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Dokumentenidentifikation DE69218934T2 16.10.1997
EP-Veröffentlichungsnummer 0586548
Titel SYSTEM ZUR ENTDECKUNG UND KORREKTION VON FREQUENZFEHLERN
Anmelder Motorola, Inc., Schaumburg, Ill., US
Erfinder WIECZOREK, Alfred, B., Plantation, FL 33317, US;
LYNK, Charles, N., Jr., Bedford, TX 76022, US;
ROZANSKI, Walter, J., Jr., Hurst, TX 76054, US;
ZDUNEK, Kenneth, J., Schaumburg, IL 60194, US;
MANSFIELD, Terry, K., Palatine, IL 60067, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69218934
Vertragsstaaten CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 30.01.1992
EP-Aktenzeichen 929127199
WO-Anmeldetag 30.01.1992
PCT-Aktenzeichen US9200748
WO-Veröffentlichungsnummer 9222142
WO-Veröffentlichungsdatum 10.12.1992
EP-Offenlegungsdatum 16.03.1994
EP date of grant 09.04.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.1997
IPC-Hauptklasse H04B 1/00
IPC-Nebenklasse H04B 17/00   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Frequenzfehlererkennungs- und -korrektursystem des Standes der Technik ist aus WO-A-91 05410 bekannt.

Diese Erfindung betrifft ein Zweiweg-Funkkommunikationssystem im allgemeinen und im besonderen ein System, bei dem die Frequenz der in dem System verwendeten Funkgeräte ferneingestellt werden kann.

In Funkkommunikationssystemen muß die Betriebsfrequenz von Funkgeräten nach Maßgabe von Bundesvorschriften (FCC-Bestimmungen) innerhalb spezifierter Grenzen gehalten werden. Funkgeräte werden zum Zeitpunkt der Herstellung auf richtige Betriebsfrequenzen eingestellt. Die Alterung von Bauteilen kann jedoch Veränderungen in der Betriebsfrequenz des Funkgerätes zur Folge haben. Tragbare Funkgeräte werden außerdem wahrscheinlich zwischen merklich verschiedenen Temperaturumgebungen mitgeführt und erfahren daher ein höheres Maß an Frequenzänderung als feste Stationen.

Während viele Zweiweg-Funkgeräte jetzt einen Frequenzsynthesizer anstelle diskreter Kanalelemente für jede Betriebsfrequenz verwenden, ist es erforderlich, die richtige Bezugsfrequenz für den Frequenzsynthesizer beizubehalten. Herkömmlich ist es erforderlich gewesen, das Funkgerät auf einer periodischen Basis außer Betrieb zu setzen und nach Bedarf zu prüfen und einzustellen. Diese Lösung ist aus einer Anzahl von Gründen unerwünscht. Das Funkgerät steht nicht nur nicht zum Gebrauch zur Verfügung, wenn es in der Werkstatt eingestellt wird, sondern der Vorgang ist auch teuer, da ein ausgebildeter Techniker benötigt wird, um die erforderlichen Einstellungen vorzunehmen. Es ist daher erwünscht, daß das Funkgerät ohne es außer Betrieb zu setzen und ohne das Zutun eines ausgebildeten Technikers eingestellt wird.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt, wie in Anspruch 1 beansprucht, eine Einrichtung derart zu Verfügung, daß auf eine Anforderung von einer entfernten Einheit eine Kontrollstation eine digitale Frequenzgrößenund Polaritätsfehlernachricht erzeugen wird, um die Frequenz der entfernten Einheit richtigzustellen.

Ein anderer Aspekt der Erfindung ist, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, um Nachbarkanalstörung infolge von Funkgeräten, die "neben der Frequenz" senden, zu vermeiden. Bei einer Ausführung der Erfindung wird ein Oszillator bereitgestellt, der ein elektronisches Frequenzeinstellnetzwerk plus einem digitalen Speicherelement, z.B. einem EEPROM, enthält, das verwendet wird, um bei Empfang eines Korrekturbefehls als Reaktion auf eine Anforderung an die Kontrollstation die Oszillatorfrequenz digital einzustellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Zweiweg-Funksystems.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Zweiweg-Funkgerätes von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Bezugsoszillators des Zweiweg-Funkgerätes von Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Kontrollstation von Fig. 1.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Frequenzkalibrierungsquelle zur Verwendung durch die zentrale Steuereinheit in einem Bündelsystem.

Fig. 6a-6b sind vereinfachte Flußdiagramme der Signalverarbeitung in der Steuereinheit der Empfängerstation, um einen Repeater zu kalibrieren.

Fig. 7 sind Darstellungen von erfindungsgemäßen Signalisierungsformaten.

Fig. 8 ist ein ausführliches Blockschalbild der Steuerlogik 81 von Fig. 4.

Fig. 9 veranschaulicht den Inhalt des Speichers 79 von Fig. 8.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zweiweg-Funksystem. Eine Kontroll- oder Zentralstation 10 wird in Verbindung mit einer Mehrzahl entfernter Zweiweg-Funkgeräte 20 verwendet. Die Kontrollstation 10 kann eine Basisstation, ein mit einer zentralen Steuereinheit verbundener Repeater oder, wie unten erörtert, Teil eines Bündelfunk-Kommunikationssystems sein. Die entfernten Funkgeräte können jede Kombination von Portables, Mobilgeräten oder Basisstationen sein, die imstande sind, mit der Kontrollstation 10 zu kommunizieren.

Fig. 2 zeigt ein ausführliches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen entfernten Zweiweg-Funkgerätes 20. Jedes Funkgerät 20 umfaßt eine Antenne 22, die über einen Antennenschalter 24 entweder mit einem Empfängerabschnitt 25 oder einem Senderabschnitt 26 funktional verbunden ist. Wie bekannt ist, kann der Antennenschalter 24 durch einen Duplexer ersetzt werden. Ein Demodulator oder Diskriminator 28, der mit dem Ausgang des Empfängerabschnitts 25 verbunden ist, hat seinen Ausgang in einer herkömmlichen Weise zur FM-Frequenz/Spannungs-Umsetzung oder Diskriminierung mit den Audioausgangsschaltungen 30 verbunden. Der Ausgang der Audioschaltungen 30 wird an einen Wandler, z.B. einen Lautsprecher 32; angelegt.

Der Ausgang des Demodulators 28 wird auch an einen Decoder 34 angelegt, der wiederum mit einer Steuerlogik 36 verbunden ist. Bei der bevorzugten Ausführung werden der Decoder 34 und die Steuerlogik 36 vorzugsweise in einem Mikroprozessor oder Mikrocomputer implementiert, können aber diskrete Schaltkreise sein. Die Steuerlogik 35 kommuniziert mit einem Speicher 40, der bei der bevorzugten Ausführung ein EEPROM umfaßt, das als Codestecker des Funkgerätes dient (nichtflüchtiger Speicher). Wie üblich, würde der Speicher 40 auch ein RAM und ein ROM umfassen. Ein Ausgang der Steuerlogik 36 ist mit einen Digital/Analog- (D/A) Umsetzer 42 verbunden, der eine Vorspannung zum Steuern der Frequenz eines Bezugsoszillators 44 liefert. Der Oszillator 44 liefert das Bezugssignal für einen Synthesizer 46. Die Lokaloszillatorsignale für sowohl den Empfängerabschnitt 25 als auch den Senderabschnitt 26 werden in einer herkömmlichen Weise durch den Synthesizer 46 bereitgestellt. Ein Mikrophon 35 ist über die Audioeingangsschaltungen 33 mit dem Senderabschnitt 26 verbunden. Wie üblich, besitzt die Steuerlogik auch Steuerleitungen (nicht gezeigt), die mit den Audioschaltungen 30 und 33, dem Synthesizer 46, dem Empfängerabschnitt 25, dem Senderabschnitt 26, dem Antennenschalter 24 und dem Mikrophon 35 verbunden sind.

Ein weiterer Ausgang der Steuerlogik 36 ist mit einem ISW-Paketgenerator oder Codierer 48 verbunden, der wiederum mit dem Sender 26 verbunden ist. Der Codierer 48 erzeugt ein digitales viertes Wortsignal oder Datenpaket, das ein eingehendes Signalisierungswort (ISW) 710 genannt wird und in Fig. 7 gezeigt wird.

Gemäß Fig. 7 sendet eine Teilnehmereinheit oder Funkgerät 20 ein "eingehendes Signalisierungswort" (ISW) genanntes Datenpaket 710 an die Kontrollstation 10, um in einem Bündelsystem Information auszutauschen. Das ISW umfaßt Synchronisationsbits 712, einen für die anfordernde Einheit einmaligen ID-Code 906 und eine Datennachricht 716, z.B. eine erfindungsgemäße Frequenzfehler-Meßanforderung. Das ISW 710 wird der zentralen Steuereinheit oder Kontrollstation 10 zugeleitet, die die Anforderung decodiert und ein "ausgehendes Signalisierungswort" (OSW) genanntes Datenpaket 750 sendet. Das OSW ist ebenfalls ein Datenpaket mit Synchronisationsbits 752, dem ID-Code 906 der anfordernden Einheit, einer digitalen Frequenzfehlernachricht 903, die z.B. ein Fehlervorzeichenbit 756 und Fehlergrößenbits 758 umfaßt, und weiteren Nachrichtenbits 907.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild des Bezugsoszillators 44 des Zweiweg- Funkgerätes 20. Dieser Bezugsoszillator 44 kann allgemein als ein spannungsgesteuerter Oszillator angesehen werden. Ein Verstärker 50 und ein Widerstand 52 sind beide parallel über einen Quarz 54 geschaltet. Ein Kondensator 56 ist zwischen eine Seite des Quarzes 54 und Erde geschaltet, während ein Kondensator 58 zwischen die andere Seite des Quarzes 54 und Erde geschaltet ist. Eine B+ Spannung wird über eine HF-Drossel 60 an die Verbindung des Quarzes 54 und des Kondensators 58 angelegt. Eine Anode einer Varaktordiode 62 ist ebenfalls mit dieser Verbindung der HF-Drossel 60 und des Quarzes 54 verbunden. Ein Kondensator 64 ist zwischen die Kathode des Varaktors 62 und Erde geschaltet. Die Kathode des Varaktors 62 ist mit dem Ausgang des D/A- Umsetzers 42 von Fig. 2 verbunden.

Der Verstärker 50 liefert die Verstärkung für die Bezugsoszillatorschaltung 44. Der Rückkopplungsteil der Oszillatorschaltung besteht aus dem Widerstand 52, dem Quarz 54, dem Varaktor 62 und den Kondensatoren 56, 58 und 64. Der Ausgang des D/A-Umsetzers 42 und die B+ Vorspannung steuern gemeinsam die Kapazität des Varaktors 62, um die Frequenz des Oszillators 44 zu verziehen oder zu verändern.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Kontrollstation

10. Die Kontrollstation 10 kann eine Basisstation oder, wie hier gezeigt, ein Repeater sein. Eine Antenne 62 des Repeaters 10 ist über einen Duplexer 64 mit einem Empfängerabschnitt 65 und einem Senderabschnitt 66 verbunden. Ein Hauptoszilator 68 liefert das Bezugsfrequenzsignal für einen Empfänger-Synthsizer 70 und einem Sender-Synthesizer 71, die mit dem Empfängerabschnitt 65 bzw. dem Senderabschnitt 66 verbunden sind.

Ein Demodulator 72 ist mit dem Ausgang des Empfängerabschnitt 65 verbunden, und sein Ausgang ist mit Audioschaltungen 74 verbunden. Der Ausgang des Demodulators 72 ist auch mit einem Analog/Digital- (A/D) Umsetzer 78 verbunden, der ein Digitalsignal für die Steuerlogik 81 liefert und dazu dient, empfangene Signale, die vom Demodulator 72 ausgegeben werden, zu digitalisieren. Die Steuerlogik wird vorzugsweise zusammen mit dem A/D-Umsetzer 78 im einem Mikroprozessor oder Mikrocontroller implementiert, und gemeinsam umfassen sie eine Fehlersignaldetektor- und codierereinrichtung.

In Fig. 8 wird ein ausführlicheres Blockschaltbild der Steuerlogik 81 gezeigt. Eine arithmetische Logikeinheit (ALU) 88 empfängt das digitalisierte Signal von dem A/D 78 und verarbeitet es in der ALU 88. Wenn es nicht zur Frequenzfehlermessung verwendet wird, wird das eingehende Signalisierungswortpaket ISW 710 an den ISW-Paketdecoder 87 gesandt. Ein Paketgenerator oder Codierer 83 für ein ausgehendes Signalisierungswort (OSW) erzeugt ein digitales Paket von den Ausgängen des ISW-Paketdecoders 87 und der ALU 88 in Verbindung mit einem Speicher 79. Der Inhalt des Speichers 79 wird deutlicher in Fig. 9 gezeigt und später ausführlicher beschrieben.

Wieder auf Fig. 4 verweisend ist ein Ausgang der Steuerlogik 81 (der Ausgang des Codierers 83 von Fig. 8) mit einem Datenfilter 82 verbunden, das wiederum mit dem Eingang eines Summierers 84 verbunden ist. Ein weiterer Eingang des Summierers ist mit dem Ausgang der Audioschaltungen 74 verbunden. Der Ausgang des Summierers 84 wird an einen Modulator 84 und dann an den Senderabschnitt 66 zum Senden in einer herkömmlichen Weise angelegt.

Im normalen Betrieb erzeugt die Steuerlogik 36 des Funkgerätes 20 eine vorbestimmte Einstellung für den Bezugsoszillator 44. Diese Einstellung wird auch im Speicher 40 gespeichert. Um die Bezugsfrequenz für den Synthesizer 46 bereitzustellen, wandelt der D/A-Umsetzer 42 diese Einstellung in eine Vorspannung zum Steuern der Frequenz des Bezugsoszillators 44 um. Das entfernte Funkgerät 20 sendet erfindungsgemäß ein Datennachrichtenpaketsignal, um eine Frequenzmessung des Bezugsoszillators 44 anzufordern, zusammen mit seiner Identifizierungsadresse 906 (was in einem eingehenden Signalisierungswort (ISW) 710 sein könnte, wenn das Funkgerät in einer Bündelumgebung ist).

In der Kontrollstation 10 empfängt der Demodulator 72 die gesendete Paketanforderung 710, die dann im Decoder 87 decodiert wird. Nachdem sie vor dem Messen der Frequenz eine kurze Zeit gewartet hat, prüft die Steuerlogik 81 die Antwort eines Signalstärkedetektors (nicht gezeigt) im Empfänger 65, um festzustellen, ob das Signal zum Messen stark und rein genug ist. Außerdem können andere Prüfungen, um einen hochwertigen Korrekturprozeß sicherzustellen, freigestellt in der Steuerlogik 81 implementiert werden.

Wenn das empfangene Signal gut ist, kann die Frequenzmessung weitergehen. Durch Mittelwertbildung des empfangenen Datenstromes mißt die Zentralstation oder Kontrollstation 10 die Frequenz unter Verwendung des A/D-Umsetzers 78, um die gesendete Wellenform in für die arithmetische Logikeinheit (ALU) 88 brauchbare digitalisierte Daten umzuwandeln, und speichert sie im Speicher 79. Diese Daten können sowohl für Decodierungszwecke als auch Frequenzmeßzwecke verwendet werden.

In einem Frequenzumtast- (FSK) System entspricht der Mittelwert der Wellenform der mittleren Frequenz des gesendeten Datenpakets. Dieser wird in der ALU 88 von Fig. 8 berechnet, indem die digitalisierten Wellenformwerte 900 addiert und durch die Zahl von Wellenformdatenwerten geteilt werden. Dieser gemittelte Wellenformwert kann dann verwendet werden, um jede einzelne Wellenform zu vergleichen, um das zu decodierende digitale FSK-Signalmuster zu bestimmen.

Im allgemeinen kann das Signalmuster nicht symmetrisch sein und einen Nichtnull-Wellenformmittelwert zur Folge haben, selbst wenn die gesendete Frequenz die richtige Frequenz wäre. Diese Unsymmetrie kann beseitigt werden, indem ein symmetrisches Muster gewählt oder ein digitales Kompensationswort 901 addiert wird, um für die richtige gesendete Frequenz eine resultierende null zu erzeugen. Beide Verfahren werden einen gemittelten Wellenformwert ergeben, der genau die mittlere Sendefrequenz der entfernten Einheit darstelt.

Das ALU-Ergebnis, das der mittleren empfangenen Frequenz entspricht, wird als ein erstes Digitalwort behalten. Ein weiterer vorangehend gespeicherter Digitalwert, bezeichnet als zweites Digitalwort 902, der den für die richtige Frequenz erwarteten oder vorbestimmten Wert darstellt (keine Empfängerabstimmungs-, Kalibrierungs- oder andere Fehler vorausgesetzt), wird in der ALU 88 von dem ersten Digitalwort subtrahiert, und die Differenz wird als ein drittes Digitalwort 903 im Speicher 79 gespeichert, um das Vorzeichen und die Größe des Fehlers darzustellen. Dieses digitale Fehlerwort 903 kann als eine tatsächliche Größendarstellung, ein nächste Schrittgröße oder eine Kombination verschiedener Schrittgrößen, die der Größe entsprechen, formatiert werden, oder kann, aber nicht darauf begrenzt, eine Darstellung der benötigten Zahl von inkrementalen Korrekturstufen sein, um im wesentlichen die volle Größe des Fehlers in einem Schritt zu korrigieren.

Die Steuerlogik 81 stellt außerdem fest, ob der Fehler zur Korrektur durch die entfernte Einheit zu klein oder zu groß ist. Unter der Bedingung, daß der Frequenzfehler korrigiert werden kann und sollte, wird dieses digitale Fehlerwort 903 dann durch die ALU 88 zum Zusammenstellen in einem Paket mit weiterer Information abgegeben und dann durch den Codierer 83 mit weiterer Information in ein Digitaldaten- Rückkopplungsfehlersignal 750 codiert, das über den Modulator 86 und den Sender 26 zur korrektiven Aktion an das entfernte Funkgerät zurückgesendet wird.

Außerdem werden im Speicher 79 zwei zusätzliche Digitalwörter gespeichert: ein fünftes Digitalwort 904, das die Größe des kleinsten korrigierbaren Fehlers darstellt, und ein sechstes Digitalwort 905, das die Größe des größten korrigierbaren Fehlers darstellt. Wenn die Größe des Fehlerwortes 903 innerhalb des Minimum/Maximum-Bereiches liegt, wird das Datensignalpaket 750 wie oben dargelegt an das entfernte Funkgerät gesendet. Wenn die Größe des Fehlerwortes 903 kleiner als die Größe des kleinsten korrigierbaren Fehlers (904) ist, ist keine Korrektur erforderlich, und dieses Fehlersignal wird freigestellt an die entfernte Einheit gesendet, aber es wird keine korrektive Aktion ergriffen. Wenn andererseits die Größe des Fehlerwortes 903 die Größe des größten korrigierbaren Fehlers (905) übersteigt, kann das entfernte Funkgerät angewiesen werden, abzuschalten und das Senden zu unterbinden. Als weitere Möglichkeit kann die Steuerlogik 81 einen Befehl zum Senden an die entfernte Einheit erzeugen, um die Frequenzkorrektur zu wiederholen. Wenn die Verifikation einmal zu oft nicht erfolgreich ist, kann die Steuerlogik 81 einen Befehl zum Abschalten des entfernten Funkgeräts anstelle des Datensignals zur Frequenzkorrektur erzeugen. Außerdem kann zusammen mit dem Abschaltbefehl ein hörbares oder sichtbares Warnsignal erzeugt werden. Diese Befehlssignale zusammen mit der Identifikation (ID) des zu korrigierenden entfernten Funkgerätes können in einem digitalen Datennachrichtenpaket enthalten sein (ausgehendes Signalisierungswort (OSW) 750) bei einer Bündelanwendung). Der Identifizierer wurde durch den Paketgenerator 83 zusammengesetzt, der den ID-Code 906 empfängt, der durch die ALU 88 dort gespeichert wurde, als das ISW 710 durch den Paketdecoder 87 decodiert wurde.

Als Reaktion justiert das entfernte Funkgerät, nachdem es das codierte gesendete ID-Wort mit seiner eigenen Identifizierung oder Adresse abgeglichen hat, seinen Bezugsoszillator. Der Demodulator 28 gewinnt das codierte Fehlersignal vom Empfängerausgang zurück und führt die Information in den Decoder 34. Basierend auf den decodierten Daten und Steuerinformation ändert die Steuerlogik 36, wenn erforderlich, den Wert im Speicher 40 und gibt ein entsprechendes Digitalwort für den D/A-Umsetzer 42 aus, um den Bezugsoszillator 44 in der richtigen Polarität und Größe zu verändern, um in einem Schritt bei der richtigen Frequenz anzukommen. Wie vorangehend beschrieben wird die so durch den D/A-Umsetzer 42 erzeugte Spannung über den Varaktor 62 gelegt, um unter Überwindung des Frequenzfehlers die Frequenz des Synthesizers 46 innnerhalb spezifizierter Grenzen zu halten.

In Fig. 5 wird eine Ausführung des Funkkommunikationssystems der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Kontrollstation 10 von Fig. 4 umfaßt eine zentrale Steuereinheit 202, die mit einem einer Mehrzahl von Repeatern 201 verbunden ist. In diesem Bündelkommunikationssystem umfaßt die Mehrzahl von Repeatern 201 je einen Empfänger R1-R5 und einen Sender T1-T5. Im normalen Betrieb arbeitet ein Repeater als ein Steuerkanal, um eingehende Signalisierungswörter zu empfangen und ausgehende zu senden, und die anderen Repeater werden als Relais für gebündelte Sprach- und Datenübermittlungen verwendet, alle unter der Aufsicht einer Zentralstations-Steuereinheit 320.

Für Frequenzkalibrierungsoperationen besitzt jeder Repeater zusätzliche Schaltkreise, um den normalen Repeaterbetrieb aufzuheben, und wird unter Aufsicht der Zentralstations-Steuereinheit 320 mit der exteren Frequenzkalibrierquelle 108 verbunden. Der Zweck der Frequenzkalibrierung ist, die Genauigkeit des zweiten Digitalwortes 902 sicherzustellen, das als Bezug für entfernte Frequenzmessung durch die in der Kontrollstation 10 verwendete Empfängerstations-Steuereinheit 314 verwendet wird. Wenn mehrfache Steuerkanäle benutzt würden, würde die Kalibrierung auf jedem Steuerkanalrepeater durchgeführt werden, und ein getrenntes Kalibrierungswort würde für jeden Kanal gespeichert werden.

Die zentrale Steuereinheit 202 ist über einen Empfangsdatenbus 112 und eine Sendedatenbus 114 mit der Mehrzahl von Bündelrepeatern 201 verbunden. Die Frequenzkalibrierungsquelle ist mit jedem der Bündelrepeater 201 über Eingänge von den Steuerleitungen (CCI) und den Dämpfungsleitungen verbunden. Die zentrale Steuereinheit 202 umfaßt weiter eine eingehende Rückgewinnungsplatine (IRB) 310, eine oder mehr Empfänger-Schnittstellenplatinen (RIB) 312, eine Empfängerstations- Steuereinheit (RSC) 314, eine Sendestations-Steuereinheit (TSC) 316, eine Sendeschnittstellenplatine (TIB) 318 und eine Zentralstations- Steuereinheit (CSC) 320. Um die empfangenen eingehenden Signalisierungswörter (ISWs) und Kanal information von der Frequenzkalibrierungsquelle zu verarbeiten, wird die RSC 314, die wenigstens die Steuerlogik 81 und den A/D 78 enthält, mit der CSC 320 verbunden.

Die oben erwähnten Module werden im US-Patent Nr. 4,698,805 gezeigt und ausführlicher im Motorola Anweisungshandbuch 68P81066E60-0, betitelt "Trunked Radio System Central Controller", beschrieben, die hiermit durch Verweisung eingeschlossen werden. Das Motorola Handbuch ist vom 'Service Publications Department' von Motorola, Inc.,. East Algonquin Road, Schaumburg, Ill., 60196, erhältlich.

Im Betrieb wird ein Repeaterkalibriervorgang eingeleitet, wenn die Zentralsystem-Steuereinheit 320 einen "Frequenzkalibrier"-Befehl an die Empfängerstations-Steuereinheit 314 erzeugt, um die normale ISW- Decodierung von Perpiherieinformation, wie z.B. die Identifikation der entfernten Einheit 20, auszusetzen. Mit diesem Befehl verbinden die Steuer- (CCI) und Dämpfungsleitungen die Kalibrierquelle 108 mit dem momentan als Steuerkanal für die zu kalibrierende Kontrollstation auserwählten Repeater (R1-R5). Die externe Kalibrierquelle 108 erzeugt ein Kalibriersignal, indem sie auf der Sendefrequenz der entfernten Einheit arbeitet (momentan der Bündelsteuerkanal).

Der Kalibriervorgang gleicht den zur Frequenzmessung einer entfernten Station 20 in der Kontrollstation 10 in Fig. 4 beschriebenen Funktionen. Hier führt jedoch die Empfängerstations-Steuereinheit 314, die die Steuerlogik 81 enthält, die Schritte der Frequenzkalibrierung durch, wo der Repeater 201 die Kalibrierfrequenz 108 verbindet, um die von einem entfernten Funkgerät gesendete richtige oder erwartete Frequenz zu simulieren. Wie zuvor werden innerhalb der RSC-Steuereinheit 314, der A/D-Umsetzer 78 und die Steuerlogik 81 mit zugehörigem Speicher 79 verwendet, um den Frequenzfehler zwischen der empfangenen gemittelten Frequenz (die die Kalibrierfrequenz sein sollte), dargestellt durch das erste Digitalwort, und der richtigen Frequenz, dargestellt durch das zweite Digitalwort 902, zu messen, das den Wert für die richtige mit der Frequenzkalibrierquelle verbundene Frequenz darstellt und bereits im Speicher der Empfängerstations-Steuereinheit 314 gespeichert ist. Der Hauptunterschied ist, daß jetzt die Kontrollstation selbst mit der Kalibrierquelle als Bezug anstelle der entfernten Einheit 20 gemessen wird, und das im Speicher 79 der Kontrollstation 10 gespeicherte zweite Digitalwort 902 anstelle des Frequenzfehlers einer entfernten Einheit korrigiert werden wird. Vorzugsweise gibt es keine Korrektur des gegebeben Steuerkanals einer Kontrollstation; wenn die Frequenz des gegebenen Steuerkanals der Kontrollstation die korrigierbaren Grenzen übersteigt, würde ein anderer Steuerkanal oder Kontrollstation gewählt werden.

In Fig. 6a-b wird ein vereinfachtes Flußdiagramm der Signalverarbeitung in der Empfängerstations-Steuereinheit 314 gezeigt, um die Kontrollstation zu kalibrieren. Ein von der Zentralstations-Steuereinheit 320 erzeugter "Frequenzkalibrier"-Befehl wird bei einem Block 802 empfangen und an einen Zeitgeberblock 804 weitergegeben, um die zum Kalibrieren verfügbare, gesamte vergangene Zeit zu verfolgen. Um die Zeit zwischen Wiederholungen zu verfolgen, geht die Routine zu einem weiteren Zähler in einem Block 805. Bei Eintritt wird dieser Wiederholungszähler immer auf null initialisiert. Als Teil der norlen ISW-Decodierungsprozedur wird der gemittelte A/D-Wert (der die gemittelte empfangene Frequenz ist, nachdem sie durch den A/D-Umsetzer in das erste Digitalwort umgewandelt wurde) in einem Block 806 berechnet, wonach ein Block 808 den Rest der normalen ISW-Decodierungsprozedur aussetzt. Das zweite Digitalwort 902, das die im Speicher 79 gespeicherte und in Schritt 810 rückgewonnene richtige Frequenz darstellt, wird im Block 812 von dem im Block 806 berechneten Wert subtrahiert. Ein Entscheidungsblock 814 stellt fest, ob die Differenz aus Block 812 größer als eine vorbestimmte erlaubte Grenze ist. Wenn die Differenz innerhalb der zulässigen Grenze liegt, geht die Routine zu Block 816, um den gemessenen Mittelwert von Block 806 als den neuen richtigen Frequenzwert zu speichern, der jetzt der Wert ist, der die richtige Frequenz nach dem Auskalibrieren oder Kompensieren von Empfängerabstimmungs- und anderen Nichtübereinstimmungen, wie z.B. A/D- Empfindlichkeiten in Block 810 in sowohl der Steuereinheit der Empfänger- als auch der Repeaterstation, darstellt. Nach dem Speichern geht die Routine zu einem Block 822, um die Frequenzquelle zu entfernen und in einem Block 818 die normale ISW-Decodierung wiederaufzunehmen.

Wenn andererseits die Fehlerdifferenz im Block 814 größer als die zulässige Grenze ist, geht die Routine zu einem Entscheidungsblock 820, der feststellt, ob die gesamte zum Kalibrieren erlaubte Zeit vergangen ist. Wenn die Zeit abgelaufen ist, tritt die Routine zum Block 822 aus, wo die Frequenzquelle entfernt und die normale Decodierung wiederaufgenommen wird (818). Die Routine endet an dieser Stelle, um mit der normalen Kommunikationsverarbeitung fortzufahren.

Andernfalls geht gemäß Fig. 6b die Routine zu einem Entscheidungsblock 824, der feststellt, ob dies ein zweiter Kalibrierversuch ist. Eine bejahende Entscheidung des Entscheidungsblocks 824 überträgt die Programmsteuerung auf eine Entscheidung 826, um festzustellen, ob der momentane Steuerkanal gerade geändert worden ist. Wenn der Kanal neu ist, geht die Routine zu einem Block 828, um eine Fehlermeldung an den Systemmanager zu senden, bevor die externe Quelle entfernt (822) und die normale Decodierung wiederaufgenommen wird (818). Andernfalls, wenn der Kanal nicht neu ist, geht die Routine zu einem Block 830, um den Steuerkanal zu einem anderen Repeater zu wechseln. Um die Kalibrierung erneut zu versuchen, kehrt die Routine über einen Block 805' zum Anfang der Routine zurück. Andererseits wird eine negative Entscheidung des Entscheidungsblocks 824 der Routine erlauben, zu einem Block 832 zu gehen, wo die Frequenzmessung unterbunden wird. Um festzustellen, ob die Mindestzeit zwischen Wiederholungen erreicht worden ist, geht die Routine zu einer Entscheidung 834. Wenn noch nicht genug Zeit vergangen ist, kehrt die Routine zu Block 832 zurück. Andernfalls kehrt die Routine zu Block 805' zurück, um die Kalibrierung erneut zu versuchen.

Aus der obigen Beschreibung ist klar, daß die Erfindung ein Verfahren zum Anfordern einer Frequenzkorrektur beinhaltet, das die Schritte zum Empfangen der Anforderung, Erzeugen der Korrekturbefehle und Decodieren der Befehle umfaßt, um die Frequenz der entfernten Einheit (oder den gespeicherten Bezugswert des Repeaters) zu korrigieren. Außerdem bietet dieses Verfahren Sicherheiten, um einen bestimmten Vertrauensgrad zu garantieren, daß die korrigierte Frequenz tatsächlich richtig ist. Das Vorangehende beschreibt folglich ein System und ein Verfahren, um Routine-ISWs mit einer Genauigkeit zu messen und zu bewahren, die ausreicht, Nachbarkanalstörung zu vermeiden.

Zusammengefaßt, ein entferntes Funkgerät (oder die Steuereinheit des Kontrollsystems) fordert eine Frequenzkorrektur an. Die Kontrollstation mißt die Frequenz durch Mittelwertbildung des empfangenen Datenstromes. Wenn nötig, wird ein Signal gesendet, das das Meßergebnis enthält. Als Reaktion justiert das entfernte Funkgerät seinen Bezugsoszillator (oder der Repeater speichert einen neuen Bezugswert). Wenn aber die Frequenz nicht korrigiert werden kann, kann das entfernte Funkgerät (oder der Repeater) angewiesen werden, abzuschalten, und seine Ausstrahlung wird unterbunden.


Anspruch[de]

1. Funkkommunikationssystem, umfassend

eine Kontrollstation (10) mit

einer Empfängereinrichtung (65) zum Empfangen von Funksignalen mit einem Frequenzfehler;

einer Sendereinrichtung (66) zum Senden von Funksignalen;

einer internen Frequenzreferenzeinrichtung, um eine bekannte richtige Frequenzreferenz bereitzustellen;

einer Frequenzmeßeinrichtung zum Messen der empfangenen Signale, um ein Signal zu erzeugen, das die mittlere empfangene Frequenz anzeigt;

einem Analog/Digital-Umsetzer (78) und einer arithmetischen Logikeinheit (88) zum Umwandeln des die mittlere empfangene Frequenz anzeigenden Signals in ein erstes Digitalwort;

einer Speichereinrichtung (79) zum Speichern eines zweiten Digitalwortes, das die bekannte richtige Frequenzreferenz darstellt;

einer Logikeinrichtung zum Vergleichen des ersten und zweiten Digitalwortes, um ein drittes Digitalwort mit einem Vorzeichen und einer Größe zu erhalten, das eine Frequenzdifferenz zwischen der mittleren empfangenen Frequenz und der bekannten Frequenzreferenz darstellt, und

einer Fehlersignal-Codierungseinrichtung (83), ansprechend auf die Frequenzmeßeinrichtung, um ein Rückführungs-Fehlersignal einschließlich des dritten Digitalwortes, das die Polarität und Größe des Frequenzfehlers darstellt, zum Senden durch die Sendereinrichtung zu erzeugen, und

wenigstens eine einer Mehrzahl entfernter Stationen (20) mit

einer Sendereinrichtung zum Senden von Funksignalen mit dem Frequenzfehler;

einer Empfängereinrichtung (25) zum Empfangen des Rückführungs-Fehlersignals;

einem Frequenzsynthesizer (46) zum Bereitstellen eines Lokaloszillatorausgangs für die Empfänger- und Sendereinrichtung;

einem Referenzoszillator (44) mit einer Referenzfrequenz zum Treiben des Frequenzsynthesizers und

einem Digital/Analog-Umsetzer (42), ansprechend auf das Rückführungs- Fehlersignal, zum Justieren des Referenzoszillators, um die Polarität und Größe des Frequenzfehlers zu korrigieren.

2. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die wenigstens eine der Mehrzahl entfernter Stationen (20) weiter eine Einrichtung (48) zum Codieren und Betätigen der Sendereinrichtung (26) umfaßt, um eine Anforderung zur Frequenzmessung zu senden.

3. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die wenigstens eine der Mehrzahl entfernter Stationen (20) weiter umfaßt:

einen Referenzspeicher (40) zum Speichern eines vierten Digitalwortes, das eine Frequenzreferenz darstellt, wobei die Frequenzreferenz den Frequenzfehler enthält, und wobei das vierte Digitalwort die Referenzfrequenz des Referenzoszillators (44) steuert.

4. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die Fehlersignal-Codierungseinrichtung (83) das Erreichen einer vorbestimmten Korrekturgrenze ermittelt, wenn eine benötigte Korrektur zu groß ist, um korrigiert zu werden, und ein Abschaltsignal zum Senden durch die Sendereinrichtung erzeugt, um das Senden durch die entfernte Station als Reaktion darauf abzuschalten.

5. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 4, bei dem wenigstens eine der Mehrzahl entfernter Stationen (20) weiter eine Warneinrichtung zum Erzeugen eines eindeutigen Signals als Reaktion auf den Empfang des Abschaltsignals umfaßt.

6. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die Kontrollstation (10) weiter eine Signalstärke-Detektoreinrichtung zum Bestimmen einer Ausstrahlungsgüte der empfangenen Signale umfaßt.

7. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3, bei dem

die mittlere empfangene Frequenz mit dem Lokaloszillatorausgang wenigstens einer der entfernten Stationen (20) in Beziehung steht und

bei dem die wenigstens eine der Mehrzahl entfernter Stationen den Analog/Digital-Umsetzer (42), der auf das dritte Digitalwort anspricht und eine Ausgangsspannung mit einer Polarität und Größe, die die Differenz anzeigt, erzeugt und eine Einrichtung zum Anlegen einer Steuerausgangsspannung umfaßt, um die Referenzfrequenz des Referenzoszillators (44) zu steuern.

8. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 3, bei dem die wenigstens eine der Mehrzahl entfernter Stationen (20) weiter umfaßt:

eine Steuerlogikeinrichtung zum Programmieren des vierten Digitalwortes und Speichern des vierten Digitalwortes im dem Referenzspeicher, das zum Steuern der Referenzfrequenz verwendet wird, und

wobei der Referenzoszillator (44) einen spannungsgesteuerten Oszillator zum Empfangen der Steuerausgangsspannung umfaßt, um die Referenzfrequenz zu steuern.

9. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem

die Logikeinrichtung die Differenz zwischen der bekannten Frequenzreferenz und der gemittelten empfangenen Frequenz mißt, wobei die gemittelte empfangene Frequenz mit dem Lokaloszillatorausgang des Frequenzsynthesizers wenigstens einer der entfernten Stationen (20), die die Funksignale senden, in Beziehung steht.

10. Funkkommunikationssystem nach Anspruch 1, bei dem die Frequenzmeßeinrichtung umfaßt:

einen mit der Empfängereinrichtung (65) verbundenen Hauptoszillator (68) und

eine Frequenzumtast-Mittelbildungseinrichtung, ansprechend auf einen Ausgang des Hauptoszillators der Kontrollstation, zum Erzeugen des die mittlere empfangene Frequenz anzeigenden Signals.







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