DE69432666T2 - Funktelefonsystem für entfernte teilnehmergruppen - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich Funktelefonsysteme zum Bedienen mehrerer entfernter Teilnehmerstationen und insbesondere auf ein Funktelefonsystem, bei dem bestimmte der Teilnehmerstationen in einer physisch benachbarten Gruppe angeordnet sind.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Ein eine Basisstation zum Bedienen entfernter Teilnehmerstationen aufweisendes Funktelefonsystem ist im US-Patent Nr. 5,119,375 beschrieben. In diesem System war jede Teilnehmerstation mit einer Funkeinrichtung ausgestattet, die von der Basisstation angewiesen werden konnte, sich auf einen bestimmten Kanal abzustimmen und für die Dauer eines bestimmten Gesprächs einen bestimmten Zeitschlitz zu verwenden. Eine Zeitmultiplex (Time Division Multiplex/TDM) – Funkkanalübertragung wurde von der Basisstation an die Teilnehmerstationen und eine Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs (Time Division Multiple Access/TDMA) – Übertragung von den einzelnen Teilnehmerstationen zur Basisstation eingesetzt. Die Zeitteilung eines jeden Funkkanals in Zeitschlitze und die Kompression von Sprachsignalen erlaubte es jedem Funkfrequenzkanal, eine Anzahl von Sprachpfaden zu unterstützen, die gleich der Anzahl der Zeitschlitze war. Analoge Sprachsignale an das öffentliche Telefonnetz und von diesem wurden zuerst in 64-kbps-μ-Gesetz-kompandierte Pulscodemodulations (PCM) – Digitalabtastungen konvertiert. Vor einer Übertragung über den Funkkanal wurden die digitalen Abtastungen einer Sprachkomprimierung unterzogen, um die Sprachinformationsrate von 64 kbps auf 14,6 kbps zu verringern, wobei eine restsignalerregte LPC-Codierung (RELP-Codierung) verwendet wurde. Ein Sprach-Codec und -modem mussten für die Dauer eines Anrufs auf eine bestimmte Frequenz und einen bestimmten Zeitschlitz dediziert sein.
  • Während das obige System in höchst zufriedenstellender Weise betrieben werden konnte, wo es darum ging, einen Telefondienst insbesondere in Gebieten bereitzustellen, wo Drahtleitungen nicht praktisch realisierbar waren, führte das unvorhergesehene Wachstum solcher Telefondienste zu Situationen, in denen mehrere Teilnehmerstationen in unmittelbarer Nähe nebeneinander zu liegen kamen. Anfängliche Anstrengungen zum Verringern der Leitungskosten beim Bedienen einer Gruppe solcher nahe beieinanderliegender Teilnehmerstationen waren auf die Konsolidierung der Installations- und Unterhaltungskosten einzelner Teilnehmerstationen durch die gemeinsame Nutzung gemeinsamer Geräte, wie zum Beispiel des Gehäuses, der Stromversorgung, des HF-Leistungsverstärkers und der Antenne gerichtet. In einer solchen nahe beieinanderliegenden Gruppe von Teilnehmerstationen, von denen jede Zugriff auf einen HF-Kanal hätte, könnte ein einzelner Breitband-HF-Leistungsverstärker zum Bedienen der Gruppe verwendet werden. Bei solchen Anstrengungen wäre jedoch immer noch erforderlich, dass jede Teilnehmerleitung ihr eigenes Modem und ihren eigenen Funk-Sendeempfänger hätte. Die einzelnen Sendeempfänger-Ausgangssignale wurden in den gemeinsamen HF-Leistungsverstärker eingespeist, der so konstruiert zu sein hatte, dass er eine Spitzenleistung gleich der Summe der Leistung aller Sendeempfänger in der Gruppe nebeneinanderliegender Teilnehmerstationen verarbeiten konnte, die gleichzeitig auf dem gleichen Zeitschlitz aktiv sein konnten. Es ist ersichtlich, dass eine weitere Konsolidierung über die hinaus, die in dem System des Patents Nr. 5,119,375 möglich war, und eine Verringerung der erforderlichen Spitzen- und Durchschnittsleistung wünschenswert wäre, insbesondere in abgelegenen Gegenden, die auf Solarenergie angewiesen sind.
  • Ein Funktelefonsystem ist in Proceedings of the National Communications Forum, Band 42, Oak Brook, Illinois US, Seite 1714–1721, R. J. McGuire "Basic Exchange Telecommunication Radio (BETR) Technology" beschrieben. Ein solches System weist eine Basisstation und mehrere entfernte Teilnehmerstationen auf, die in einem Cluster gruppiert sein können. An der Basisstation sind mehrere Modems vorgesehen, welche Signale an einen frequenzagilen Synthesizer weiterleiten. Bei den Teilnehmereinheiten werden Modemsignale durch einen frequenzagilen Synthesizer auf den entsprechenden HF-Kanal gelegt.
  • Weitere Kommunikationssysteme sind im EP-A-0 329 997 und FR-A-2 645 690 beschrieben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Funktelefonsystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Minimieren einer Synchronisationsverzögerung und einer Leistungsaufnahme gemäß Anspruch 12 vor.
  • Gemäß den Prinzipien unserer Erfindung werden für eine physisch beieinanderliegende Gruppe von Teilnehmerleitungen die Leitungskosten verringert, indem erlaubt wird, dass die Leitungen in einer solchen Gruppe nicht nur eine gemeinsame Leistungsversorgung und einen gemeinsamen HF-Leistungsverstärker gemeinsam nutzen, sondern auch ein Modem, eine Synchronisation, IF, Aufwärts- und Abwärtsmischung und Controllerfunktionen, so dass eine beträchtliche Konzentration erreicht wird. In unserem System ist eine kleine Anzahl von Modems zum Bedienen der vielen Teilnehmer in einer physisch beieinanderliegenden Gruppe vorgesehen, die hiernach als Cluster oder insbesondere als modularer Cluster bezeichnet wird. In einer veranschaulichenden Ausführungsform sind Teilnehmerleitungsschaltungen und – modems modularisierte bedruckte Schaltungskarten, die in einen Rahmen eingesteckt werden, der eine Rückwandverdrahtung verwendet, um Zeitabstimmungsinformation und Daten auf die Einheiten zu verteilen. Ein beliebiges der Modems kann zur Abwicklung eines Anrufs für einen beliebigen der Teilnehmer herangenommen werden, und jedes Modem kann Anrufe für mehrere Teilnehmer in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen abwickeln. Die gleiche oder eine andere Frequenz kann zum Unterstützen von Kommunikationen für jeden Teilnehmer in aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen verwendet werden.
  • Es ist ein Merkmal unserer Erfindung, dass die Auswahl aus dem gemeinsamen Pool frequenzagiler Modems des zum Abwickeln eines Anrufs verwendeten Modems zum Einsparen der Leistungsaufnahme in zwei Weisen gesteuert wird. Erstens wird vorzugsweise erst dann ein neues Modem zur Verwendung bei der Abwicklung eines Anrufs hergenommen, wenn alle Zeitschlitze auf aktiven Modems Anrufen zugeteilt wurden, wodurch es allen noch nicht ausgewählten Modems erlaubt wird, in einem Leistungseinsparungs-"Ruhe"-Zustand zu verbleiben.
  • Zweitens wird die Anzahl (auf unterschiedlichen Frequenzen) den gleichen Zeitschlitz verwendender Anrufe so gesteuert, dass die Spitzenleistungsanforderung an den HF-Leistungsverstärker verringert wird.
  • Es ist ein weiteres Merkmal unserer Erfindung, eine Synchronisationsverzögerung zu vermeiden, wenn es notwendig ist, ein abgeschaltetes Modem zur Verwendung bei einem Anruf heranzuziehen. Nachdem beim Cluster für das erste Modem des Pools eine Zeitschlitzsynchronisation mit der Basisstation hergestellt wurde, wird die Synchronisationsinformation den verbleibenden Modems zur Verfügung gestellt, vorteilhafterweise über eine Rückwandverdrahtung, unter der Steuerung eines mikroprozessorbasierten Clustercontrollers. Demnach bleiben alle abgeschalteten Modems zum Abwickeln von Anrufen unmittelbar zuweisbar, ohne dass dabei zur Synchronisation mit dem Zeitteilungsrahmen der Basisstation eine Verzögerung entsteht.
  • Es ist ein weiteres Merkmal unserer Erfindung, Modemsynchronisationszustände gemäß mehrerer Synchronisationsparameter zu klassifizieren und einen Vertrauensfaktor für jedes aktive Modem abzuleiten, der die Zuverlässigkeit der Synchronisationsparameter reflektiert, und Synchronisationsinformation von dem Modem zu verteilen, das den besten Vertrauensfaktor hat.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorhergehenden und anderen Aufgaben und Merkmale unserer Erfindung werden durch Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
  • 1 ein Blockdiagramm eines modularen Clusters mit einem gemeinsamen Pool frequenzagiler Modems zum Abwickeln einer Gruppe von Teilnehmerstationen;
  • 2A die Zuordnung von Teilnehmerleitungsschaltungen und -modems beim Zeitschlitzwechsler;
  • 2B den für 16PSK-Zeitschlitze zugewiesenen TDMA-HF-Rahmen;
  • 2C den für QPSK-Zeitschlitze zugewiesenen TDMA-HF-Rahmen;
  • 2D die Aufgabenplanung (Task Scheduling) zwischen den TDMA-Zeitschlitzen und den PCM-Puffern;
  • 3 die Hauptschaltungselemente eines frequenzagilen Modemmoduls;
  • 4 den IF-Teil des frequenzagilen Modems;
  • 5 ein Blockdiagramm des Blocksynthezisers-Sende-/Empfangs-Umsetzers;
  • 6 die Frequenzsynthese und den Rauschformer für den Empfängerteil des Modems;
  • 7 die Frequenzsynthese-, Modulations- und Rauschformerschaltungen für den IF-Senderteil des Modems; und
  • 8 die Systemtakt-Erzeugungsschaltung für den modularen Cluster.
  • Allgemeine Beschreibung
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines modularen Teilnehmerclusters, der entfernt von einer (nicht gezeigten) Basisstation angeordnet ist.
  • Der Teilnehmercluster wird als "modular" bezeichnet, weil die Leitungsschaltungen 100 und die Modems 400 aus einsteckbaren Einheiten bestehen. Demnach wird die Anzahl eingesteckter Teilnehmerleitungsschaltungen 100 von der Anzahl von Teilnehmern am Standort abhängen, und die Anzahl eingesteckter Modems 400 kann auf den Verkehr eingerichtet sein, um die Verkehrsmenge abzuwickeln, die voraussichtlich durch die Anzahl von Leitungsschaltungen 100 erzeugt wird. Die Leitungsschaltungen 100 sind auf Vierfach-Leitungs-Modulkarten 101108 enthalten, von denen jede vier Teilnehmerleitungen bedient. Acht solche Vierfach-Leitungs-Module übernehmen Schleifensteuerfunktionen für eine Leitungsgruppe von 32 Teilnehmerleitungen, und die Schaltungen 100 können mehrfache Leitungsgruppen enthalten.
  • Jede Leitungsschaltung auf jedem Vierfach-Leitungs-Modul 101108 bekommt einen dedizierten PCM-Zeitschlitz-Auftritt in einer PCM-Sprach-Multiplexleitung 200 und in einer Signalisierungsmultiplexleitung 201. Die Vierfach-Leitungs-Module 101108 enthalten (nicht gezeigte) Sprachkodecs zum Codieren analoger Sprache der Teilnehmerleitung auf die PCM-Datenmultiplexleitung 200. Teilnehmerleitungs-Signalisierungsinformation wird durch eine (nicht gezeigte) Teilnehmerleitungs-Schnittstellenschaltung (Subscriber Line Interface Circuit/ SLIC) an die Signalisierungsmultiplexleitung 201 angelegt. Es kann entweder μ-Gesetz- oder A-Gesetz-PCM-Codierung verwendet werden.
  • Die Aufschaltung eines bestimmten Modems 400 zur Abwicklung eines Anrufs von einer bestimmten Leitungsschaltung oder an diese auf einem der Vierfach-Leitungsmodule 101108 erfolgt über Zeitschlitzwechsler 310 und 320 auf Befehl des Clustercontrollers 300. Der PCM-Daten-Zeitschlitzwechsler 320 leitet Sprachabtastungen zwischen der PCM-Sprachmultiplexleitung 200, welche die Leitungsmodule 101108 bedient, und der PCM-Sprachmultiplexleitung 220, welche den Modempool 400 bedient, weiter. Der Signalisierungs-Zeitschlitzwechsler 310 leitet Signalisierungsinformation zwischen der Signalisierungsmultiplexleitung 201, welche die Module 100 bedient, und der Signalisierungsmultiplexleitung 221, welche den Modempool 400 bedient, weiter.
  • Zwei HF-Kanäle sind für ein Telefongespräch erforderlich, einer für Übertragungen von der Basisstation an den Teilnehmer (der "Vorwärts"-Kanal) und einer vom Teilnehmer an die Basisstation (der "Rück"-Kanal). Die Vorwärts- und Rück-Kanalfrequenzen werden durch die Telekommunikationsbehörde zugeteilt und können in einem typischen Beispiel durch 5 MHz voneinander getrennt sein. Der Pfad des Vorwärtskanal-Funksignals, das beim Cluster von der Basisstation kommend empfangen wird, kann von der Clusterantenne 900 und dem Duplexer 800 zum Blocksyntheziser-Sende-/Empfangs-Umsetzer (BSUD) 600 verfolgt werden. Im Blockumsetzer 600 wird das HF-Signal begrenzt, bandpassgefiltert und vom 450-MHz-, 900-MHz- oder einem anderen Hochfrequenz- oder Ultrahochfrequenz-HF-Band auf ein IF-Signal im Frequenzbereich von 26–28 MHz abwärts gemischt. Das IF-Signal wird an die Modems 400 geliefert, welche das Signal zur Lieferung an die Teilnehmerleitungsschaltungen über die Zeitschlitzwechsler im Clustercontroller 300 verarbeiten.
  • Die Modems enthalten jeweils einen Basisband-Digitalsignalprozessor (siehe 3, DSP/BB) und einen Modemprozessor (siehe 3, DSP/MDM). In der Vorwärtskanalrichtung demoduliert der Modemprozessor DSP/MDM das vom Blockumsetzer 600 empfangene IF-Signal und überträgt die Daten an den Basisbandprozessor DSP/BB, welcher die demodulierten Daten in μ-Gesetz- oder A-Gesetz-codierte Daten zur Übertragung durch den Zeitschlitzwechsler 320 an die Leitungsmodule expandiert. Der Basisbandprozessor DSP/BB des Modems ist über eine DMA-Schnittstelle (siehe 3) mit dem Modemprozessor DSP/MDM und durch den seriellen Port des Prozessors mit den PCM-Multiplexleitungen verbunden. In der Rückkanalrichtung konvertiert der Basisbandprozessor DSP/BB die von der PCM-Multiplexleitung 500 empfangene μ-Gesetz- oder A-Gesetzcodierte PCM-Information in lineare Form, komprimiert die linearen Daten unter der Verwendung einer RELP-Codierung und DMA überträgt die komprimierten Daten an den digitalen Signalprozessor DSP/MDM, der die Signale zur Übertragung auf dem Funkkanalzeitschlitz moduliert.
  • Wie in 2A gezeigt, hat jedes der Modems 400 und jedes der Leitungsmodule 100 vier dedizierte Zeitschlitzauftritte im PCM-Daten-Zeitschlitzwechsler 320 für einen unblockierten Zugriff. Jedem Modem sind zwei nebeneinanderliegende PCM-Schlitze in den PCM-Zeitschlitzen 0–15 und zwei nebeneinanderliegende PCM-Zeitschlitze in den PCM-Zeitschlitzen 16–31 zugewiesen. Zum Beispiel verbindet für einen bestimmten Anruf der TSI 320 die Leitungsschaltung 0 des Leitungsmoduls 101 mit dem Kanal 1 von Modem 1, und die Leitungsschaltung 1 von Leitungsmodul 101 wird mit Kanal 0 des Modems 1 verbunden, usw. Die Zeitschlitzwechsler 310 und 320 liefern eine repetitive 125-μS-Abtastperiode, welche 32 Zeitschlitze enthält, die mit einer Rate von 2,048 Mbit/s betrieben werden. Während jedes 125-μS-PCM-Intervalls können die Leitungsmodule 32 8-Bit-Bytes-Daten an den Zeitschlitzwechsler 320 senden, und jedes Modem kann vier der 8-Bit-Bytes an dem seriellen Port seines Basisbandprozessors empfangen, die als zwei 16-Bit-Wörter zusammengepackt sind. Jedes 16-Bit-Wort veranlasst eine serielle Portunterbrechung beim Basisbandprozessor. Wenn die Unterbrechung empfangen wird, stellt der Basisbandprozessor fest, ob das Paar im 16-Bit-Wort enthaltener PCM-Abtastungen den Schlitzen 0 und 1 oder den Schlitzen 2 und 3 entspricht. In ähnlicher Weise können während jedes 125-μS-PCM-Intervalls vier Sprachkanäle von PCM-Daten, die als zwei 16-Bit-Wörter zusammengepackt sind, von dem seriellen Port eines jeden Basisbandprozessors an den Zeitschlitzwechsler 320 zur Lieferung an die Leitungsmodule gesendet werden.
  • Der TDM (HF)-Rahmen an der Basisstation ist in den 2B und 2C gezeigt, von denen jeder zur Veranschaulichung eine Dauer von 45 ms hat. Der 16PSK-Rahmen von 2B hat vier Zeitschlitze, jeder von einer Dauer von τ, wobei jeder Zeitschlitz zum Tragen der unterschiedlichen Frequenzen fähig ist, die dem Vorwärts- und dem Rück-Kanal des Anrufs zugewiesen sind. In 2C ist der HF-Rahmen der gleichen Dauer zur Unterbringung des Vorwärts- und des Rückkanals der zwei QPSK-modulierten Anrufe fähig. Es ist ersichtlich, dass alternativ auch der TDM-Rahmen vier 16PSK-Anrufe oder zwei QPSK-modulierte Anrufe tragen kann.
  • 2D zeigt die Zeitabstimmung der beim Cluster beim Versenden von Information zwischen einem als Beispiel angegebenen TDMA-Rahmen, der QPSK-modulierte Anrufe trägt, und den PCM-Multiplexleitungsrahmen durchgeführten Aufgaben. Leitung (1) repräsentiert die Puffer zum Empfangen von zwei QPSK-modulierten Vorwärtskanalzeitschlitzen, Rx1 und Rx2, des TDMA-Rahmens. Die Demodulation wird begonnen, sobald der Empfangspuffer die erste Hälfte, Rx1a, des Zeitschlitzes empfangen hat. Die Leitung (2) repräsentiert die Puffer, die sich darauf vorbereiten, in den zwei Rückkanal-QPSK-Zeitschlitzen, Tx1 und Tx2, eines TDMA-Rahmens zu übertragen. Es wird darauf hingewiesen, dass beim Cluster die Rückkanalzeitschlitze gegenüber den Vorwärtskanalzeitschlitzen versetzt sind, so dass der Teilnehmerstation die zusätzlichen Kosten und die zusätzliche Sperrigkeit eines Duplexers erspart bleibt. Zusätzlich wird der Rückkanal der Teilnehmereinheit versetzt sein, so dass er bei der Basisstation unter Berücksichtigung der Entfernung zwischen der Teilnehmerstation und der Basisstation zur richtigen Zeit empfangen wird. Die Leitungen (3) und (4) von 2D repräsentieren die Puffer im SRAM (3) des Modems, welche die PCM-Wörter an den und vom Sprach-Zeitschlitzwechsler TSI 320 (1) speichern.
  • Im normalen Sprachbetrieb demoduliert der Modemprozessor DSP/MDM empfangene Vorwärtskanalsymbole, packt sie in einen Puffer im SRAM/MDM und sendet den Inhalt der Puffer an den Basisbandprozessor DSP/BB zur RELP-Synthese (Expansion). Der Basisbandprozessor codiert die expandierten Daten in μ-Gesetz oder A-Gesetz und setzt sie auf den PCM-Bus zur Lieferung an die Leitungsmodule. Die Sprachcodewörter werden während des aktiven Sprachbetriebs in jedem Rahmen übertragen. Das Codewort kommt am Beginn des Bursts zwischen der Präambel und den Sprachdaten sowohl auf dem Vorwärts- als auch auf dem Rückkanal. Die Vorwärtskanalsprachcodewörter enthalten Information, die zum Einstellen der Sendeleistung und -Zeitabstimmung verwendet werden können. Teilnehmerleitungs-Steuerinformation (d. h. Auflegen, Abheben, Rufton, Vorwärtstrennung) ist ebenfalls in diesen Codewörtern eingebettet. Die Rückwärtskanalcodewörter enthalten Teilnehmerstations-Lokalsteuerungs- und Vorwärtskanal-Verbindungsqualitätsinformation.
  • Das Vorwärtssprachcodewort wird vom Modemprozessor DSP/MDM codiert. Das Vorwärtssprachcodewort enthält eine fraktionelle Sendezeitabstimmungssteuerung, Sendeleistungspegelsteuerung und Lokal-Steuerinformation. Bei der fraktionellen Zeitabstimmungs- und Leistungspegel-Steuerinformation wird über einen Rahmen ein Durchschnitt gebildet, und die Durchschnittseinstellung wird am Ende des Rahmens vorgenommen. Die Lokal-Steuerinformation wird lokal gespeichert und Änderungen im Leitungszustand werden erfasst und an den Clustercontroller berichtet. Die Lokalsteuerung veranlasst auch, dass das Modem eine Leitungsschaltungssteuerung über den Signalisierungsbus aussendet. Das Rücksprachcodewort enthält einen Lokalstatus, der vom Clustercontroller und der Basisstation zur Überwachung des Fortschreitens des gerade stattfindenden Anrufs verwendet wird.
  • Der Modemprozessor DSP/MDM führt eine Empfangs-FIR-Filterung und eine automatische Verstärkungssteuerung der empfangenen Abtastungen während einer Empfangssymbol-Unterbrechungsdienstroutine durch. Die Demodulatorroutine im Modemprozessor wird aufgerufen, wenn die Hälfte eines Schlitzes einer Basisbandinformation im Empfangspuffer empfangen wurde. Der Demodulator bearbeitet die Hälfte des Schlitzes der Daten und gibt die gepackten Ausgangsdaten an den Basisbandprozessor DSP/BB zur RELP-Synthese weiter. Der Datentransfer an den und vom Basisbandprozessor wird so gesteuert, dass die RELP-Eingangsschlangen gefüllt werden, bevor die entsprechenden Synthesedaten erforderlich sind, und die RELP-Ausgangsschlangen geleert werden, bevor neue Analyse (Kompressions)-Ausgangsdaten eintreffen. Während der Demodulation werden automatische Frequenzsteuerungs (AFC)-, automatische Verstärkungssteuerungs (AGC)-, und Bitverfolgungsvorgänge durchgeführt, um eine nahe Synchronisation mit der Basisstation aufrechtzuerhalten.
  • Es sollte erkannt werden, dass eine Gemischtmodusoperation möglich ist, bei der manche Zeitschlitze in der HF eine 16PSK-Modulation verwenden können, während die restlichen Schlitze eine QPSK-Modulation verwenden.
  • Synchronisation mit der Basisstation
  • Bevor ein HF-Kanal zur Kommunikation zwischen der Basisstation und dem Cluster verwendet werden kann, muss der Cluster mit dem HF-Zeitschlitzverfahren, das von der (nicht gezeigten) Basisstation verwendet wird, synchronisiert werden. Erfindungsgemäß werden ein oder mehrere Modems 400 vom Clustercontroller 300 angewiesen, eine Synchronisation mit der Basisstations-HF-Rahmenzeitabstimmung zu erlangen, indem nach der Kanalfrequenz gesucht wird, welche den Funksteuerungskanal (RCC) trägt, der von der Basisstation verwendet wird. Der Clustercontroller 300 enthält einen Master-Steuerungs-Mikroprozessor 330, zum Beispiel einen, der einen Motorola-Prozessor der Serie 68000 verwendet, der Steuerinformation über den CP-Bus an die Mikroprozessoren in den Modems 400 sendet. Beim Hochfahren lädt der Clustercontroller 300 entsprechende Software und Initialisierungsdaten an die Modems 400 herunter. Nachdem die Kanalfrequenz gefunden wurde, muss das Modem sich mit dem Basisstationszeitschlitz dadurch synchronisieren, dass das einzigartige RCC-Wort decodiert wird. Wie im oben erwähnten US-Patent Nr. 5,119,375 beschrieben, unterscheidet sich der RCC-Kanal von anderen Kanälen dadurch, dass er ein erweitertes Schutzintervall während seines Zeitschlitzes hat und ein einzigartiges DBPSK-moduliertes Wort von 8 Bits hat. Zum Minimieren der Möglichkeit des Abbruchs eines Anrufs, wenn das Modem mit dem aktiven RCC-Zeitschlitz ausfällt und es notwendig wird, den RCC-Zeitschlitz einem anderen Modem zuzuteilen, werden Zeitschlitze innerhalb des aktiven Modems so zugewiesen, dass der Synchronisations(RCC)-Zeitschlitz ( der als Rx0 bezeichnet wird, wo die vier Zeitschlitze mit Rx0 bis Rx3 nummeriert sind, oder als Rx1, wo die Zeitschlitze als Rx1 bis Rx4 nummeriert sind), der letzte zu füllende Zeitschlitz ist.
  • Beim Hochfahren wird angenommen, dass alle Modems 400 nicht mit dem HF-45-ms-Rahmen der Basisstation synchronisiert sind. Während des Zeitschlitzes 0 des HF-Rahmens überträgt die Basisstation eine RCC-Nachricht auf einem bestimmten HF-Kanal, die bei ihrem Empfang beim modularen Cluster decodiert wird, um dem Cluster mit dem HF-Zeitschlitzrahmen der Basisstation für alle HF-Kanäle zu synchronisieren. Bis eine Synchronisation mit der Basisstation erzielt wurde, erzeugt jedes Modem seine eigene lokale HF-Rahmensynchronisation. Als nächstes weist der Clustercontroller 300 eines oder mehrere Modems an, nach dem von der Basisstation auf unterschiedlichen HF-Kanälen gesendeten RCC zu suchen, bis der RCC gefunden wurde oder alle Kanäle durchsucht wurden. Wenn alle Kanäle durchsucht wurden und der RCC nicht auffindbar ist, befiehlt der Controller, dass die Suche von neuem zu beginnen hat. Wenn ein Modem den RCC findet, bezeichnet der Controller es als das RCC-Modem und verteilt seine Sync-Information an die verbleibenden Modems über das Rahmen-Sync-Signal über die Rückwand.
  • Wenn die RCC-Schlitzsuche unternommen wird, wird von dem Modem die Kanalnummer dazu verwendet, einen Direktdigital-Frequenzsynthese(DDFS)-Lokaloszillator zum Beispiel über einen Bereich von 2 MHz abzutasten. Es gibt zwei Stufen bei der Akquisition des RCC-Kanals durch ein Modem, das grobe Identifizieren der Mittelfrequenz und das Auffinden des "AM-Lochs", einen Teil des RCC-Zeitschlitzes, bei dem die Anzahl von durch die Basisstation übertragenen Symbolen nicht die gesamte Schlitzzeit ausfüllt. Die grobe Frequenzakquisition basiert auf der Durchführung einer Hilbert-Transformation des Spektrums des RCC-Kanals, was eine Frequenzkorrektur für den lokalen Oszillator ergibt. Dies wird so lange fortgeführt, bis die Energie in der oberen Hälfte des Spektrums derjenigen in der unteren Hälfte angenähert ist.
  • Nach einer groben Frequenzakquisition, beispielsweise bis auf eine Genauigkeit von 300 Hz der Kanal-Mittelfrequenz, wird eine Suche nach dem AM-Loch unternommen. Eine Anzahl von 0-Signalen wird vor den RCC-Daten übertragen. Das AM-Loch wird durch die Überwachung der Amplitude aufeinanderfolgend empfangener Symbole identifiziert. Wenn 12 aufeinanderfolgende Null-Symbole erfasst werden, wird vom Modem ein AM-Freigabesignal ausgegeben, um den Start eines RCC-Schlitzes und den Start eines TDMA-Rahmens anzugeben. Hierdurch wird die Basisband-Modemzeiteinteilung grob mit der Basisstationszeiteinteilung synchronisiert. Die Synchronisierung braucht nur einmal durchgeführt zu werden, da die Funkverbindung von allen Basisbandmodems im modularen Cluster gemeinsam genutzt wird. Das Rahmen-Sink-Signal wird von einem Modem an alle Modems im Cluster über ein Signal auf der Rückwandverdrahtung gesendet. Während der Suche nach dem RCC ist, wenn das AM-Loch auf eine Nähe von drei Symbolperioden vom Start der Rahmenmarkierung aufgefunden ist, die grobe Akquisition vollständig. Der Ort des einzigartigen Wortes innerhalb des Rahmens gibt dem Modem die Zeiteinteilungsinformation, die zum Bringen der lokalen Rahmenzeiteinteilung des Modems bis auf eine Symbolzeit heran an diejenige der Basisstation verwendet wird. Das Modem wird als in Empfangssynchronisation, Rx_RCC, bezeichnet, solange es das einzigartige Wort korrekt empfängt und decodiert. Nachdem die Synchronisation erreicht wurde, kann eine 16PSK-Modulation, die vier Bits pro Symbol entspricht, eine QPSK-Modulation, die zwei Bits pro Symbol entspricht oder eine Kombination von beiden verwendet werden.
  • Während alle Modems dazu fähig sind, auf dem Funksteuerkanal RCC der Basisstation zu empfangen und sich damit zu synchronisieren, braucht nur ein Modem dies zu tun, da das Modem, das durch den Clustercontroller ausgewählt wird, seine Zeiteinteilung mit den anderen Modems über das Rahmen-Sync-Signal über die Rückwandverdrahtung teilen kann. Das ausgewählte Modem sendet das Rahmen-Sync-Out-Signal aus, und alle anderen Modems werden dieses Signal als das Rahmen-Sync-In-Signal akzeptieren.
  • Wenn sich ein Modem aktiviert, weist sein Modemprozessor DSP/MDM seinen DDF 450 (3) an, seine lokale Rahmenzeiteinteilung mit dem Rückwandsignal zu synchronisieren. Die Zeiteinteilung des DDF 450 eines jeden Modems ist zu diesem Zeitpunkt von der Zeiteinteilung jedes anderen Modems unabhängig. Der DDF 450 wird anfänglich durch seinen DSP/MDM angewiesen, das Rückwandsignal hinsichtlich seiner Synchronisation zu betrachten. Wenn ein Rückwand-Synchronisationssignal vorhanden ist, wird der DDF sein Rahmen-Sync-Signal mit dem Rückwandsignal synchronisieren und sich dann vom Rückwandsignal trennen. Das Rückwandsignal wird daher nicht direkt in die Zeiteinteilungsschaltung des Modems eingespeist, sondern richtet nur den internen Start des Empfangsrahmensignals des Modems aus. Wenn ein Rückwand-Synchronisationssignal nicht vorhanden war, wird angenommen, dass das Modem das erste ist, das vom Clustercontroller aktiviert wurde, in welchem Fall der Clustercontroller 300 den Modemprozessor DSP/MDM anweisen wird, nach dem RCC zu suchen und die Zeiteinteilung des Modems an den Clustercontroller zu senden.
  • Der Clustercontroller 300 weist den Modemprozessor DSP/MDM als Nächstes an, das DBPSK-Signal auf dem RCC-Kanal zu demodulieren. Der Pfad zur Demodulation des IF-Signals, das vom Blockumsetzer 600 empfangen wurde, kann auf das Modem-IF-Modul zurückverfolgt werden, wo es erneut bandpassgefiltert und auf einen Informationsstrom mit 16 Kilosymbol pro Sekunde abwärts gemischt wird. Die DBPSK-Modulation, die auf dem RCC-Kanal verwendet wird, ist eine Modulation mit einem Bit pro Symbol. Die RCC-Nachrichten, die von der Basisstation empfangen werden, müssen demoduliert und decodiert werden, bevor sie an den Clustercontroller gesendet werden. Nur Nachrichten, die an den Clustercontroller adressiert sind, einen gültigen CRC haben und eine Nachricht des Burststyps oder eine Bestätigungsnachricht sind, werden an den Controller weitergeleitet. Alle anderen Nachrichten werden verworfen. Eine Bestätigungsnachricht bedeutet den korrekten Empfang der vorhergehenden RCC-Nachricht. Eine Nachricht wird an den Clustercontroller adressiert, wenn die Teilnehmeridentifikationsnummer (Subscriber Identifikation Number/SID), die in der Nachricht enthalten ist, mit der SID des Clusters übereinstimmt.
  • Gemäß 3 wird das 16-Kilosymbol-pro-Sekunde-IF-Signal von der IF-Schaltung von 4 in den A/D-Wandler 804 eingegeben, der mit einer 64-kHz-Rate durch ein vom DDF-Chip 450 empfangenes Taktsignal abgetastet wird. Der A/D-Wandler 804 führt eine Quadratur-Bandpass-Abtastung bei einer Abtastrate von 64 kHz durch. Eine Quadratur-Bandpass-Abtastung ist unter anderem im US-Patent 4,764,940 beschrieben. An seinem Ausgang liefert der Wandler 804 eine Sequenz komplexer Signale, die einen bestimmten Grad einer zeitlichen Verzerrung enthalten. Das Ausgangssignal des Wandlers 804 (8) wird in das RxFIFO im DDF-Chip 450 eingegeben. Der Modemprozessor DSP/MDM liest den Inhalt des RxFIFO und führt eine komplexe FIR-Filterungsoperation durch, welche die durch die Quadratur-Bandpass-Abtastung eingeführte zeitliche Verzerrung entfernt. Nach der Entfernung der zeitlichen Verzerrung werden die Signale durch den Prozessor DSP/MDM demoduliert.
  • Während der Demodulation der RCC-Nachrichten, werden AFC-, AGC- und Bit-Nachverfolgungsvorgänge durch den Modemprozessor DSP/MDM durchgeführt, um den Cluster in einer nahen Synchronisation mit der Basisstation zu halten. Die Sendezeiteinteilung und die Leistungspegeleinstellungen werden gemäß der in der RCC-Nachricht empfangenen Information vorgenommen. Der Prozessor DSP/MDM untersucht die demodulierten Daten und erfasst die RCC-Nachricht, eine Nachricht, die Verbindungsstatusbits und 96 Bits Daten enthält, welche die Teilnehmer-ID enthalten. Der Modemprozessor DSP/MDM erkennt auch, ob die Teilnehmer-ID zu einer der Teilnehmerleitungsschaltungen im Cluster gehört.
  • Wenn die Nachricht für diesen Cluster ist, wird die Nachricht an den Clustercontroller 300 weitergeleitet, der den RCC-Befehl interpretiert. Vorwärts-RCC-Nachrichten enthalten eine Funkrufnachricht, eine Rufverbindung, eine Freianzeige und einen Selbsttest. Rückwärts-RCC-Nachrichten enthalten eine Rufannahme, eine Freianforderung, Testergebnisse und eine Anrufanforderung. Wenn die RCC-Nachricht eine Funkrufnachricht ist, formuliert der Clustercontroller, an welchen sie gerichtet ist, eine Anruf-angenommen-Nachricht, die an die Basisstation zurück zu senden ist. Aus der Anruf-angenommen-Nachricht bestimmt die Basisstation den Zeiteinteilungsversatz zwischen dem Cluster und der Basisstation, und die Basisstation sendet Symbol-Zeiteinteilungs-Aktualisierungsinformation an den Cluster in der nächsten RCC-Nachricht, welche die Anruf-Verbindungsnachricht ist.
  • Wenn die RCC-Nachricht eine Anruf-Verbindungsnachricht ist, weist die darin enthaltene Information den Clustercontroller an, welche Einstellung er in der Symbolzeiteinteilung vorzunehmen hat, ob der Leistungspegel nachzustellen ist, die fraktionale Zeiteinteilung, und welcher Kanal für den restlichen Anruf zu verwenden ist (Kanalnummer, TDM-Schlitznummer, ob QPSK- oder 16PSK-Modulation verwendet wird und was der Teilnehmerleitungstyp ist).
  • Das erste Modem, das den RCC gefunden hat, wird als das RCC-Modem bezeichnet, und sein Frequenzversatz, seine Empfangs-Verstärkungssteuerung Rx AGC, und seine Rahmen-Start-Information wird als gültig betrachtet und kann an die anderen Modems verteilt werden. Der Clustercontroller empfängt die Kanalnummerinformation und entscheidet, welches Modem anzuweisen ist, sich auf den designierten Kanal abzustimmen, um den restlichen Anruf abzuwickeln. Der letzte Schritt zur Totalsynchronisation ist die erfolgreiche Einrichtung eines Sprachkanals. Wenn ein Sprachkanal eingerichtet wurde, werden die letzten zwei Synchronisationsparameter gültig: die Sende-Symbol-Zeiteinteilung und die Sende-Symbol-Fraktional-Zeiteinteilung. Sollte an diesem Punkt ein anderes Modem durch den Clustercontroller aktiviert werden, ist alle notwendige Synchronisationsinformation zur Lieferung an das Modem verfügbar, was die Einrichtung eines Sprachkanals viel leichter und schneller macht. Ein Zuverlässigkeitsniveau wird berechnet, um die Synchronisationsinformation eines jeden Modems zu beurteilen. Der Clustercontroller aktualisiert das Zuverlässigkeitsniveau für jedes Modem immer dann, wenn es eine Veränderung des Sync-Status, der Verbindungsqualität oder des Empfangs-AGC gibt. Der Clustercontroller findet das Modem mit dem höchsten Zuverlässigkeitsniveau und verteilt seine Synchronisationsparameter an die verbleibenden Modems.
  • Wenn ein Modemschlitz durch den Clustercontroller angewiesen wird, in den Sprachmodus zu gehen, versucht das Modem zuerst, eine Verfeinerung (Refinement) durchzuführen. Eine Verfeinerung ist der Vorgang einer feinen Synchronisation der Sendezeiteinteilung des Modems und des Leistungspegels auf die Empfangszeiteinteilung der Basisstation. Der Verfeinerungsvorgang wird durch die Basisstation gesteuert. Die Basisstation und das Modem tauschen spezielle Verfeinerungsbursts aus, bis die Basisstation den Verfeinerungsvorgang beendet, wenn der vorbestimmte Grad der Synchronisation erreicht wurde. Dann geht das Modem in den normalen Sprachbetrieb. Wenn die Basisstation den Verfeinerungsvorgang abbricht, wird das Modem den Anruf abbrechen, in den Leerlaufzustand gehen und den Clustercontroller informieren. Verfeinerungsbursts sind die DBPSK-Bursts, die wie RCC-Bursts formatiert sind. Verfeinerungsbursts werden durch das Vorhandensein eines einzigartigen Verfeinerungsworts erfasst. Das Modem wird als in der Sprachsynchronisation befindlich bezeichnet, wenn das einzigartige Verfeinerungswort mit einem Versatz von null erfasst wird. An das Vorwärts- und Rückwärts-Sprach-Codewort ist zur Fehlererfassung jeweils ein Sprach-Codewort-Prüfbyte angehängt. Das Modem wird den Verlust der Synchronisation berichten, wenn neun aufeinanderfolgende Rahmen mit Sprach-Codewortfehlern empfangen werden, zu welcher Zeit der Clustercontroller in den Wiederherstellungsmodus geht, bis ein gutes Codewort gefunden wird oder bis dem Modem befohlen wird, aus diesem Modus zu gehen und es in den Leerlaufmodus versetzt wird.
  • Auf der Grundlage des Synchronisationszustands bestimmt der Clustercontroller 300 die Gültigkeit der vom Modem gelieferten Synchronisationsparameter. Die Tabelle unten zeigt, welche Parameter auf der Grundlage des aktuellen Synchronisationszustandes eines Modems gültig sind. Ein "X" in der Box zeigt an, dass der Parameter gültig ist.
  • Figure 00160001
  • Ein 12-Bit-Zuverlässigkeitsfaktorwort wird vom Modem berechnet, um die Zuverlässigkeit der durch das Modem festgestellten Synchronisationsparameter widerzuspiegeln. Das Zuverlässigkeitsfaktorwort wird durch Aneinanderkettung der den Sprach- und den Empfangssynchronisations-Zustand des Modems repräsentierenden Bits mit die Verbindungsqualität und die Empfangs-AGC-Parameter identifizierenden Bits zusammengesetzt, wie das in der folgenden Tabelle angegeben ist:
    Figure 00170001
  • Die einzelnen Bits 11 und 10 identifizieren, ob das Modem in Sprach-Synchronisation bzw. in Empfangssynchronisation ist. Die zwei Bits 9 und 8 identifizieren vier Abstufungen einer Verbindungsqualität, während die 8 dem Empfangs-AGC-Pegel zugewiesenen Bits den erforderlichen Verstärkungspegel anzeigen.
  • Modem Modul, 3
  • Die Hauptkomponenten des Modemmoduls sind in 3 gezeigt. Das Modemmodul kann bis zu vier gleichzeitige Vollduplex-Sprachkanäle unterstützen. Die Verarbeitung zum dynamischen Abwickeln aller durch einen aktiven Kanal erforderten Funktionen ist zwischen den Clustercontrollerprozessor 320, (1), und die Prozessoren DSP/MDM und DSP/BB in jedem Modem (3) aufgeteilt. Der Clustercontroller wickelt Funktionen höherer Ebene ab, wie zum Beispiel Anrufseinrichtung, Kanalzuweisung und Systemsteuerung. Der Modemprozessor DSP/MDM wickelt die Filterung, die Demodulation und das Routing eintreffender Funksignale, die Formatierung von Daten vor der Übertragung über den Funkkanal und die Verwaltung des Datenflusses zwischen ihm selbst und dem Basisbandprozessor DSP/BB ab. Der Basisbandprozessor DSP/BB führt die rechenintensiven Aufgaben der Sprachkomprimierung und -expansion durch und verarbeitet zusätzlich die PCM-Bus-Schnittstelle. Im normalen Sprachbetrieb demoduliert der Modemprozessor DSP/MDM empfangene Symbole, packt sie in einen Empfangspuffer und sendet den Sprachdatenpuffer an den Basisbandprozessor DSP/BB zur RELP-Synthese und zur Übertragung an die Teilnehmerleitungsschaltung über den PCM-Bus. Der Modemprozessor DSP/MDM akzeptiert auch komprimierte Sprache vom Basisbandprozessor DSP/BB, formatiert sie in TDMA-Bursts und sendet sie an das Sende-Impulsformungsfilter FIR, das im DDF 450 enthalten ist, zur Übertragung über die Funkverbindung. Das Modem bearbeitet unter der Steuerung des Clustercontrollers sowohl QPSK- als auch 16PSK-Modulationen (und DBPSK während der Verfeinerung).
  • Die Prozessor DSP/BB und DSP/MDM haben jeweils einen dedizierten Speicher mit wahlfreiem Zugriff, SRAM/MDM bzw. SRAM/BB. Jedoch kann der Modemprozessor DSP/MDM einen Zugriff auf den Speicher mit wahlfreiem Zugriff SRAM/BB anfordern, indem er seinen DMA-HOLD-Ausgang aktiviert und einen solchen Zugang unter der Verwendung des Daten- und Adressbuses erlangt, wenn der Basisbandprozessor DSP/BB sein DMA-ACK-Ausgangssignal aktiviert.
  • Zuweisung von Zeitschlitzen
  • Wie im US-Patent Nr. 5,119,375 beschrieben, verfolgt die RPU in der Basisstation die Funkkanäle und Zeitschlitze, die in Benutzung sind, und weist sowohl die Frequenz als auch den Zeitschlitz zu, der bei einem Anruf zu verwenden ist. Ein Schlitz wird ausgewählt, der durch die geringste Anzahl von Anrufen in Verwendung ist, so dass der Anrufsverkehr auf alle Schlitze gleichmäßiger verteilt werden kann. Gemäß dieses Aspektes der Erfindung, der sich mit dem Minimieren der am entfernten modularen Cluster verbrauchten Leistung befasst, werden jedoch Anrufe so zugewiesen, dass (a) die Anzahl aktiver Modems minimiert wird und (b) die Anzahl von Gesprächen gesteuert wird, die gleichzeitig die gleichen Zeitschlitze verwenden. Während es außerdem wünschenswert ist, 16PSK-Modulation in jedem Zeitschlitz eines TDMA-Rahmens zu verwenden, so dass vier vollständige Anrufe untergebracht werden können, ist es außerdem wichtig, zuzulassen, dass QPSK-Anrufe durchgeführt werden, und einen alternativen RCC-Schlitz zu Synchronisationszwecken verfügbar zu halten. Demnach müssen der Cluster und die Basisstation bei der Zuweisung von Zeitschlitzen zusammenarbeiten, um diese Ziele zu erreichen. Der Cluster verfolgt verfügbare Zeitschlitze und den Typ der Modulation, der auf jedem Zeitschlitz verwendet wird, nach. Der Cluster vergibt dann Prioritätspegel an jeden verfügbaren Schlitz und unterhält eine Matrix von Prioritätswerten, welche die folgenden Faktoren berücksichtigen: (a) dass ein alternativer Empfangszeitschlitz (allgemein der erste Zeitschlitz) für die RCC-Synchronisation auf einem anderen Kanal zugewiesen werden muss, (b) dass benachbarte Zeitschlitze solange wie möglich verfügbar bleiben sollten, so dass QPSK-Anrufe im Bedarfsfall abgewickelt werden können, und (c) dass Zeitschlitze zur Abwicklung von Anrufen zugewiesen werden sollten, möglicherweise ohne dass ein abgeschaltetes Modem aktiviert wird oder ein Schlitz zugewiesen wird, der schon durch eine große Anzahl anderer Anrufe in Benutzung ist. Die Routine zur Erreichung dieser Ziele ist (in Pseudocode) wie folgt:
    Figure 00190001
    Figure 00200001
  • Die obige Routine zum Bringen der Slots in eine Prioritätsreihenfolge (Prioritize Slot Routine) wird immer dann aufgerufen, wenn der Cluster eine RCC-Funkrufnachricht von der Basisstation empfängt oder kurz davor ist, eine Anrufanforderungsnachricht an die Basisstation zu senden. Wenn die Basisstaion mit einer Anrufverbindungsnachricht antwortet, die die Frequenz, den Typ der Modulation und den zu verwendenden Zeitschlitz enthält, führt der Cluster noch einmal die Prioritize Slot Routine aus, um zu sehen, ob der durch die RPU ausgewählte Schlitz immer noch verfügbar ist. Wenn er immer noch verfügbar ist, wird der Schlitz dem Anruf zugewiesen. Wenn sich die Schlitzzuweisungen jedoch inzwischen geändert haben, wird der Anruf blockiert.
  • Ein Beispiel dessen, wie die Prioritize Slot Routine unter leichten und schwereren Verkehrsbedingungen ausgeführt wird, kann hilfreich sein. Zuerst sei die folgende Tabelle betrachtet, welche einen möglichen Zustand der Modems und zugewiesenen Zeitschlitze unter leichten Verkehrsbedingungen veranschaulicht, unmittelbar bevor einer der durch den modularen Cluster bedienten Teilnehmer eine Serviceanforderung einleitet:
    Figure 00200002
  • Die obige Tabelle zeigt an, dass das Modem 0 die Schlitze 2 und 3 verfügbar hat, dass das Modem 1 den Schlitz 1 verfügbar hat und dass die Modems 2, 3, 4 und 5 abgeschaltet sind, wobei alle ihre Zeitschlitze leer laufen.
  • Der Cluster führt die Prioritize Slot Routine aus, welche feststellt, dass die Schlitze 1, 2 und 3 in dieser Reihenfolge die bevorzugten Schlitze zur Zuweisung zur Abwicklung des nächsten 16PSK-Anrufs sind und dass für QPSK-Anrufe die bevorzugten Schlitze 2 und 0 in dieser Reihenfolge sind. Dann sendet der Cluster ein "Anrufsanforderungs"-Signal unter der Verwendung des RCC-Worts an die Basisstation und informiert die Basisstation über diese Präferenz. In der Tabelle unten ist die Begründung für die jeweilige Priorität angegeben:
    Figure 00210001
  • Ein weiteres Beispiel kann hilfreich sein. Es sei der Status von Zeitschlitzen der Modems 0–5 unter etwas schwereren Verkehrsbedingungen betrachtet, wie das in der folgenden Tabelle gezeigt ist, bei der leere Boxen leer laufende Zeitschlitze angeben:
    Figure 00210002
    Figure 00220001
  • Die zuzuweisenden Zeitschlitze sind in der Tabelle zusammen mit einer Begründung angegeben:
    Figure 00220002
    Figure 00230001
  • Sende-/Empfangs-Umsetzer 600
  • In 5 werden Vorwärts-Kanal-Funksignale von der Basisstation im Sende-/Empfangs-Umsetzer 600 von der Basisstation über den Duplexer 800 empfangen. Das empfangene HF-Signal wird durch den rauscharmen Verstärker 502 geleitet, im Filter 503 bandpassgefiltert, im Dämpfer 504 einer Dämpfung unterzogen und an den Mischer 505 angelegt, wo es einer ersten Abwärtsmischung vom 450-MHz-HF-Band oder dem 900-MHz-HF-Band auf ein IF-Signal im Bereich zwischen 26 und 28 MHz unterzogen wird. Das IF-Signal wird durch den Verstärker 506, das Bandpassfilter 507, den Verstärker 508 und den Dämpfer 509 geleitet und zur Lieferung an den gemeinsamen Pool von Modems an die Splitterschaltung 510 angelegt. Die modulierten Rück-Kanal-IF-Signale vom gemeinsamen Pool von Modems werden an den Kombinierer 520 des Block-Sende-/Empfangs-Umsetzers 600 in der oberen linken Ecke von 5 angelegt, im Dämpfer 521 einer Dämpfung unterzogen, im Bandpassfilter 522 bandpassgefiltert, im Verstärker 523 verstärkt und an den Mischer 525 angelegt, wo das Signal auf ein HF-Signal entweder im 450-MHz-HF-Band oder im 900-MHz-HF-Band aufwärts gemischt. Das HF-Signal wird dann im Dämpfer 526 eine Dämpfung unterzogen, im Bandpassfilter 527 bandpassgefiltert, im Verstärker 528 verstärkt und an den Breitband-Hochleistungsverstärker 700 angelegt, welcher das Signal an den Duplexer 800 sendet.
  • Die Mischer 505 und 525 empfangen ihre Referenzfrequenzen von der RxPLL-Phasenregelschleifenschaltung 540 bzw. TxPLL-Phasenregelschleifenschaltung 550. Die Phasenregelschleife 540 erzeugt ein 1,36-MHz-Empfangs-Lokaloszillatorsignal durch das von der 21,76-MHz-Master- Zeituhr 560 gelieferten Signals, geteilt durch 2 und dann durch 8. Das 1,36-MHz-Signal liefert das Referenz-Eingangssignal an den Phasenkomparator PC. Das andere Eingangssignal an den Phasenkomparator wird durch eine Rückkopplungsschleife geliefert, welche das Ausgangssignal der Schaltung 540 durch 2 und dann durch 177 teilt. Eine Rückkopplung dieses Signals in den Phasenkomparator verursacht, dass das Ausgangssignal der Schaltung 540 eine Frequenz hat, die 354 mal so hoch ist wie das Referenz-Eingangssignal, bzw. 481,44 MHz. Das 481,44-MHz-Ausgangssignal der Phasenregelschleife RxPLL 540 wird als das Lokaloszillator-Eingangssignal an den Abwärts-Konversions-Mischer 505 angelegt.
  • Das 481,44-MHz-Ausgangssignal der Schaltung 540 wird auch an den Referenzeingang der Schaltung 550 angelegt, so dass die Schaltung 550 sich zur Schaltung 540 als Frequenz-Slave verhält. Die Schaltung 550 erzeugt das Sende-Lokaloszillatorsignal, das eine Frequenz von 481,44 MHz + 5,44 MHz hat, d. h. es hat eine Frequenz, die um 5,44 MHz zu derjenigen des Empfangs-Lokaloszillators nach oben versetzt ist. Für die Schaltung 550 wird das 21,76-MHz-Signal von der Masterzeituhr 560 durch 2 geteilt, dann noch einmal durch 2, um ein Signal zu erzeugen, das eine Frequenz von 5,44 MHz hat, das an den Eingang des Phasenkomparators PC der Schaltung 550 angelegt wird. Das andere Eingangssignal in den Phasenkomparator PC der Schaltung 550 ist die vom Mischer 542 gelieferte tiefpassgefilterte Differenzfrequenz. Der Mischer 542 liefert eine Frequenz, welche die Differenz zwischen dem Empfangs-Lokaloszillatorsignal aus der Schaltung 540 und dem VCO-Ausgangssignal der Schaltung 550 ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 550, das von seinem internen VCO genommen wird, ist die Frequenz von 481,44 MHz + 5,44 MHz.
  • 4, IF-Teil des Modems
  • 4 zeigt die Einzelheiten des IF-Teils des Modem-Bords im Verhältnis zu den digitalen Teilen (deren Details in 3 gezeigt sind). Rechts unten in 4 wird das Empfangs-IF-Signal vom BSUD 600 (1) durch die untere Klemme eines Rückschleifenschalters 402 an ein 4-poliges Bandpassfilter 404 angelegt, dessen Passband sich von 26 bis 28,3 MHz erstreckt. Das Ausgangssignal des Filters 404 wird dann durch den Verstärker 406 verstärkt und im Mischer 408 abwärts gemischt, welcher ein Empfangs-Lokaloszillatorsignal verwendet, das eine Frequenz zwischen 15,1 MHz und 17,4 MHz hat. Das Ausgangssignal des Mischers 408 wird durch den Verstärker 410 verstärkt, durch ein 8-PolI-Kristallfilter 412 gefiltert, dessen Mittelfrequenz 10,864 MHz ist. Die Amplitude des Signals am Ausgang des Filters 412 wird durch die AGC-Schaltung 414 gesteuert. Die Verstärkung der AGC-Schaltung 414 wird durch das VAGC-Signal vom DDF-ASIC von 3 gesteuert. Das Ausgangssignal der AGC-Schaltung 414 wird dann durch den Mischer 416 abwärts gemischt, der eine Referenzfrequenz von 10,88 MHz verwendet, um eine Sequenz von IF-Daten mit 16 Kilosymbolen pro Sekunde zu erzeugen, das durch einen Verstärker 418 gelangt und an den Rx-IF-Eingang der Schaltung von 3 geliefert wird.
  • Immer noch mit Bezug auf 4 erzeugen die Schaltungen von 3 ein Empfangs-Lokaloszillatorsignal, Rx DDFS, das durch ein 7-Pol-Filter 432 gefiltert und dann durch den Verstärker 434 verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 434 wird dann wieder durch ein 7-Pol-Filter 436 tiefpassgefiltert, dessen Ausgangssignal vom Verstärker 438 verstärkt und dann mit dem empfangenen IF-Funksignal im Mischer 408 gemischt wird.
  • Auf der rechten Seite von 4 empfängt der Empfänger 420 ein Master-Oszillatorsignal mit einer Frequenz von 21,76 MHz und legt das 21,76-MHz-Signal analen Splitter 422 an. Ein Ausgangssignal des Splitters 422 wird durch den Frequenzverdoppler 424 in seiner Frequenz verdoppelt, dessen Ausgangssignal in der Begrenzungsschaltung 426 beschnitten und durch das Gatter 428 auf TTL geformt wird und wieder durch ein Gatter 430 invertiert wird. Das Ausgangssignal des Gatters 430 wird an die Einsatzschaltung von 3 als ein 43,52-MHz-Referenztaktsignal angelegt.
  • Das andere Ausgangssignal des Splitters 422 wird durch den Verstärker 454 und Dämpfer 456 geleitet und an den Lokaloszillator(L)-Eingang des Mischers 444 angelegt. Der Mischer 444 mischt das modulierte IF-Signal, Tx DIF, aus dem Einsatz von 3 aufwärts, nachdem es durch das Filter 440 tiefpassgefiltert und durch den Dämpfer 442 gedämpft wurde.
  • Das Ausgangssignal des Gatters 428 wird auch an den Eingang des Inverters 460 geleitet, dessen Ausgangssignal in seiner Frequenz durch 4 durch den Teiler 462 geteilt und dann als ein Lokaloszillator zum abwärts Mischen des Ausgangssignals vom AGC-Block 414 im Mischer 416 verwendet wird.
  • Eine Rückschleifenfunktion ist durch die in Reihe vorgesehene Kombination der Schalter 450 und 402 und der Dummylast 458 vorgesehen, so dass Signale vom Tx-DIF-Ausgang der Einsatzreferenz zu Testzwecken an die Schaltung von 3 an ihren Rx-IF-Eingang rückgeschleift werden kann, wenn Trainingssequenzen zum Ausgleichen von Signalverzerrungen angelegt werden, wie das zum Beispiel innerhalb von Kristallfiltern 412 vorkommt.
  • Immer noch mit Bezug auf 4 liefert die Schaltung von 3 ein moduliertes IF-Ausgangssignal mit einer Frequenz von 4,64 bis 6,94 MHz, die durch ein 7-Pol-Filter 440 gefiltert und durch einen Dämpfer 442 gedämpft wird. Das Ausgangssignal des Dämpfers 442 geht in den Mischer 444, wo es auf eine Frequenz im Bereich von 26,4 MHz bis 28,7 MHz aufwärts gemischt wird. Das Ausgangssignal des Mischers 444 geht in den Verstärker 446, dessen Ausgangssignal durch ein 4-Pol-Bandpassfilter 448 gefiltert und an den Schalter 450 angelegt wird, der durch das Rückschleifen-Freigabeausgangssignal LBE der Einsatzschaltung von 3 gesteuert wird. Wenn eine Rückschleifenprüfung durchgeführt wird, wird die Leitung LBE unter Strom gesetzt, wodurch verursacht wird, dass der Schalter 450 das Ausgangssignal des Filters 448 mit dem oberen Ende der Dummylast 458 verbindet und der Schalter 402 aktiviert wird, um das untere Ende der Dummylast 358 mit dem Bandpassfilter 404 zur Rückschleifenprüfung zu verbinden. Die Rückschleifenprüfung wird bei Modem-Trainingssequenzen verwendet, um Signalverzerrungen innerhalb des Kristallfilters 412 und in anderen Teilen der Modemschaltungen auszugleichen.
  • Wenn die Rückschleifenprüfung nicht durchgeführt wird, wird das Ausgangssignal des Schalters 450 an den programmierbaren Dämpfer 452 angelegt, der auf einen von 16 unterschiedlichen Dämpfungspegeln programmiert werden kann, was durch das Sendeleistungspegel-Steuersignal TxPLC von der Einsatzschaltung von 3 geschieht. Das Ausgangssignal des Dämpfers 452 enthält das Tx-IF-Port-Signal, das an die obere linke Seite des BSUD, 5, angelegt wird.
  • 6, RxDDS – Erzeugung digitalen IF für Empfangskanäle
  • Die exakte Zwischenfrequenz zum Abstimmen für einen Empfangszeitschlitz wird bestimmt, wenn der Clustercontroller CC (1) dem Modem mitteilt, welcher HF-Kanal nach der RCC-Nachricht zu durchsuchen ist. Während des Empfangs der RCC-Nachricht wird eine Feinabstimmung der Frequenz und der Zeiteinteilung durchgeführt. Die Feinabstimmung wird auf der IF-Ebene unter Verwendung der Phasenakkumulatorschaltung in der RxDDS-Schaltung des DDF des Modems (3) durchgeführt, das in 6 detailliert gezeigt ist. Die IF-Frequenzen werden durch ein wiederholtes Akkumulieren bei der Frequenz eines digitalen IF-Masterzeitgebers erzeugt, eine Zahl, die eine Phasenstufe im Phasenakkumulator repräsentiert. Der Modemprozessor DSP/MDM, liefert anfänglich über den DSP/MDM-Datenbus (3) eine 24-Bit-Zahl F an die RxDDS-Schaltung. Diese Zahl wird (wie im Nachfolgenden beschrieben) Schlitz für Schlitz zur IF-Frequenz in ein Verhältnis gebracht, die zum Demodulieren eines bestimmten eintreffenden Signals nötig ist. Die 24-Bit-Zahl F wird in eines der vier Register R16R46 auf der linken Seite von 6 geladen. In dieser veranschaulichenden Ausführungsform, bei der ein 16-Bit-Prozessor eingesetzt wird, wird die 24-Bit-Frequenzzahl F im 16-Bit- und 8-Bit-Segmenten geliefert, zur Vereinfachung der Zeichnung ist die 24-Bit-Zahl jedoch so gezeigt, als würde sie in ein zusammengesetztes 24-Bit-Register eingetragen. Jedes der Register R16R46 ist einem der Empfangszeitschlitze zugewiesen. Da die RCC-Nachricht im ersten Rx-Zeitschlitz erwartet wird, wird die 24-Bit-Zahl in das Entsprechende der vier Register R16 bis R46 geladen, z. B. das Register R16. Bei der entsprechenden Schlitzzählung für den ersten Rx-Zeitschlitz wird der Inhalt des Registers R16 an das Synchronisationsregister 602 angelegt, dessen Ausgangssignal dann an den oberen Eingang des Addierers 604 angelegt wird. Der Ausgang des Addierers 604 ist mit dem Eingang des Akkumulationsregisters 606 verbunden. Der untere Eingang des Addierers 604 empfängt das Ausgangssignal des Registers 606. Das Register 606 wird durch den 21,76-MHz-DDS-Takt getaktet, und sein Inhalt wird demnach periodisch erneut in den Addierer 604 eingegeben.
  • Das periodische erneute Eingeben des Inhalts des Registers 606 in den Addierer 604 verursacht, dass der Addierer 604 von der Zahl F ab zählt, die zuerst vom Register R16 empfangen wurde. Schließlich erreicht der Addierer 606 die maximale Zahl, die er enthalten kann, er fließt über, und die Zählung beginnt von einem niedrigen Restwert. Dies hat die Auswirkung des Multiplizierens der DDS-Master-Taktfrequenz durch einen Bruchwert, wodurch ein Empfangs-IF-Lokaloszillatorsignal diese mit einem Bruchteil multiplizierte Frequenz aufweist, welche eine "Sägezahn"-Wellenform hat. Da das Register 606 ein 24-Bit-Register ist, fließt es über, wenn sein Inhalt 224 erreicht. Das Register 606 teilt daher die Frequenz des DDS-Takts effektiv durch 224 und multipliziert sie gleichzeitig mit F. Die Schaltung wird als "Phasenakkumulator" bezeichnet, weil die momentane Ausgangszahl im Register 606 die momentane Phase der IF-Frequenz anzeigt. Die akkumulierte Phase aus dem Register 606 wird an die Sinusannäherungsschaltung 622 angelegt, die im US-Patent Nr. 5,008,900 mit dem Titel "Subscriber Unit for Wireless Digital Subscriber Communication System" ("Teilnehmereinheit für digitales drahtloses Teilnehmerkommunikationssystem") näher beschrieben ist. Die Schaltung 622 wandelt die Sägezahnwellenform des Registers 606 in eine Sinuswellenform um. Das Ausgangssignal der Schaltung 622 wird durch das Register 624 erneut synchronisiert und dann an einen Eingang des Addierers 634 angelegt, der in einem Rauschformer ist, der aus dem Addieren 634 und dem Rauschformungsfilter 632 besteht. Das Ausgangssignal des Filters 632 wird an den anderen Eingang des Addierers 634 angelegt. Das Ausgangssignal des Addierers 634 wird an den Dateneingang des Filters 632 und an den Eingang des Resynchronisierungsregisters 636 angelegt. Dieses mit variablem Koeffizienten ein Rauschen formendes Filter 632 ist im US-Patent Nr. 5,008,900 näher beschrieben. Die Rauschformungscharakteristiken werden Schlitz für Schlitz durch ein 7-Bit-Rauschformungssteuerfeld gesteuert, das mit dem niedrigstwertigen Bit des vom DSP/MDM-Bus empfangenen Frequenzzahlfelds kombiniert wird. Der Rauschformer kann freigegeben oder gesperrt sein, bis zu 16 Filterkoeffizienten können gewählt werden, eine Rundung kann freigegeben oder gesperrt sein, und Rückkopplungscharakteristiken innerhalb des Rauschformers können so geändert werden, dass die Verwendung eines 8-Bit-Ausgangs-DAC (wie er in 6 gezeigt ist) oder eines 10-Bit-Ausgangs-DAC (der nicht gezeigt ist) ermöglicht wird, indem die entsprechenden Felder im Rauschformer-Steuerfeld für jeden Slot in den vier Registern RN16– RN46 durchgesetzt werden. Der Multiplexer MPX66 wählt eines der vier Register RN16–RN46 für jeden Schlitz aus, und die resultierende Information wird durch das Register 630 resynchronisiert und an den Steuereingang des Rauschformungsfilters 632 angelegt.
  • 7, DDF – Digitale IF-Modulation
  • Die exakte IF-Frequenz für einen beliebigen der Übertragungskanäle wird Schlitz für Schlitz durch die TxDIF-Schaltung im Modem-DDF-Block (3) erzeugt, der im Detail in 7 gezeigt ist. Schlitz für Schlitz formt ein (nicht gezeigtes) FIR-Übertragungsfilter den 16-Kilosymbol-pro-Sekunden-Komplex(I, Q)-Informationssignaldatenstrom, der vom Modem-DSP empfangen wurde, der jede der erzeugten IF-Frequenzen modulieren wird. Der Informationssignaldatenstrom muss so geformt werden, dass er in der im zugewiesenen HF-Kanal erlaubten eingeschränkten Bandbreite übertragen werden kann. Die anfängliche Verarbeitung des Informationssignals enthält eine FIR-Pulsformung zum Verringern der Bandbreite auf +/–20 KHz. Die FIR-Pulsformung erzeugt phasengleiche und Quadratur-Komponenten, zur Verwendung beim Modulieren des erzeugten IF.
  • Nach der Pulsformung werden mehrere Stufen einer linearen Interpolation verwendet. Eine anfängliche Interpolation wird zum Erhöhen der Abtastrate des Basisbandsignals verwendet, gefolgt von zusätzlichen Interpolationen, die schließlich die Abtastrate und die Frequenz, bei der die Hauptspektralreplikationen auftreten, auf 21,76 MHz erhöhen. Geeignete Interpolationsverfahren sind zum Beispiel in "Multirate Digital Signal Processing" ("Digitale Signalverarbeitung mit mehrfachen Raten") von Crochiere und Rabiner, Prentice-Hall 1993, beschrieben. Die phasengleichen und Quadraturkomponenten des geformten und interpolierten Modulationssignals werden an die I- und Q-Eingänge des Mischers MXI und MXQ des Modulatorteils der in 7 gezeigten Schaltung angelegt.
  • Auf der linken Seite von 7 ist die Schaltung zum digitalen Erzeugen der Sende-IF-Frequenz gezeigt. Die exakte zu erzeugende Zwischenfrequenz wird bestimmt, wenn die Basisstation dem Clustercontroller CC (1) mitteilt, welche Schlitznummer und welcher HF-Kanal einem ein bestimmtes Gespräch unterstützenden Zeitschlitz zuzuweisen ist. Eine 24-Bit-Zahl, welche die IF-Frequenz zu einem hohen Auflösungsgrad (zum Beispiel +/–1,3 Hz) identifiziert, wird vom Prozessor DSP/MDM (3) über den DSP/MDM-Datenbus geliefert. Die 24-Bit-Frequenzzahl wird in einem Entsprechenden der 24-Bit-Register R17R47 registriert. Die Register R17R47 sind jeweils einem bestimmten der vier Tx-Zeitschlitze zugewiesen.
  • Ein (nicht gezeigter) Schlitzzähler erzeugt eine repetitive Zwei-Bit-Zeitschlitzzählung, die aus den Synchronisationssignalen abgeleitet wird, die über die Rückwand verfügbar sind, wie schon beschrieben wurde. Das Zeitschlitzzählsignal tritt alle 11.25 ms auf, was unabhängig davon geschieht, ob der Zeitschlitz zur DPSK-, QPSK- oder 16PSK-Modulation verwendet wird. Wenn der Zeitschlitz, an den die Frequenz zugewiesen wird, vom Schlitzzähler erreicht wird, wählt der Schlitzzähler unter Verwendung des Multiplexers MPX71 das entsprechende der Register R17R47 aus, um seinen Inhalt zum Resynchronisierungsregister 702 und schließlich an den oberen Eingang des Addierers 704 zu liefern. Demnach kann eine andere (oder die gleiche) 24-Bit-IF-Frequenz für jeden aufeinanderfolgenden Zeitschlitz verwendet werden. Die 24-Bit-Frequenzzahl wird als die Phasenstufe für eine herkömmliche aus einem Addierer 704 und einem Register 706 bestehende Phasenakkumulatorschaltung verwendet. Der komplexe Träger wird durch ein Konvertieren der sägezahnakkumulierten Phaseninformation im Register 706 im Sinus- und Kosinus-Wellenformen unter Verwendung der Kosinus Annäherungsschaltung 708 und der Sinusannäherungsschaltung 722 konvertiert. Die Sinus- und Kosinusannäherungsschaltung 708 und 722 sind im US-Patent Nr. 5,008,900 vollständiger beschrieben.
  • Die Ausgangssignale der Schaltungen 708 und 722 werden durch die Register 710 bzw. 724 resynchronisiert und an die Mischer 712 bzw. 726 angelegt. Die Ausgangssignale der Mischer 712 und 714 werden an die Resynchronisierungsregister 714 bzw. 728 angelegt. Die Mischer 712 und 714 ergeben zusammen mit dem Addierer 716 einen herkömmlichen Komplex(I, Q)-Modulator. Das Ausgangssignal des Addierers 716 wird durch den Multiplexer 718 mit der Kosinus-IF-Referenz multiplexiert, der vom Signal DIF_CW_MODE von einem (nicht gezeigten) internen Register des DDF ASIC 450 (3) gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Multiplexers 718 wird durch das Register 720 resynchronisiert, dessen Ausgangssignal an eine mit einem variablen Koeffizienten das Rauschen formende Schaltung eines wie vorher im Zusammenhang mit 6 beschriebenen Typs angelegt wird, die aus einem Addierer 734 und einem Filter 732 mit entsprechenden Steuerregistern RN17RN47, Steuermultiplexer MPX76 und Resynchronisierungsregistern 730 und 736 besteht.
  • Dieser Rauschformer kompensiert das durch die finite Auflösung (zum Beispiel +/– die Hälfte des niedrigstwertigen Bits) erzeugte Quantisierungsrauschen der Digital-Analog-Wandlung. Da Quantisierungsrauschen gleichmäßig verteilt ist, erscheinen seine Spektralcharakteristiken ähnlich dem weißen Gaußschen Rauschen. Die Rauschleistung, die in die übertragene Signalbandbreite fällt, die im Vergleich zur Abtastrate relativ schmal ist, kann im gleichen Verhältnis verringert werden, in dem die gewünschte Bandbreite zur Abtastrate steht. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass das Modulationssignal eine Bandbreite von 20 KHz hat und die Abtastrate 20 MHz ist, wäre die Rauschabstandsverbesserung 1000 : 1 oder 60 dB. Die Rauschformercharakteristiken werden Schlitz für Schlitz durch ein 7-Bit-Rauschformer-Steuerfeld gesteuert, wie. das im Zusammenhang mit 6 beschrieben ist.
  • 8 Systemtakterzeugung
  • Es ist ein wichtiger Aspekt unserer Erfindung, dass Sprachqualität trotz der physischen Trennung zwischen der Basisstation und dem entfernten Cluster erhalten bleibt. Zeitabstimmungsvariationen zwischen der Basisstation und dem Cluster sowie Zeitabstimmungsvariationen beim Decodieren und Codieren von Sprachsignalen werden zu verschiedenen Formen einer Sprachqualitätsverschlechterung führen, die als von außen hereinwirkendes Knacken und Knistern im Sprachsignal zu hören ist. Erfindungsgemäß ist eine strikte Kongruenz der Zeitabstimmung durch ein Synchronisieren aller Zeitabstimmungssignale garantiert, insbesondere derjenigen, die zum Takten des A/D-Wandlers, der Sprach-Codecs auf den Vierfach-Leitungsmodulen 101108 sowie auf den PCM-Multiplexleitungen 200 und 500 zum Vorwärtsfunkkanal verwendet werden. Gemäß 8 werden die im System hauptsächlich eingesetzten Takte aus dem (nicht gezeigten) 21,76-MHz-Oszillator abgeleitet, der sein Signal auf der linken Seite von 8 liefert. Das 21,76-MHz-Signal wird zum Synchronisieren eines 64-KHz-Abtasttaktes zu Symbolübergangszeiten im empfangenen Funksignal verwendet. Insbesondere wird das 21,76-MHz-Signal zuerst durch eine Bruchteiltaktteilerschaltung 802 durch 6,8 geteilt, welche diese Bruchteilteilung durch Teilen des 21,76-MHz-Takts durch fünf verschiedene Verhältnisse in einer repetitiven Abfolge von 6, 8, 6, 8, 6 bewerkstelligt, um einen Takt mit einer Durchschnittsfrequenz von 3,2 MHz zu erzeugen.
  • Der programmierbare Taktteiler 806 ist eines herkömmlichen Typs und wird zum Teilen des 3,2-MHz-Taktes durch einen Divisor verwendet, dessen exakte Größe durch den DSP/MDM bestimmt wird. Normalerweise verwendet der programmierbare Taktteiler 608 einen Divisor von 50 zum Erzeugen eines 64-KHz-Abtasttaktsignals an seinem Ausgang. Das 64-KHz-Abtasttaktausgangssignal des Teilers 806 wird zum Abtasten des Empfangs-Kanals-A/D-Wandlers 804 (der auch in 3 gezeigt ist) verwendet. Der A/D-Wandler 804 wandelt die empfangenen IF-Abtastungen in digitale Form um, zur Verwendung durch den DSP/MDM-Prozessor.
  • Immer noch mit Bezug auf 8 übernimmt der DSP/MDM-Prozessor die Funktion eines Phasen/Frequenz-Komparators zum Berechnen des Phasenfehlers in den empfangenen Symbolen aus ihren idealen Phasenwerten unter Verwendung des 64-KHz-Abtasttaktes zum Bestimmen der Momente, wann der Phasenfehler gemessen wird. Der DSP/MDM-Prozessor bestimmt das Bruchteil-Zeitabstimmungs-Korrekturausgangssignal ftc. Das Bruchteil-Zeitabstimmungs-Korrekturausgangssignal ftc wird an den programmierbaren Teiler 806 zum Bestimmen seines Teilungsverhältnisses angelegt. Wenn der 64-KHz-Abtasttakt auf einer leicht höheren Frequenz als die Symbolphasenübergänge im empfangenen IF-Signal ist, gibt der DSP/MDM-Prozessor eine Bruchteil-Zeitabstimmungskorrektur aus, die momentan den Divisor des Teilers 806 erhöht, wodurch die Phase ausgedehnt und die Durchschnittsfrequenz des 64-KHz-Abtasttaktausgangssignals des Teilers 806 verringert wird. In ähnlicher Weise wird, wenn die 64-KHz-Abtasttaktfrequenz niedriger als die Frequenz der empfangenen Symbolphasenübergänge ist, das Teilungsverhältnis des Teilers 806 momentan verringert.
  • Der 64-kHz-Abtasttakt am Ausgang des programmierbaren Taktteilers 806 wird, unter der Verwendung einer herkömmlichen analogen phasenstarren Multipliziererschaltung 808 um einen Faktor 64 in der Frequenz multipliziert, um einen 4,096-MHz-Takt herzustellen. Der 4,096-MHz-Takt wird an Zeitschlitzwechsler 310 und 320 (siehe 1) geliefert. Die Zeitschlitzwechsler 310 und 320 teilen den 4,096-MHz-Takt durch zwei, um zwei 2,048 MHz-Takte zu erzeugen, die durch die Sprach-Codecs auf den Leitungsmodulen 101108 (1) zum Abtasten und Umwandeln analoger Spracheingangssignale in PCM-Sprache verwendet werden. Das Liefern eines gemeinsam abgeleiteten 2,048-MHz-Taktes an die Sprach-Codecs, synchron mit dem funkabgeleiteten 64-KHz-Abtasttakt, garantiert, dass es keine Verschiebungen zwischen den beiden Takten gibt. Wie erwähnt, würden solche Verschiebungen sonst zu hörbaren Sprachqualitätsverschlechterungen führen, die als von außen einwirkendes Knacken und Knistern im Sprachsignal zu hören wären.
  • Es wurde oben eine veranschaulichende Ausführungsform unserer Erfindung beschrieben. Variationen würden zum Beispiel darin bestehen, dass die Abtastate auf den PCM-Bussen erhöht würde, um das Abwickeln sowohl von PCM-Sprache als auch einer Signalisierung auf dem gleichen Zeitschlitzwechsler zu ermöglichen, ohne dass dadurch die Qualität der PCM-Sprachkodierung verschlechtert würde. Zusätzlich kann die Schaltung der ASIC-Sendepulsformung modifiziert werden, um andere Formen der Modulation als PSK zu erlauben, wie zum Beispiel QAM und FM. Es versteht sich, dass die veranschaulichende Ausführungsform zwar die Verwendung eines gemeinsamen Pools frequenzagiler Modems zum Bedienen einer Gruppe entfernter Teilnehmerstationen in einen modularen Cluster beschrieben hat, doch auch eine ähnliche Gruppe frequenzagiler Modems an der Basisstation eingesetzt werden kann, um Kommunikationen zwischen dem Cluster und einer beliebigen Anzahl entfernter Teilnehmerstationen zu unterstützen. Schließlich sollte erkannt werden, dass auch ein anderes Übertragungsmedium als durch die Luft übertragene Funkwellen, wie zum Beispiel ein Koaxialkabel oder ein faseroptisches Kabel, verwendet werden könnte.

Claims (12)

  1. Funktelefonsystem mit einer Basisstation und mehreren entfernten modular gruppierten Teilnehmerstationen, bei dem ein sich wiederholender Satz von Zeitschlitzen eine Funkkommunikation zwischen den Teilnehmerstationen und der Basisstation unterstützt, wobei das System gekennzeichnet ist. durch: – eine Gruppe von Modems (400), wobei jedes der Modems (400) zur digitalen Synthetisierung einer beliebigen von mehreren Kanal-Identifizierungs-Frequenzen auf aufeinander folgenden der Zeitschlitze fähig ist; – eine Einrichtung (300) zum Zuweisen von beliebigen der Modems zum Unterstützen von Kommunikationen zwischen den Teilnehmerstationen und der Basisstation auf aufeinander folgenden der Zeitschlitze, wobei die Einrichtung zum Zuweisen der Modems eine Einrichtung zum Synchronisieren der Modems mit der Basisstation aufweist; und – ein zugewiesenes Modem, das zum Liefern von Synchronisationsinformation an verbleibende der Modems ausgelegt ist.
  2. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (300) zum Zuweisen die Modems auf aufeinander folgenden der Zeitschlitze gleichzeitig unterschiedlichen der Kanal-Identifizierungs-Frequenzen zuweist.
  3. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (300) zum Zuweisen der Modems alle des Satzes der Zeitschlitze einem der Modems zuweist, bevor ein Zeitschlitz den verbleibenden der Modems zugewiesen wird.
  4. Funktelefonsystem nach Anspruch 3, bei dem die verbleibenden der Modems in einem abgeschalteten Zustand verbleiben, bis sie durch die Zuweisungseinrichtung einem Zeitschlitz zugewiesen werden.
  5. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung (300) zum Synchronisieren eine Einrichtung zum sequenziellen Anweisen bestimmter der mehreren Modems zum Durchsuchen der Kanal-Identifizierungs-Frequenzen während eines der Zeitschlitze enthält.
  6. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem bestimmte der Modems (400) einen entsprechenden Satz von Synchronisationsparametern berechnen, wobei die Zuweisungseinrichtung die Zuverlässigkeit der entsprechenden Sätze von Synchronisationsparametern überprüft und dasjenige der Modems identifiziert, das die Synchronisierungsinformation an die verbleibenden der Modems liefert.
  7. Funktelefonsystem nach Anspruch 2, weiter mit einer Einrichtung (600) zum Hinaufkonvertieren mehrerer der Kanal-Identifizierungs-Frequenzen in ein Hochfrequenzband.
  8. Funktelefonsystem nach Anspruch 2, weiter mit einer Einrichtung (600) zum Herabkonvertieren von der Basisstation empfangener Hochfrequenzsignale in mehrere Kanal-Identifizierungs-Zwischenfrequenzen.
  9. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Basisstation eine zentrale Amts-Basisstation ist.
  10. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Gruppe von Modems (400) und die Zuweisungseinrichtung (300) an einer Stationsgruppe (Cluster) von Teilnehmerstationen angeordnet sind.
  11. Funktelefonsystem nach Anspruch 1, bei dem die Gruppe von Modems (400) und die Zuweisungseinrichtung (300) an der Basisstation angeordnet sind.
  12. Verfahren zum Minimieren von Synchronisationsverzögerung und Leistungsaufnahme in einer Stationsgruppe (Cluster) von Teilnehmer-Leitungs-Schaltungen, die durch mehrere Modems bedient werden, die zu einer beliebigen von mehreren Kanal-Identifizierungs-Frequenzen während eines Satzes sich wiederholender Zeitschlitze Zugang haben, mit den folgenden Schritten: a) Synchronisieren eines ersten der Modems mit einem Zeitschlitz des Satzes; b) Verteilen der einen Zeitschlitzsynchronisierung aus dem ersten der Modems an die verbleibenden der Modems; und c) Zuweisen der Kanal-Identifizierungs-Frequenzen dem Satz von Zeitschlitzen, der vom ersten der Modems verwendet wird, bevor ein Zeitschlitz einem verbleibenden der mehreren Modems zugewiesen wird.
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