SE513332C2 - Kommunikationssignalmottagare samt driftmetod för densamma - Google Patents

Description

20 25 30 35 513 332 2 vis blandas med en mellanfrekvenssignal i en blandare 420a.

Mellanfrekvenssignalen matas från en lokaloscillator 410 och passerar opàverkad genom ett fasskiftande organ 408. På liknande vis går den andra signalen till en andra signal- väg, där den blandas i en blandare 420b med mellanfrekvens- signalen från lokaloscillatorn 410, så snart fasen för mellanfrekvenssignalen har förskjutits 90° i det fas- skiftande organet 408.

Utsignalen från blandaren 420a filtreras av ett låg- passfilter 422a och förstärks i en andra förstärkare 424a.

Därefter matas signalen till en AD-omvandlare 426a för att sampla signalen och omvandla densamma till en digital signal, som innefattar ovannämnda ström av datasymboler.

Den digitala signalen filtreras i ett digitalt lågpass- filter 430a, och de i signalen ingående digitala datasym- bolerna matas, vid en nod 432a, till ett digitalt minne 450. Ett medelvärdesberäknande organ 439a bestämmer medel- värdet (DC-nivån) av den digitala signalen och avger medel- värdet till en negativ ingång på en adderare 440a. Adde- raren tar vid en positiv ingång emot de digitala data- symbolerna, vilka tidigare avletts från signalvägen vid noden 432a. Adderaren 440a kommer således i praktiken att subtrahera signalens medelvärde, som bestämts av det medel- värdesberäknande organet 439a, från den digitala signalen.

Utsignalen från adderaren 440a i slutet av den första signalvägen kommer således slutligen att tillhandahålla en första del av den ström av digitala datasymboler, som ingick i och överfördes av den analoga signalen, vilken inledningsvis togs emot vid antennen 400. På motsvarande sätt kommer den andra signalvägen, som börjar med en blandare 420b och slutar med en adderare 440b, att till- handahàlla en andra del av strömmen av digitala data.

Strömmen av digitala datasymboler används senare av andra komponenter i mobiltelefonen för att exempelvis alstra en hörbar utsignal genom en högtalare, till exempel tal från 10 15 20 25 30 513 332 en part, som användaren av telefonen för närvarande be- driver en telefonkonversation med. Strömmen av digitala datasymboler kan alternativt representera datameddelanden, som utväxlas mellan två datorer under en session av data- kommunikation.

Problem Användandet av digitala filter 430a-b ger upphov till en fördröjning i signalvägen pga inneboende driftegenskaper hos digitala filter, såsom FIR-filter ("Finite Impulse Response") eller IIR-filter ("Infinite Impulse Response").

Så snart den sista önskade digitala datasymbolen har samplats, skulle idealt sett komponenterna före de digitala filtren (såsom blandarna 420a-b, förstärkarna 404a-b, 424a- b och AD-omvandlarna 426a-b) tillstånd eller beredskapstillstànd i syfte att spara försättas i ett passivt effekt och/eller övergå till sändningstillstånd så snart som möjligt.

Att stänga av mottagarkretsarna omedelbart efter det, att den sista önskade datasymbolen har samplats, ger emellertid upphov till transient brus från det digitala filtret pga den hastiga förändringen i signalens DC-nivå.

För att undvika alstring av sådant brus har det därför varit nödvändigt för tidigare kända mottagare, exempelvis den ovan beskrivna allmänt kända mottagaren, att förbli aktiva under en viss tidsperiod efter den sista önskade datasymbolen. Genom att göra så förses de digitala filtren med en signal innehållande en väsentligen icke-varierande DC-nivå under så lång tid, som det tar för den sista symbolen att passera genom de digitala filtren. Detta motarbetar uppenbarligen ovanstående syfte att medge omedelbar övergång till ett passivt tillstånd eller ett sändningstillstånd. 10 15 20 25 30 35 515 332 4 Uppfinningen Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att övervinna nackdelarna med det ovan beskrivna tidigare kända tillvägagångssättet. Ändamålet med uppfinningen är i synnerhet att åstadkomma en förbättrad kommunikationssig- nalmottagare av sådant slag, som innefattar ett flertal komponenter, vilka är arrangerade längs åtminstone en signalväg, där komponenterna längs nämnda åtminstone en signalväg innefattar ett filter för behandling av en mot- tagen signal samt medelvärdesbildande organ för härledning av ett medelvärde av signalen, varvid förbättringarna särskilt består i en snabbare växling från aktivt till passivt tillstànd samt minskad effektförbrukning.

Dessa syften uppnås genom att förbinda en utgång från det medelvärdesbildande organet med en komponent, som är så att ett medel- av signalen selektivt kan åter- belägen före filtret längs signalvägen, värde (eller en DC-nivå) kopplas till filtret under en tidsperiod, som följer omedelbart efter sampling av den sista önskade datasym- bolen. Eftersom filtret kommer att tillföras en signal, som saknar en hastig förändring i DC-nivå, kan mottagarkretsar- na stängas av omedelbart, så snart den sista önskade data- symbolen har samplats, utan att alstra transient brus i det digitala filtret.

Ovanstående syften uppnås också genom en driftmetod för kommunikationssignalmottagaren, där en mottagen signal omvandlas till digital form och där signalen behandlas av åtminstone ett digitalt filter, genom att bestämma ett medelvärde av signalen, detektera en händelse i signalen samt som följd därav mata medelvärdet till det digitala filtret.

Andra syften, fördelar och särdrag med föreliggande uppfinning framgår av följande detaljerade beskrivning, av bifogade patentkrav samt av ritningarna. 10 15 20 25 30 35 513 332 5 Översiktlig beskrivning av ritningarna Föredragna och alternativa utföringsformer av före- liggande uppfinning kommer nu att beskrivas närmare med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: FIG 1 är ett översiktligt blockschema över en före- dragen utföringsform av en kommunikationssignalmottagare enligt föreliggande uppfinning, FIG 2 är ett översiktligt blockschema över en första alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning, FIG 3 är ett översiktligt blockschema över en andra alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning samt FIG 4 är ett översiktligt blockschema över en allmän kommunikationsmottagare enligt tidigare känd teknik.

Detaljerad beskrivning FIG 1 illustrerar en föredragen utföringsform av en kommunikationssignalmottagare enligt föreliggande uppfin- ning. I likhet med den i FIG 4 visade tidigare kända mot- tagaren utgör den föredragna utföringsformen enligt FIG 1 en homodynmottagare med dubbla kommunikationskanaler, vilka är allmänt kända som I- och Q-kanaler. Komponenterna i den i FIG 1 visade mottagaren har tilldelats en respektive tre- siffrig hänvisningsbeteckning mellan 100 och 150. Alla komponenter med en hänvisningsbeteckning, vars första två siffror fràn höger räknat är identiska med de första två siffrorna från höger räknat för en motsvarande komponent i den i FIG 4 visade tidigare kända mottagaren, är identiska eller har väsentligen samma funktion som nämnda motsvarande komponent i FIG 4. Antennen 100, bandpassfiltret 102, förstärkaren 104, uppdelningsorganet 106, det fasskiftande organet 108, lokaloscillatorn 110, blandarna 120a-b, làg- passfiltren l22a-b, förstärkarna 124a-b, AD-omvandlarna 126a-b, de digitala filtren 130a-b, adderarna 140a-b och minnet 150 är följaktligen alla identiska med, eller har väsentligen samma funktion som, antennen 400, bandpassfilt- W H 20 25 30 35 513 332 6 ret 402, förstärkaren 404 osv i den allmänna och tidigare kända mottagare, som visas i FIG 4.

Mottagaren i FIG 1 innefattar vidare ett första medelvärdesberäknande organ l34a i den första signalvägen samt ett andra medelvärdesberäknande organ l34b i den andra signalvägen. Precis som de medelvärdesberäknande organen 439a-b i den tidigare kända mottagaren enligt FIG 4 är de medelvärdesberäknande organen l34a-b anordnade att vid ingångsnoder 132a-b ta emot de digitala sampelvärdena (vilka produceras av AD-omvandlarna l28a-b och filtreras av de digitala filtren l30a-b) samt härleda ett medelvärde för Detta som utgör ett tidsdiskret digitalt flytande medel- ett förutbestämt antal nyligen mottagna sampelvärden. värde, värde, matas vid utgångsnoder l38a-b till de negativa ingångarna på adderarna l40a-b, i likhet med den tidigare kända mottagaren enligt FIG 4. Till skillnad från den tidigare kända mottagaren har den i FIG 1 visade mottagaren enligt uppfinningen en återkopplingsslinga, som börjar vid respektive nod l38a-b och slutar vid en respektive första ingång på ett respektive dataväljande organ eller multi- plexor l28a-b, vilket är beläget mellan de respektive AD- omvandlarna l26a-b och digitala filtren l30a-b, som framgår av FIG 1. En räknare l36a-b är vidare förbunden med respek- tive medelvärdesberäknande organ l34a-b. En utgång från räknaren l36a-b är förbunden med en respektive styringång 129a-b på väljarorganet l28a-b. En andra ingång på väljar- organet l28a-b är förbunden med utgången på den respektive AD-omvandlaren l26a-b.

Arbetssättet för de medelvärdesberäknande organen l34a-b, följer. När mottagaren befinner sig i mottagningstillstånd, räknarna l36a-b och väljarorganen l28a-b är som dvs tar emot och bearbetar ett flertal digitala datasym- boler enligt ovanstående beskrivning, styr räknaren 136a väljarorganet 128a, via styringången 129a, så att den senare vidarebefordrar den från AD-omvandlaren l26a mottag- W U 20 25 30 35 sgjws 332 7 na strömmen av digitala datasymboler till det digitala filtret 130a. Under tiden beräknar det medelvärdesberäknan- de organet l34a kontinuerligt ett medelvärde för de senaste n stycken digitala datasymbolerna, vilket representerar DC- nivån i den digitala signalen (n är ett förutbestämt antal såsom 32-128). exempelvis medelst i FIG 1 ej visade styrorgan, att den sampelvärden, När det har konstaterats, sista önskade digitala datasymbolen har samplats av AD- omvandlaren l26a, styr räknaren 136a väljarorganet l28a, så att det sistnämnda istället börjar att vidarebefordra det av det medelvärdesberäknande organet l34a beräknade medel- värdet till det digitala filtret 130a. Räknaren l36a bibe- håller väljarorganet l28a i detta tillstånd under ett förutbestämt antal symbolperioder, varvid det från noden l38a àterkopplade medelvärdet tillförs det digitala filtret 130a.

Det faktiska värdet pà det förutbestämda antalet symbolperioder beror pà den faktiska realiseringen av det digitala filtret 130a, vilket enkelt inses av fackmannen.

Det är vidare vanligt att inte enbart använda ett digitalt filter 130a utan en följd av digitala filter, och det faktiska antalet symbolperioder måste fastläggas efter vederbörligt övervägande och testande. För en av dagens GSM-mottagare har emellertid ll symbolperioder visat sig vara ett lämpligt antal för den tidsperiod, under vilken det digitala filtret 130a skall förses med ovannämnda medelvärde för att undvika transient brus i det digitala filtret.

Eftersom en viss DC-förstärkning är en inneboende egenskap hos det digitala filtret 130a, är det medelvärdes- beräknande organet l34a anordnat att kompensera för denna DC-förstärkning genom att multiplicera med dess invers, innan utsignalen avges vid noden l38a.

Tack vare förekomsten av det medelvärdesberäknande organet l34a, räknaren 136a och återkopplingsslingan fràn 10 20 25 30 35 513 332 8 noden l38a till väljarorganet l28a, garanteras att det digitala filtret l30a förses med digitala data med "korrekt" medelvärde, dvs en DC-nivà som är väsentligen densamma som DC-nivån i de senaste digitala datasymbolerna.

Därigenom undviks transient brus i det digitala filtret, eftersom den digitala signalens DC-nivå inte uppvisar någon hastig förändring. Mottagarkretsarna före det digitala filtret l30a, exempelvis AD-omvandlaren 126a, förstärkaren l24a, làgpassfiltret l22a, blandaren l20a osv, kan följakt- ligen växlas till ett passivt tillstànd eller ett bered- skapstillständ, omedelbart efter det att den sista önskade datasymbolen har samplats. Detta sparar effekt och under- lättar även en tidigarelagd växling till ett sändningstill- stånd.

Ovanstående diskussion kring arbetsprincipen för komponenterna längs den första signalvägen äger även tillämpning för komponenterna längs den andra signalvägen, dvs det andra medelvärdesberäknande organet l34b, den andra räknaren 136b, det andra väljarorganet 128b osv. Eftersom datasymboler tas emot samtidigt och i samma takt pà bägge signalvägarna, kan de första och andra räknarna l36a-b alternativt kombineras till en enda räknare, som delas mellan bägge signalvägarna.

En alternativ utföringsform av kommunikationssignal- mottagaren enligt uppfinningen visas i FIG 2. Alla kom- ponenter med en hänvisningsbeteckning, vars tvà sista siffror är lika med de tvâ sista siffrorna hos en mot- svarande komponent i den i FIG 4 visade tidigare kända mottagaren, är identiska eller har väsentligen samma funktion. Till skillnad från FIG 1 har de medelvärdesberäk- nande organen 239a-b i FIG 2 inga organ för att àterkoppla ett medelvärde till de digitala filtren 230a-b; de medel- värdesberäknande organen 239a-b har endast den "normala" funktion, som beskrivits ovan för den i FIG 4 visade tidigare kända mottagaren. Utföringsformen i FIG 2 inne- 10 20 25 30 35 513 532 9 fattar istället ett integrerande organ 234a-b för varje signalväg. De integrerande organen 234a-b är förbundna med en respektive signalväg mellan ett väljarorgan 228a-b och ett digitalt filter 230a-b. Väljarorganen 228a-b är iden- tiska med eller har samma funktion som de väljarorgan 128a- b, vilka beskrivits med hänvisning till FIG l. Utförings- formen i FIG 2 innefattar vidare en räknare 236a-b med en ingång, som är förbunden med det respektive integrerande organet 234a-b. En utgång från räknaren 236a-b är förbunden med en styringàng 229a-b pà respektive väljarorgan 228a-b, Syftet med det integrerande organet 234a-b är att filtrera bort DC-nivån (dvs medelvärdet) i den digitala signalen samt återkoppla detta medelvärde, via en utgång 238a-b, till väljarorganet 228a-b, så snart den sista önskade digitala datasymbolen har samplats av AD-omvand- laren 226a-b. Integratorn 224a-b kan exempelvis realiseras som ett filter med följande filterekvation: y(n) = ay(n- l)+(1-a)x(n}, där a är en konstant som màste finjusteras och ges värde beroende pà faktisk tillämpning. Andra FIR- filter eller IIR-filter med lämpliga làgpassegenskaper kan emellertid användas istället för den enkla integrator, som definieras av ovanstående diskreta differentialekvation.

Den övergripande arbetsprincipen för den i FIG 2 visade utföringsformen är följaktligen väsentligen samma som för utföringsformen enligt FIG 1; ett medelvärde som representerar DC-nivån i den digitala signalen härleds och àterkopplas till det digitala filtret 230a-b under ett förutbestämt antal symbolperioder, omedelbart efter det att den sista önskade digitala datasymbolen har samplats, varigenom man undviker hastiga förändringar i signalens DC- nivå och uppkomst av oönskat transient brus.

FIG 3 illustrerar en annan alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning. Precis som i FIG 1 och 2 gäller att alla komponenter i FIG 3 en hänvisningsbeteckning, vars två sista siffror motsvarar de två sista siffrorna för en 15 20 25 30 35 513 352 lO motsvarande komponent i den i FIG 4 visade tidigare kända mottagaren, är identiska eller har väsentligen samma funk- tion. Till skillnad från utföringsformerna i FIG 1 och 2 löser den alternativa utföringsformen i FIG 3 problemet i den analoga domänen snarare än i den digitala domänen; ett integrerande organ, som innefattar en kondensator 334a-b och ett väljande organ 328a-b, filtrerar bort DC-nivàn i den analoga signalen och lagrar resultatet som en spänning över kondensatorn 334a-b. I FIG 3 ej visade styrorgan är anordnade att detektera förekomsten av den sista önskade digitala datasymbolen vid AD-omvandlaren 326a-b samt att styra väljarorganet 328a-b, sä att detta växlar från ett första tillstànd, där väljarorganet 328a-b är öppet och kondensatorn 334a-b är bortkopplad från de första respek- till ett andra tillstànd, där väljarorganet 328a-b är stängt och kondensatorn 334a-b är tive andra signalvägarna, förbunden med de första respektive andra signalvägarna mellan förstärkaren 324a-b och AD-omvandlaren 326a-b. När väljarorganet 328a-b befinner sig i sitt andra tillstànd, matas utsignalen 338a-b fràn respektive kondensator 334a-b till det digitala filtret 330a-b genom respektive AD-om- så att det digitala filtret 330a-b förses med en signal utan hastig förändring i DC-nivån, vandlare 326a-b, omedelbart efter det att den sista önskade digitala symbolen har samplats av AD-omvandlaren 326a-b. Mottagarkomponenterna före kondensatorn 334a-b och väljarorganet 328a-b, dvs förstärkaren 324a-b, lágpassfiltret 322a-b osv, kan stängas av eller växlas till ett passivt tillstànd eller ett bered- skapstillstànd vid samma tidpunkt.

Uppfinningen har beskrivits ovan med hänvisning till föredragna och alternativa utföringsformer. Denna beskriv- ning har exemplifierande men inte begränsande syften; skyddsomfànget för föreliggande uppfinning begränsas endast av definitionerna i bifogade självständiga patentkrav.

Föreliggande uppfinning är i synnerhet lika tillämpbar även 513 332 ll för andra mottagartyper, som inte har nämnts här, såsom mottagare med fler eller färre än två kanaler eller signal- vägar och/eller som utnyttjar mer än ett digitalt filter per signalväg.

Claims (11)

10 U 20 25 30 35 513 332 12 PATENTKRAV

1. Kommunikationssignalmottagare med ett flertal kom- ponenter, som är arrangerade längs åtminstone en signalväg, där komponenterna längs nämnda åtminstone en signalväg innefattar ett filter (130a-b) för behandling av en mot- tagen signal samt medelvärdesbilande organ (l34a-b) härledning av ett medelvärde av signalen, kännetecknad av att för en utgång (l38a-b) på det medelvärdesbildande organet (134a-b) (l28a-b), finner sig före filtret (130a-b) längs signalvägen. är förbunden med en komponent som be-

2. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 1, (l32a-b) på det medelvärdesbildande organet (l30a-b). där en ingång (l34a-b) är förbunden med en utgång på filtret där (234a-b) är som är belägen före

3. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 1, en ingång på det medelvärdesbildande organet (228a-b), längs signalvägen. förbunden med en komponent filtret (230a-b)

4. Kommunikationssignalmottagare enligt något av (izsa-b) som är operativt förbunden med ut- (l34a- föregående krav, där nämnda komponent innefattar: en väljaringång, gången b); (l38a-b) på det medelvärdesbildande organet en väljarutgång, som är operativt förbunden med en (130a-b); samt en väljarstyringång (l29a-b), ingång på filtret som är operativt för- bunden med styrorgan (l36a-b) för att reglera huruvida data som mottagits vid väljaringången levereras vid väljar- utgången.

5. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 4, där styrorganet (l36a-b) är en räknare. 10 15 20 25 30 35 513 332 13

6. Kommunikationssignalmottagare enligt något av föregående krav, vidare innefattande en AD-omvandlare (l26a-b) för att omvandla en mottagen analog signal till en digital signal.

7. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 6f där det medelvärdesbildande organet (l34a-b) (l26a-b) är beläget efter AD-omvandlaren längs signalvägen.

8. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 6, (334a-b) längs signalvägen. där det medelvärdesbildande organet (326a-b) är beläget före AD-omvandlaren

9. Kommunikationssignalmottagare enligt krav 8, där det medelvärdesbildande organet (334a-b) innefattar en kondensator.

10. Driftmetod för en kommunikationssignalmottagare med ett flertal komponenter, som är arrangerade längs åtminstone en signalväg, där en mottagen signal omvandlas till digital form och där signalen behandlas av åtminstone ett digitalt filter (130a-b), vilket ingår i nämnda flertal komponenter, kännetecknad av stegen att bestämma ett medelvärde av signalen; detektera en händelse i signalen; samt som följd av att nämnda händelse detekteras, förse nämnda åtminstone ett digitalt filter (l30a-b) med nämnda medelvärde.

11. Metod enligt krav 10, förekomsten av en viss digital datasymbol vid en viss (l26a-b) före nämnda digital filter (l30a-b) längs nämnda signalväg. där nämnda händelse utgör komponent