstärkungsregel-(AGC)-Schleifen (die gewöhnlich Stabilitätsschwierigkeiten mit sich bringen) und lange Präambel-Trainingssequenzen, um zu ermöglichen, daß sich die AGC-Schleife stabilisiert. Allerdings sind in vielen zerrissenen Übertragungssystemen, ähnlich dem TDMA-Zellularsystem, das momentan in Europa vorgeschlagen ist, lange Trainingssequenzen einfach nicht durchführbar oder verfügbar.
Die WO 86/00769 beschreibt einen sich selbst kalibrierenden Signalstärkedetektor, während der Artikel mit dem Titel "26 GHz Band Digital Subscriber Radio System (2655-DI) for High-Speed Digital Communications", von Nakayama et al, veröffentlicht in IEEE International Conference on Communications, Vol 2), Seiten 729 bis 734, 23. Juni 1985, Chicago, ein Kommunikationssystem beschreibt, das in Bezug auf eine Ausbreitungsverzögerungszeit kompensiert.
Die US-A-4,168,399 beschreibt ein System, das automatisch einen Leitungsverlust durch Erhöhung der Verstärkung des Empfängers unter Erfassen des Vorhandenseins eines Anrufs kompensiert.
Diese Erfindung hat demzufolge zur Aufgabe, eine vorhersagbare bzw. prädikative AGC in TDMA-Systemen zu schaffen, um diese Probleme zu lösen. Sie hat den Vorteil, daß sie in der Lage ist, Empfänger mit einem normalen, dynamischen Bereich zu verwenden, kurze Präambel-Sequenzen beizubehalten, eine AGC-Stabilität sicherzustellen und lokale Ausbreitungsbedingungen in der Wegverlustvorhersage zu erfassen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern der Empfindlichkeit eines Empfängers zur Verwendung in einem Kommunikationssystem geschaffen, das eine Zeitbasis für eine Systemsynchronisation besitzt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Empfangen eines Funksignals, das vorbestimmt durch einen Sender relativ zu der Zeitbasis übertragen wurde; Bestimmen einer Verzögerungszeit in der Zeit zwischen dem Zeitpunkt einer Funksignalübertragung durch den Sender und dem Zeitpunkt eines Funksignalempfangs durch den Empfänger; wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist: Erhöhen der Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit zu dem vorbestimmten Übertragungsmoment auf eine maximale Empfindlichkeit über eine Zeitperiode äquivalent zu der Verzögerungszeit; und nominal Beibehalten der Verstärkung des Empfängers auf dem Pegel, der zu dem Moment, zu dem das Funksignal empfangen ist, vorherrscht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schritt eines Erhöhens der Verstärkung die Schritte auf: Bestimmen einer Dämpfungsfunktion des Funksignals; und Erhöhen der Verstärkung des Empfängers als ein nominales Reziprokes der Dämpfungsfunktion von der minimalen Empfindlichkeit bei dem vorbestimmten Übertragungsmoment zu der maximalen Empfindlichkeit über die Zeitperiode. In einer anderen Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf: Abgleichen einer Amplitude des empfangenen Funksignals, um einen konstanten Empfängerausgangs-Signalpegel beizubehalten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Empfänger eines Kommunikationssystems geschaffen, der eine Zeitbasis für eine Systemsynchronisation besitzt, wobei der Empfänger aufweist: eine Einrichtung zum Empfangen eines Funksignals, das vorbestimmt durch einen Sender relativ zu der Zeitbasis übertragen ist; eine Einrichtung zum Bestimmen einer Verzögerungszeit in der Zeit zwischen dem Zeitpunkt einer Funksignalübertragung durch den Sender und der Zeitpunkt eines Funksignalempfangs durch den Empfänger; wobei der Empfänger dadurch gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung zum Erhöhen der Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit zu dem vorbestimmten Übertragungszeitpunkt zu einer maximalen Empfindlichkeit über eine Zeitperiode quivalent zu der Verzögerungszeit; und eine Einrichtung zum nominalen Beibehalten der Verstärkung des Empfängers auf dem Pegel, der zu dem Zeitpunkt, zu dem das Funksignal empfangen ist, vorherrscht.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein funktionales Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung, das die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert und den besten Modus zum Ausführen der Erfindung verkörpert.
Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung einer empfangenen Signalstärkedämpfung über der Zeit (und dem Abstand).
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung einer Empfängerverstärkung über der Zeit (und dem Abstand).
Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung von in der Amplitude abgeglichenen Übertragungs-Bursts über der Zeit (und dem Abstand).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Es wird hier vorgeschlagen, den erwarteten, nominalen Strecken- bzw. Wegverlust des Signals abzuschätzen und die erforderliche Verstärkung von der TDMA-Synchronisationsinformation vorherzusagen. Aus der Synchronisationsinformation des Systems kann die Ausbreitungsverzögerung (die Zeit zwischen einer Signalübertragung durch den mobilen Sender und der Aufnahme durch den Empfänger der Basisstelle) bestimmt werden. Eine Ausbreitungsverzögerung ist linear proportional zu dem Abstand, der wiederum die primäre Bestimmungsgröße des Wegverlusts ist. Dieser Wegverlust ist in gewisser Weise mit dem Terrain variabel und kann als Teil der Verstärkungsvorhersage gemacht werden und in diese hinein kalibriert werden. Demzufolge kann die erforderliche Verstärkung, um den gesamten Wegverlust zu kompensieren, als eine Funktion einer Ausbreitungsverzögerung und lokalen Ausbreitungsbedingungen abgeschätzt werden. Demzufolge muß der dynamische Bereich des Empfängers nur in der Lage sein, den restlichen Fehler der Abschätzung, im Gegensatz zu der gesamten, möglichen Signaldämpfung, zu berücksichtigen.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, dämpft sich die empfangene Signalstärke eines übertragenen Bursts vorhersagbar mit der Zeit (und dem Abstand), obwohl sie in gewisser Weise von lokalen Ausbreitungsbedingungen, wie bespielsweise dem Terrain, abhängig ist.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden, wenn in einer Zeitsynchronisation zu dem Übertragungszeitpunkt (t&sub0;) die Verstärkung des Empfängers als das nominale Reziproke der Dämpfungsfunktion erhöht wird, bis die Burst-Übertragung empfangen ist, und dann die Verstärkung bei diesem Pegel gehalten wird, alle Burst-Übertragungen in der Amplitude abgeglichen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt ein funktionales Blockdiagramm der Erfindung. Fig. 1 stellt einen Zeitgeber 16 dar, der, wenn er durch die TDMA-Steuereinheit (nicht dargestellt) des Empfängers gestartet wird (t&sub0;), die Zeitabstimmung für den AGC-Funktionsgenerator 14 vorsieht. Der AGC-Funktionsgenerator 14 ist mit dem Steuereingang eines AGC-Verstärkers gekoppelt, der die Verstärkung des empfangenen Signais 12 steuert. Der verstärkungsgesteuerte Ausgang des AGC-Verstärkers ist mit einem Differentialverstärker gekoppelt, ein Schwellwertdetektor 18, der den Zeitgeber 16 anhält, wenn das verstärkungsgesteuerte Signal einen Schwellwert (REF.) übersteigt.
Im Betrieb startet die TDMA-Steuereinheit des Empfängers einen Zeitgeber 16 synchron zu der zuvor eingerichteten Zeitbasis der TDMA-Zeitschlitze für Burst-Übertragungen. Von dem zuvor eingerichteten Übertragungszeitpunkt (to) erzeugt der AGC-Funktionsgenerator 14 eine sich erhöhende Verstärkungsfunktion, die das nominal Reziproke zu der Signaldämpfungsfunktion ist. Das empfangene Signal 12 erhöht die Verstärkung, die durch einen AGC-Verstärker verstärkt ist, bis die Amplitude einen vorgegebenen Schwellwert (REF.) in dem Schwellwertdetektor 18 übersteigt, und hält den Zeitgeber 16 an. Der AGC-Funktionsgenerator-Ausgang wird dann auf diesem vorherrschenden Verstärkungspegel gehalten. Der AGC-Funktionsgenerator 14 kann einen kontinuierlichen Spannungsrampen-Generator, gefolgt durch einen Abtast- und Halteschaltkreis unter der Steuerung des Schwellwertdetektors 18, oder einen Tabellendurchsichts-Generator mit einem Eingang der abgelaufenen Zeit (T) aufweisen, wobei beide davon ausreichend für einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt sind. Der AGC- Funktionsgenerator 14 arbeitet so, um die Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit bei einem vorbestimmten Übertragungszeitpunkt (to) zu einer maximalen Empfindlichkeit bei dem maximalen Bereich (maximale, erwartete Laufzeit) zu erhöhen, und behält dann nominal die Verstärkung des Empfängers bei dem Pegel bei, der zu dem Moment, zu dem das Signal empfangen ist, vorherrscht.
Jeder AGC-Funktionsgenerator kann für lokale Ausbreitungsbedingungen, wie beispielsweise das Terrain, kalibriert werden, um die Varianz in der Ausbreitungsverzögerung, und die Bedingung, die sie beeinflussen, zu führen.
Diese Erfindung ermöglicht vorteilhaft die Verwendung von Empfängern mit einem normalen, dynamischen Bereich, hält die Verwendung der kürzesten Präambel-Sequenzen bei, stellt eine AGC-Stabilität sicher und berücksichtigt lokale Ausbreitungsbedingungen bei der Wegverlustvorhersage.
Demzufolge ist in einem Kommunikationssystem, das eine Zeitbasis für eine Systemsynchronisation besitzt, ein Verfahren und ein Gerät zum Steuern der Empfindlichkeit eines Empfängers geschaffen worden, das die Schritte aufweist: (a) Empfangen eines Signals, das vorbestimmt durch ein anderes übertragen ist, relativ zu der Zeitbasis (wobei der Signalempfang bestätigt wird, wenn die Amplitude des empfangenen Signals einen zuvor eingerichteten Schwellwert übersteigt), (b) Bestimmen der Signallaufzeit aus der Zeitdifferenz zwischen dem Augenblick eines Signalempfangs relativ zu der Zeitbasis und dem Zeitpunkt einer Signalübertragung relativ zu der Zeitbasis, (c) Steuern der Empfindlichkeit des Empfängers als eine Funktion der Laufzeit durch: (1) Erhöhen der Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit bei dem vorbestimmten Übertragungsmoment zu einer maximalen Empfindlichkeit bei dem maximalen Bereich (maximale, erwartete Laufzeit) und (2) nominal Beibehalten der Verstärkung des Empfängers bei dem Pegel, der zu dem Zeitpunkt vorherrscht, zu dem das Signal empfangen ist.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Empfindlichkeit eines Empfängers zur Verwendung in einem Kommunikationssystem, das eine Zeitbasis für eine Systemsynchronisation besitzt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Empfangen eines Funksignals (12), das vorbestimmt durch einen Sender relativ zu der Zeitbasis übertragen wurde;

Bestimmen einer Verzögerungszeit in der Zeit zwischen dem Zeitpunkt einer Funksignalübertragung durch den Sender und dem Zeitpunkt eines Funksignalempfangs durch den Empfänger;

wobei das Verfahren durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Erhöhen der Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit zu dem vorbestimmten Übertragungsmoment auf eine maximale Empfindlichkeit über eine Zeitperiode äquivalent zu der Verzögerungszeit; und

nominal Beibehalten der Verstärkung des Empfängers auf dem Pegel, der zu dem Zeitpunkt, zu dem das Funksignal empfangen ist, vorherrscht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Erhöhens der Verstärkung gekennzeichnet ist durch die Schritte:

Bestimmen einer Dämpfungsfunktion des Funksignals; und Erhöhen der Verstärkung des Empfängers als ein nominales Reziprokes der Dämpfungsfunktion von der minimalen Empfindlichkeit bei dem vorbestimmten Übertragungsmoment zu der maximalen Empfindlichkeit über die Zeitperiode.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das weiterhin den Schritt eines Abgleichens einer Amplitude des empfangen Funksignals aufweist, um einen konstanten Empfängerausgangs-Signalpegel beizubehalten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der Funksignalempfang bestätigt wird, wenn die Amplitude des empfangenen Funksignals einen vorbestimmten Schwellwert (REF) übersteigt.

5. Empfänger eines Funkkommunikationssystems, das eine Zeitbasis für eine Systemsynchronisation besitzt, wobei der Empfänger aufweist:

eine Einrichtung zum Empfangen eines Funksignals (12), das vorbestimmt durch einen Sender, relativ zu der Zeitbasis übertragen ist;

eine Einrichtung (16) zum Bestimmen einer Verzögerungszeit in der Zeit zwischen dem Zeitpunkt (to) einer Funksignalübertragung durch den Sender und dem Zeitpunkt eines Funksignalempfangs durch den Empfänger;

wobei der Empfänger gekennzeichnet ist durch:

eine Einrichtung (14) zum Erhöhen der Verstärkung des Empfängers von einer minimalen Empfindlichkeit zu dem vorbestimmten Übertragungszeitpunkt (t&sub0;) zu einer maximalen Empfindlichkeit über eine Zeitperiode äquivalent zu der Verzögerungszeit; und

eine Einrichtung zum nominalen Beibehalten der Verstärkung des Empfängers auf dem Pegel, der zu dem Zeitpunkt, zu dem das Funksignal empfangen ist, vorherrscht.

6. Empfänger nach Anspruch 5, der weiterhin gekennzeichnet ist durch: eine Einrichtung zum Bestimmen einer Dämpfungsfunktion des Funksignals; und

eine Einrichtung zum Erhöhen der Verstärkung des Empfängers als ein nominales Reziprokes der Dämpfungsfunktion von der minimalen Empfindlichkeit zu dem vorbestimmten Übertragungszeitpunkt zu der maximalen Empfindlichkeit über die Zeitperiode.

7. Empfänger nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, der weiterhin eine Einrichtung zum Abgleichen einer Amplitude des empfangenen Funksignals aufweist, um einen konstanten Empfängerausgangs-Signalpegel beizubehalten.

8. Empfänger nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, der weiterhin eine Einrichtung zum Kalibrieren der Empfindlichkeit des Empfängers für lokale Ausbreitungsbedingungen aufweist.

9. Empfänger nach einem der Ansprüche 5 bis 8, der weiterhin eine Einrichtung zum Kalibrieren der Empfindlichkeit des Empfängers für ein lokales Terrain aufweist.