DE69925596T2

DE69925596T2 - Schnelle synchronisierung in nachrichtenübertragungssystemen

Info

Publication number: DE69925596T2
Application number: DE69925596T
Authority: DE
Inventors: D. Ronald McCALLISTER
Original assignee: Intersil Americas LLC; Intersil Inc
Current assignee: Intersil Corp; Intersil Americas LLC
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2019-06-03
Also published as: JP4338310B2; AU4229399A; EP1086545B1; DE69925596D1; CN1161920C; CN1312989A; CA2332910A1; US6041088A; EP1086545A4; JP2003524908A; ATE297083T1; WO1999065181A1; EP1086545A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft generell Kommunikationssysteme, bei denen eine gemeinsame Basisstation oder Mobilstation in Zweiwege-Kommunikation mit mehreren Teilnehmereinheiten tritt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die schnelle Synchronisierung der Basisstation mit von den Basiseinheiten kommenden Signalen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Bei vielen Funkkommunikationssystemen, wie z.B. lokalen Mehrpunkt-Verteilernetzen (LMDS), Punkt-zu-Mehrpunkt-Systemen oder Burst-Systemen mit Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA), hat eine Anzahl von Datenübertragungs- und -empfangsstationen unabhängiger Teilnehmereinheiten Zugriff auf eine einzelne Basisstation. Übertragungen von Teilnehmereinheiten werden auf Zeitmultiplex-Basis verwaltet, so dass die von der Basisstation zur Verfügung gestellte Zeit auf bestimmte Weise den Teilnehmereinheiten zugewiesen wird. Die Leistungsfähigkeit dieser Systeme ist in hohem Maße abhängig von der Effizienz, mit der die Funktionen einer schnellen Synchronisierung und Demodulation ausgeführt werden.
Bei herkömmlichen Burst-Modus-Kommunikationen besteht das Problem der Frequenzsynchronisierung des Basisstations-Empfängers mit dem Rückkanal der Teilnehmereinheit. Das Problem wird zumindest teilweise durch Rauschen oder andere Unsicherheiten bezüglich der Frequenz des Empfangs signals hervorgerufen. Die Unsicherheit bezüglich des Empfangssignals bewirkt, dass die Basisstation übermäßig viel Zeit zum Synchronisieren aufwendet, bevor die Basisstation erfolgreich Daten aus dem Empfangssignal extrahieren kann. Ein übermäßiger Zeitaufwand für das Synchronisieren oder Erfassen von Daten führt zu geringen Betriebsleistungen. Solche geringen Betriebsleistungen werden bei im Burst-Modus arbeitenden Kommunikationssystemen noch verringert, da die Synchronisierzeit für jedes Burst wiederholt wird. Systeme mit einer großen Anzahl von kurzen Übertragungs-Bursts sind aufgrund der Overhead-Zeit zum Synchronisieren mit der größeren Anzahl von Bursts ineffizienter als Systeme mit einer kleinen Anzahl von längeren Bursts.
Bei digitalen Kommunikationssystemen werden herkömmlicherweise mindestens zwei unterschiedliche Arten der Frequenzsynchronisierung in den Empfängern durchgeführt. Die Trägerfrequenzsynchronisierung betrifft einen Prozess, bei dem eine Frequenz eines Empfangsoszillators typischerweise unter Verwendung eines in einer Rückkopplungsschleife in dem Empfänger angeordneten spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) eingestellt wird, um die Frequenz eines Empfangssignals anzupassen, und zwar entweder in RF- oder IF-Form. Die Baud-Synchronisierung, die auch als Bit-Synchronisierung, Bit-Zeitsteuerung o.dgl. bezeichnet wird, betrifft einen Prozess zum Einstellen eines weiteren Oszillators zum Festlegen des Baud der von einem Empfangssignal übermittelten Daten. Die Baud-Synchronisierung erfolgt herkömmlicherweise unter Verwendung einer Rückkopplungsschleife in dem Empfänger. Bei einem typischen digitalen Kommunikationssystem erfolgt die Synchronisierung der Trägerfrequenz, bevor die Baud-Synchronisierung durchgeführt werden kann. Beide Arten der Synchronisierung erfolgen vor der erfolgreichen Demodulierung der Daten.
Bei jeder der beiden Arten von Frequenzsynchronisierung gilt: je weiter die Frequenz des Empfangssignals von der Anfangsfrequenz des in dem Empfänger angeordneten Oszillators versetzt ist, desto länger dauert der Syn chronisierprozess. Ferner tragen durchstimmbare Oszillatoren, wie z.B. VCOs, Phasenrauschen ein. Wenn Rückkopplungsschleifen versuchen, Signale mit starkem Phasen- und Wärmerauschen aufzuspüren, wird ein unerwünschter Kompromiss zwischen schmalen und breiten Schleifen-Bandbreiten erzielt. Eine schmale Schleifen-Bandbreite kann eine durch Rauschen bewirkte Verschlechterung reduzieren und zu den niedrigstmöglichen Bit-Fehlerraten führen, die Synchronisierzeiten verlängern sich jedoch mit abnehmenden Bandbreiten und das Aufspüren wird unsicher. Bei einer breiten Schleifen-Bandbreite können große Mengen von Phasenrauschen erfolgreich aufgespürt und schnell synchronisiert werden, ein Teil des Phasenrauschens geht jedoch durch und erhöht die Bit-Fehlerraten.
Das oben Gesagte zeigt, dass ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Synchronisieren bei Funkkommunikationssystemen besteht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend liegt ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Erreichen einer schnellen Synchronisierung in einem Kommunikationssystem bereitgestellt werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein schnelles Synchronisieren eines Übertragungssignals einer Teilnehmereinheit an einem Empfänger einer Basisstation ermöglicht wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass Teilnehmereinheiten ihre Träger- und/oder Baud-Frequenz-Oszillatoren derart einstellen, dass nur eine geringe oder gar keine Synchronisierung oder Datenerfassung an der Basisstation erforderlich ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Phasenrauschen in Übertragungssignalen durch Verwendung eher stabiler statt variabler Oszillatoren reduziert wird.
Zur Erzielung der oben genannten und weiterer Vorteile schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum schnellen Frequenzsynchronisieren eines Rückkanalsignals mit einer Basisstations-Empfangsfrequenz, wobei eine Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz proportional zu η'-mal einer Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei η' ein erster Wert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Übertragen eines Vorwärtskanalsignals von einer Basisstation, wobei das Vorwärtskanalsignal eine Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist, die proportional zu α'-mal der Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei α' ein zweiter Wert ist; Berechnen (132) eines Baud-Frequenz-Multiplikanden, welcher proportional zu η' und umgekehrt proportional zu α' ist, an einer Teilnehmereinheit; Erzeugen eines Baud-Taktsignals, das in Reaktion auf den Baud-Frequenz-Multiplikanden bei der Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz oszilliert; und Übertragen des Rückkanalsignals von der Teilnehmereinheit, wobei das Rückkanalsignal die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist.
Entsprechend schafft die Erfindung ferner ein Verfahren, wie es oben definiert ist, wobei eine Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz proportional zu η-mal einer Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei η ein dritter Wert ist; eine Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz proportional zu α-mal der Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei α ein vierter Wert ist; das Vorwärtskanalsignal die Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist; das Verfahren ferner den Schritt des Berechnens eines Trägertrequenz-Multiplikanden, welcher proportional zu η und umgekehrt proportional zu α ist, an der Teilnehmereinheit umfasst; wobei das Verfahren ferner den Schritt des Erzeugens einer Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz in Reaktion auf den Trägerfrequenz-Multiplikanden umfasst; und das Rückkanalsignal die Teil nehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der Patentansprüche in Zusammenhang mit den Figuren besser verständlich, in welchen gleiche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren im wesentlichen gleiche Teile bezeichnen. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystems;
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Basisstation und einer Teilnehmereinheit in dem erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystem;
3 ein Zeitdiagramm bidirektionaler Kommunikationen in dem in 2 gezeigten Kommunikationssystem;
4 ein Blockschaltbild eines Demodulatorteils der Teilnehmereinheit in dem erfindungsgemäßen Funkkommunikationssystem;
5 ein Ablaufdiagramm der von dem in 2 gezeigten Kommunikationssystem ausgeführten Aufgaben zum Erzielen einer Basisstations-Empfängersynchronisierung;
6 ein Ablaufdiagramm der von dem in 2 gezeigten System ausgeführten Aufgaben zum Erzielen einer schnelle Synchronisierung einer Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenz mit einer Basisstations-Empfangsfrequenz; und
7 ein Blockschaltbild einer Multiplikatorschaltung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Teilnehmereinheit verwendet wird.
BESTE ART DER DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Kommunikationssystems 10. Das System 10 weist mindestens eine Kontrollstation, die nachstehend als Basisstation 12 bezeichnet wird, und eine beliebige Anzahl von Teilnehmerausrüstungen, die nachstehend als Teilnehmereinheiten 14 bezeichnet werden, auf. Die Teilnehmereinheiten 14 sind geografisch von der Basisstation 12 und voneinander getrennt. Bei den bevorzugten Ausführungsformen befinden sich die Basisstation 12 und die Teilnehmereinheiten 14 in einem Abstand von einigen Meilen zueinander, verschiedene Teilnehmereinheiten 14 befinden sich jedoch in unterschiedlichen Abständen zu der Basisstation 12. Bei den bevorzugten Ausführungsformen stellt der Doppler-Effekt kein großes Problem dar, da die Basisstation 12 und die Teilnehmereinheiten 14 im wesentlichen relativ zueinander stationär sind.
Die Basisstation 12 weist einen Empfänger 16, einen Sender 18, einen Frequenzgenerator 20 und einen Controller 22 auf. Der Empfänger 16 und der Sender 18 sind mit dem Frequenzgenerator 20 und dem Controller 22 gekoppelt. Ähnlich ist der Frequenzgenerator 20 mit dem Controller 22 gekoppelt. Daten können einen Ausgangs-Datenport 24 und einen Eingangs-Datenport 26 der Basisstation 12 zu und von einem (nicht gezeigten) Datennetzwerk, wie z.B. einem öffentlichen Telekommunikationsnetzwerk, durchlaufen. Unter der Steuerung des Controller 22 werden Daten von dem Eingangsport 26 des Datennetzwerks zu dem Sender 18 geleitet und werden Daten von dem Empfänger 16 zu dem Ausgangsport 24 des Datennetzwerks geleitet. Ferner arbeitet der Controller 22 mit dem Empfänger 16 und dem Sender 18 zusammen, um die Qualität der an der Basisstation 12 empfangenen Signale zu messen, Kommunikationskapazität oder -bandbreite Verbindungen zuzuweisen, Modulationsreihenfolgen festzulegen, in denen die Kommunikation mit den Teilnehmereinheiten 14 erfolgt, und Verbindungsaufbauvorgänge durchzuführen.
Die Basisstation 12 überträgt ein Ausgangssignal von einer Antenne 28 über einen Vorwärts- (RF-) Kanal 30 von der Basisstation 12 fort. 1 zeigt der Einfachheit halber unsichtbar verdoppelte Antennen 28, verdoppelte Antennen 28 sind jedoch nicht erforderlich. Ein Rückkanal 32 liefert ein von einer Teilnehmereinheit 14 übertragenes Eingangssignal zu der Antenne 28 der Basisstation 12. Die Ausdrücke Vorwärtskanal und Rückkanal werden hier nur zur Unterscheidung einer Operation von einer anderen verwendet. Wenn eine Teilnehmereinheit 14 an die Basisstation 12 sendet, wird dies als Rückkanaloperation verstanden. Wenn die Basisstation 12 an eine Teilnehmereinheit 14 sendet, gilt dies als Vorwärtskanaloperation.
Eine beliebige Anzahl von Teilnehmereinheiten 14 innerhalb des Funkbereichs der Basisstation 12 nutzt gemeinsam den Vorwärtskanal 30, und ihre Antennen 34 sind auf den Empfang des Vorwärtskanalsignals ausgerichtet. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbilds eine detaillierte Darstellung nur einer der Teilnehmereinheiten 14, da jede Teilnehmereinheit 14 vorzugsweise wie die anderen Teilnehmereinheiten 14 konfiguriert ist. Insbesondere weist jede Teilnehmereinheit 14 einen zum Empfangen des Vorwärtskanalsignal vorgesehenen Empfänger 36, einen Sender 38, einen Frequenzgenerator 40 und einen Controller 42 auf. Der Empfänger 36 und der Sender 38 sind mit dem Frequenzgenerator 40 und dem Controller 42 gekoppelt. Der Frequenzgenerator 40 ist ebenfalls mit dem Controller 42 gekoppelt.
Wie nachstehend genauer beschrieben, erzeugt der Empfänger 36 Kohärenzsignale, die über den Controller 42 mit dem Sender 38 gekoppelt sind. Diese Kohärenzsignale bewirken, dass von verschiedenen Teilnehmereinheiten 14 im Rückkanal 32 zu der Basisstation 12 übertragene Rückkanal signale zeitlich und spektral mit den im Vorwärtskanal 30 gesendeten Vorwärtskanalsignalen kohärent sind.
Bei jeder Teilnehmereinheit 14 durchlaufen Daten einen Eingangs-Datenport 44 und einen Ausgangs-Datenport 46. Unter der Steuerung des Controller 42 werden Daten von dem Datenport 44 zu dem Sender 38 und von dem Empfänger 36 zu dem Datenport 46 geleitet. Ferner arbeitet der Controller 42 mit dem Empfänger 36 und dem Sender 38 zusammen, um Mitteilungen zu konfigurieren, die in Reaktion auf das über den Vorwärtskanal 30 gesendete Ausgangssignal über den Rückkanal 32 übertragen werden, die Qualität der an der Teilnehmereinheit 14 empfangenen Signale zu messen, Verbindungsaufbauvorgänge durchzuführen und an Kommunikationssessionen teilzunehmen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform führt das System 10 RF-Kommunikationen unter Verwendung eines zugewiesenen Breitband-Spektrums eines lokalen Mehrpunkt-Verteilsystems durch. Bei der bevorzugten Ausführungsform kann dieses Spektrum eine Bandbreite von bis zu 1 GHz oder mehr aufweisen und ist in oder um das K_a-Band positioniert. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass die breitbandige Natur dieses zugewiesenen Spektrums das Liefern riesiger Mengen von Daten in kurzen Zeiträumen ermöglicht. Das System 10 ist derart konfiguriert, dass diese Bandbreite gleichzeitig Anwendungen mit hohen Datenraten, wie z.B. Echtzeit-Video oder höher, und Anwendungen mit niedrigen Datenraten, wie z.B. Sprache, abdeckt. Ferner ist das System 10 derart konfiguriert, dass zahlreiche gleichzeitig stattfindende Kommunikationssessionen oder Verbindungen sowohl bei hohen als auch niedrigen Datenraten auf effiziente Weise durchgeführt werden können. Bei der Benutzung des K_a-Bands wird die stationäre Beziehung zwischen der Basisstation 12 und den Teilnehmereinheiten 14 ausgenutzt.
Das System 10 nutzt die Frequenz- und Zeitdiversity zum gleichzeitigen Abwickeln zahlreicher Verbindungen. Die Frequenzdiversity wird derart genutzt, dass im Nahbereich erfolgende Kommunikationen bei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden, ohne dass Interferenzen auftreten. Vorzugsweise erfolgen die Kommunikationen über die Vorwärts- und Rückkanäle 30 und 32 bei unterschiedlichen Frequenzen, so dass die Vorwärts- und Rückkanäle 30 und 32 gleichzeitig in Betrieb sind, ohne dass wesentliche Overhead-Kommunikationen zum Verwalten bidirektionaler Kommunikationen in einem gemeinsamen Frequenzband erforderlich sind.
Die Zeitdiversity verhindert auch eine Interferenz zwischen gleichzeitig und simultan ablaufenden Kommunikationen. Insbesondere interferieren simultan ablaufende Kommunikationen zwischen unterschiedlichen, auf derselben Frequenz betriebenen Teilnehmereinheiten 14 nicht miteinander, da diese Teilnehmereinheiten 14 an Kommunikationssessionen mit unterschiedlichen, innerhalb von Zeitrahmen zugewiesener Zeitfenstern teilnehmen. Vorzugsweise sind sämtliche Kommunikationen Digital-RF-Kommunikationen. Es können jedoch unterschiedliche Kommunikationssessionen festgelegt werden, um einen Ablauf in unterschiedlichen Modulationsreihenfolgen zu bewirken. Beispielsweise können simultan ablaufende Kommunikationen stattfinden, bei denen entweder 1 (z.B. BPSK), 2 (z.B. QPSK), 3 (z.B. 8-PSK), 4 (z.B. 16-PSK oder 16-QAM) oder mehr Bits pro Einheits-Baud-Intervall übermittelt werden. Die Modulationsreihenfolge und die Zuweisung von Zeitfenstern werden von dem Controller 22 gesteuert, um die Datenraten von Verbindung zu Verbindung und zwischen unterschiedlichen Segmenten von Kommunikationssessionen zu variieren.
2 bis 7 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Funkkommunikationssystems 10, das eine schnelle Synchronisierung einer Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenz mit einer Empfangsfrequenz der Basisstation 12 ermöglicht. Obwohl 2 der Einfachheit halber nur eine Teilnehmereinheit 14 zeigt, kann eine beliebige Anzahl von Teilnehmereinheiten 14 einer Basisstation 12 zugeordnet sein, wie oben beschrieben.
2 zeigt ein Blockschaltbild der Basisstation 12 und der Teilnehmereinheit 14. Ein Basisstations-Referenzoszillator 48 ist in dem Frequenzgenerator 20 enthalten, um eine im wesentlichen stabile Basisstations-Referenzfrequenz zu erzeugen. Insbesondere ist der Oszillator 48 vorzugsweise als kristallgesteuerter Oszillator konfiguriert, der trotz Spannungs- oder Temperaturschwankungen und mit minimalem Phasenrauschen nur mit einer Einzelfrequenz mit minimaler Frequenzdrift von dieser Einzelfrequenz fort oszilliert. Der Frequenzgenerator 20 weist ferner einen Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 50, einen Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 52, einen Übertragungs-Baud-Frequenz-Multiplikator 54 und einen Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 56 auf.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein Ausgang des Oszillators 48 mit einem ersten Eingang jedes Frequenz-Multiplikators 50, 52, 54 und 56 gekoppelt. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Baud-Frequenz-Multiplikatoren 54 und 56 jedoch von einem (nicht gezeigten) weiteren stabilen Referenzoszillator statt dem Oszillator 48 angesteuert werden. Der erste, der zweite, der dritte und der vierte Steuerausgang von dem Controller 22 ist jeweils mit dem zweiten Eingang jedes Frequenz-Multiplikators 50, 52, 54 und 56 gekoppelt.
Jeder Multiplikator 50, 52, 54 und 56 ist zum Erzeugen eines stabilen Oszilliersignal vorgesehen, welches das Produkt eines von dem Controller 22 erzeugten Multiplikanden und einer von dem Referenzoszillator 48 erzeugten Referenzfrequenz ist. Der Multiplikand ist ein im wesentlichen konstanter Wert, der sich vorzugsweise über den Verlauf einer vorgegebenen Signalübertragung nicht verändert. Die stabilen Oszilliersignale weisen ein sehr geringes Phasenrauschen auf, da sie mit der von dem Oszillator 48 erzeugten Referenzfrequenz kohärent sind. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass die Multiplikanden von dem Controller 22 erzeugt werden, und die Multiplikanden können alternativ festprogrammiert sein. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass die Multiplikatoren 50, 52, 54 und 56 derart konfiguriert sind, wie sie zum Synthetisieren der jeweiligen stabilen Oszilliersignale benötigt werden, so dass sie mit dem Referenzoszillator kohärent sind. Entsprechend können die Multiplikanden jede reelle Zahl sein, die entweder größer als, gleich oder kleiner als Eins ist. Selbstverständlich kann, wenn der Referenzoszillator 48 derart konfiguriert ist, dass eines der von den Multiplikatoren 50, 52, 54 und 56 erzeugten stabilen Oszillationssignale eine Frequenz aufweist, die der Frequenz des Referenzoszillators 48 gleich ist, der Frequenz-Multiplikator für dieses stabile Oszillationssignal wegfallen.
Entsprechend erzeugt der Frequenzgenerator 20 vier stabile Oszillationssignale. Das von dem Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 50 erzeugte Signal definiert die Basisstations-Übertragungsfrequenz. Das von dem Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 52 erzeugte Signal definiert die Basisstations-Empfangsfrequenz, bei der eine Demodulierung des Signals des Rückkanals 32 erfolgen kann. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass die Frequenzen der von dem Übertragungs- und dem Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 50 und 52 erzeugten Signale der RF-Trägerfrequenz nicht gleich zu sein braucht, sondern alternativ IF-Frequenzen repräsentieren können, welche anschließend unter Anwendung bekannter Techniken in RF konvertiert werden.
Das von dem Übertragungs-Baud-Frequenz-Multiplikator 54 erzeugte Signal definiert die Übertragungs-Baud-Frequenz für die Basisstation 12, und das von dem Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 56 erzeugte Signal definiert die Empfangs-Baud-Frequenz für die Basisstation 12. Die Baud-Frequenz, oder einfach das Baud, ist der Umkehrwert des Einheits-Intervalls. Während jedes Einheits-Intervalls überträgt das System 10 einen einzelnen Phasenpunkt, der eine Daten-Einheit übermittelt, wobei die Daten-Einheit eine Anzahl von Bits oder Symbolen enthält, die von der Modulationsreihenfolge festgelegt sind. Bei einer BPSK-Modulation wird ein Einzelsymbol pro Einheits-Intervall übertragen, bei einer QPSK-Modulation werden zwei Symbole pro Einheits-Intervall übertragen, bei einer 8-PSK-Modulation werden drei Symbo le pro Einheits-Intervall übertragen, bei einer 16-QAM, 32-QAM und 64-QAM-Modulation werden vier, fünf und sechs Symbole pro Einheits-Intervall übertragen und so weiter.
Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass die Übertragungs- und Empfangs-Baud-Frequenzen wesentlich kleiner sind als die Übertragungs- und Empfangs-Trägerfrequenzen. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen ferner, dass es die vier von dem Frequenzgenerator 20 erzeugten stabilen Oszillationssignale ermöglichen, dass sich die Übertragungs- und Empfangs-Trägerfrequenzen voneinander unterscheiden und dass sich die Übertragungs- und Empfangs-Baud-Frequenzen voneinander unterscheiden. Bei dem System 10 müssen sich die Übertragungs- und Empfangs-Baud-Frequenzen jedoch nicht unterscheiden.
Der Sender 18 weist einen Modulator 58 und einen Aufwärts-Konverter 60 auf. Ein Ausgang des Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikators 50 ist mit einem ersten Eingang des Aufwärts-Konverters 60 gekoppelt. Der Controller 22 weist einen Steuerbus auf, der mit dem Modulator 58 gekoppelt ist und in dem Signal des Vorwärtskanals 30 zu übertragende Daten liefert. Diese Daten können zwecks Steuerung des Systems 10 innerhalb des Controller 22 erzeugt werden oder von dem Eingangs-Datenport 26 erhalten werden. Das stabile Oszillationssignal von dem Übertragungsfrequenz-Baud-Oszillator 54 ist ebenfalls mit dem Modulator 58 gekoppelt, um die Übertragungs-Baud-Frequenz zu definieren. Ein Ausgang des Modulators 58 ist mit einem ersten Eingang des Aufwärts-Konverters 60 gekoppelt. Das stabile Oszillationssignal von dem Übertragungs-Trägerfrequenz-Oszillator 50 ist mit einem zweiten Eingang des Aufwärts-Konverters 60 gekoppelt, um die Basisstations-Übertragungsfrequenz des Vorwärtskanalsignals zu definieren. Ein Ausgang des Aufwärts-Konverters 60 ist mit der Antenne 28 gekoppelt. Selbstverständlich erkennen Fachleute auf dem Sachgebiet, dass der Multiplikator 50 und der Aufwärts-Konverter 60 alternativ derart konfiguriert sein können, dass sie in mehreren Stufen miteinander kooperieren, statt in einer einzelnen Stufe, wie in dem Blockschaltbild aus 2 gezeigt.
Der Aufwärts-Konverter 60 überträgt ein RF-Signal an die Antenne 28, die die von dem Controller 22 zu dem Modulator 58 geleiteten Daten übermittelt. Der Datenteil dieses Signals weist die Übertragungs-Baud-Frequenz auf, und der Trägerteil dieses Signals weist die Basisstations-Übertragungsfrequenz auf. Das Vorwärtskanalsignal wird erzeugt, wenn dieses Signal von der Antenne 28 zu der Teilnehmereinheit 14 gesendet wird.
Der Empfänger 16 der Basisstation 12 weist einen Abwärts-Konverter 62 und einen Demodulator 64 auf. Ein Ausgang des Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikators 52 ist mit dem Abwärts-Konverter 62 gekoppelt, um die Basisstations-Empfangsfrequenz zu definieren. Der Abwärts-Konverter 62 empfängt ebenfalls ein Signal von der Antenne 28. Obwohl in 2 die Basisstation 12 separate Sende- und Empfangsantennen 28 aufweist, erkennen Fachleute auf dem Sachgebiet, dass eine einzelne Antenne bei vielen Anwendungen ausreicht. Ein Ausgang des Abwärts-Konverters 62 ist mit einem ersten Eingang des Demodulators 64 gekoppelt. Ein Ausgang des Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikators 56 ist mit einem zweiten Eingang des Demodulators 64 gekoppelt, um die Empfangs-Baud-Frequenz zu definieren. Wie nachstehend genauer erläutert, wird das Rückkanalsignal in der Teilnehmereinheit 14 vor der Übertragung konfiguriert, damit es im wesentlichen die Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz und die Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz aufweist.
Ein Ausgang des Demodulators 64 ist mit einem Eingang des Controller 22 gekoppelt. In Reaktion auf das von dem Abwärts-Konverter 62 bei der Basisstations-Empfangsfrequenz empfangene Rückkanalsignal extrahiert der Demodulator 64 von dem Rückkanalsignal übermittelte Daten und leitet diese Daten an den Controller 22 weiter. Diese Daten können dann von dem Cont roller 22 für den System-Overhead genutzt oder über den Ausgangs-Datenport 24 weitergeleitet werden.
Der Frequenzgenerator 40 der Teilnehmereinheit 14 weist eine im wesentlichen gleiche Struktur auf wie der Frequenzgenerator 20 der Basisstation 12. Somit ist ein Teilnehmereinheits-Oszillator 66 in dem Frequenzgenerator 40 enthalten, um eine im wesentlichen stabile Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz zu erzeugen. Der Oszillator 66 ist vorzugsweise ein kristallgesteuerter Oszillator, der in Reaktion auf Temperatur- oder Spannungsänderungen nur minimale Schwankungen aufweist. Der Frequenzgenerator 40 weist ferner einen Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 68, einen Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 70, einen Übertragungs-Baud-Frequenz-Multiplikator 72 und einem Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 74 auf.
Jeder Multiplikator 68, 70 72 und 74 ist zum Erzeugen eines stabilen Oszilliersignals vorgesehen, welches das Produkt eines von dem Controller 42 erzeugten Multiplikanden und einer von dem Referenzoszillator 66 erzeugten Referenzfrequenz ist. Die Multiplikatoren 68, 70, 72 und 74 sind derart konfiguriert, wie sie zum Synthetisieren der jeweiligen stabilen Oszilliersignale benötigt werden, und die Multiplikanden können in jeder reellen Zahl vorgesehen sein, die entweder größer als, gleich oder kleiner als Eins ist. Diese Multiplikanden sind vorzugsweise im wesentlichen konstante Werte.
Entsprechend erzeugt der Frequenzgenerator 40 vier stabile Oszillationssignale. Das von dem Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 68 erzeugte Signal definiert die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz. Das von dem Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 70 erzeugte Signal liefert eine grobe oder unpräzise Definition der Teilnehmereinheits-Empfangs-Trägerfrequenz. Das von dem Übertragungs-Baud-Frequenz-Multiplikator 72 erzeugte Signal definiert die Übertragungs-Baud-Frequenz für die Teilnehmereinheit 14, und das von dem Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 74 erzeugte Signal liefert eine grobe oder unpräzise Definition der Empfangs-Baud- Frequenz, die nachstehend als Abtastfrequenz F_S bezeichnet wird, für die Teilnehmereinheit 14. Wie nachstehend genauer erläutert, erfolgen genaue oder präzise Definitionen der Empfangs-Träger- und Baud-Frequenzen während des Demodulationsprozesses, der bei Synchronisierung der Teilnehmereinheit 14 mit dem Vorwärtskanalsignal in der Teilnehmereinheit 14 erfolgt.
In dem Empfänger 36 empfängt ein Abwärts-Konverter 76 das Vorwärtskanalsignal von der Antenne 34. Ein Ausgang des Empfangs-Trägerfrequenz Multiplikators 70 ist mit dem Abwärts-Konverter 76 gekoppelt. Ein Ausgang des Abwärts-Konverters 76 liefert vorzugsweise ein basisbandnahes Signal und ist mit einem ersten Eingang eines Demodulators 78 gekoppelt, und ein Ausgang des Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikators 74 ist mit einem zweiten Eingang des Demodulators 78 gekoppelt. Dieses basisbandnahe Signal wird aufgrund der Differenz zwischen der Trägerfrequenz des Vorwärtskanals 30 und der von dem Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 70 erzeugten Frequenz frequenzmäßig vom Basisband verschoben. Selbstverständlich kann der Abwärts-Konverter 76 einen zweistufigen Prozess anwenden, bei dem zuerst eine Abwärtskonvertierung auf eine IF-Frequenz vor der Erzeugung des basisbandnahen Signals erfolgt.
Der Demodulator 78 extrahiert und liefert die von dem Vorwärtskanal 30 übermittelten digitalen Daten und liefert Steuersignale über einen Daten- und Steuerbus an den Controller 42. Die Steuersignale enthalten die oben beschriebenen Kohärenzsignale, die in Reaktion auf die Synchronisierung der Teilnehmereinheit 14 mit dem Vorwärtskanalsignal festgelegt werden. Ähnlich werden Steuersignale über diesen Steuer- und Datenbus von dem Controller 42 an den Demodulator 78 geliefert. Der Demodulator 78 wird nachstehend anhand von 4 genauer beschrieben.
In dem Sender 38 werden über den Rückkanal 32 zu übertragende Daten von dem Controller 42 zu einem ersten Eingang eines Modulators 80 geliefert. Diese Daten können den Controller 42 von dem Eingangs-Datenport 44 aus durchlaufen oder zwecks Steuerung des System 10 in dem Controller 42 erzeugt werden. Eine Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz wird von einem von einem Ausgang des Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Multiplikators 72 kommenden Taktsignal festgelegt, das zu einem zweiten Eingang des Modulators 80 geliefert wird. Der Modulator 80 erzeugt ein neues Phasenpunktdatum pro Einheits-Intervall, wobei das Einheits-Intervall von der Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz definiert ist. Fachleute auf dem Sachgebiet der digitalen Kommunikation erkennen, dass die Phasenpunktdaten vorzugsweise als digitale Quadratursignale konfiguriert sind.
Der Phasenpunktdatenstrom wird zu einem Digitalimpulsformer 82 geleitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform filtert der Impulsformer 82 die Phasenpunktdaten unter Anwendung einer geeigneten Filterfunktion, wie z.B. der bekannten Nyquist-Wurzel-Funktion, aus, um den Phasenpunkt jedes Einheits-Intervalls zeitlich zu verteilen, so dass der Rückkanal 32 eine bevorzugt schmale Bandbreite aufweist.
Ein Ausgang des Impulsformers 82 liefert ein digitales Quadratursignal, das impulsgeformte Phasenpunktdaten repräsentiert, die zu einem ersten Eingang eines digitalen Interpolators (NTRP) 84 geleitet werden. Ein zweiter Eingang des Interpolators 84 empfängt Steuersignale von dem Controller 42. Der Interpolator 84 ist zum selektiven Verzögern der impulsgeformten Phasenpunktdaten um ein von den von dem Controller 42 kommenden Steuerdaten festgelegtes Maß vorgesehen.
Ein Ausgang des Interpolators 84 liefert ein digitales Quadratursignal, das zu einem ersten Eingang eines Aufwärts-Konverters 86 geliefert wird. Ein zweiter Eingang des Aufwärts-Konverters 86 empfängt das Übertragungs-Trägerfrequenz-Signal von dem Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 68. Der Aufwärts-Konverter 86 konvertiert das digitale Quadratursignal von dem Interpolator 84 in ein analoges Signal, das zur Er zeugung eines RF-Rückkanalsignals mit dem Trägersignal gemischt wird. Selbstverständlich kann der Aufwärts-Konverter 86 einen zweistufigen Prozess anwenden, bei dem zuerst eine Aufwärtskonvertierung auf IF-Frequenz und dann auf die endgültige RF-Trägerfrequenz erfolgt. Das RF-Rückkanalsignal wird von der Antenne 34 gesendet. In 2 weist die Teilnehmereinheit 14 zwar getrennte Sende- und Empfangsantennen 34 auf, Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen jedoch, dass für viele Anwendungen eine einzelne Antenne ausreichen kann.
Eine beispielhafte zeitliche Beziehung zwischen dem Vorwärtskanalsignal von der Basisstation 12 und dem Rückkanalsignal von unterschiedlichen Teilnehmereinheiten 14 ist in 3 gezeigt. Gemäß 2-3 überträgt die Basisstation 12 ein kontinuierliches Signals des Vorwärtskanals 30 zu einer Gruppe von Teilnehmereinheiten 14 und überträgt jede Teilnehmereinheit 14 kurze Bursts des Rückkanals 32 gemäß dem ihr zugewiesenen Zeitfenster 88. Sobald eine Teilnehmereinheit 14 ihre Übertragung beendet hat, kann eine andere Teilnehmereinheit 14 mit der Übertragung beginnen.
Die genauen Frequenzen der Referenzfrequenzsignale von den Teilnehmereinheits-Oszillatoren 66 schwanken in beträchtlichem Maße zwischen den unterschiedlichen Teilnehmereinheiten 14. Diese Frequenzschwankungen zwischen den Teilnehmereinheiten 14 werden typischerweise von unterschiedlichen Oszillatoren 66 hervorgerufen. Vorzugsweise werden kostengünstige Oszillatoren in den Teilnehmereinheiten 14 verwendet. Solche kostengünstigen Oszillatoren können eine unzureichende Genauigkeit und eine Frequenzdrift aufweisen. Ferner kann von Temperaturschwankungen und einer Lebensdauerbeeinträchtigung von Komponenten eine zusätzliche langfristige Drift verursacht werden.
Die Charakteristiken des Vorwärtskanals 30 der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen ein kontinuierliches Senden der Basisstation 12 an die Teilnehmereinheiten 14. Obwohl ein kontinuierli ches Senden über den Vorwärtskanal 30 nicht erforderlich ist, übersteigt bei der bevorzugten Ausführungsform die Periode des Signals des Vorwärtskanals 30 in beträchtlichem Maße die Periode eines einzelnen Burst des Rückkanals 32.
Herkömmliche Synchronisiertechniken erfordern Overhead-Bearbeitungszeit für den Basisstations-Demodulator 64 (2), um die Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenz des Rückkanals 32 zu "verriegeln". Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis niedrig ist, oder wenn übermäßige Schwankungen zwischen der Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenz und der Basisstations-Empfangsfrequenz auftreten, steht die zum Synchronisieren verwendete Overhead-Zeit nicht mehr zum Übermitteln von Teilnehmereinheits-Daten zur Verfügung. Die Basisstations-Empfangsfrequenz kann als Frequenz verstanden werden, bei der Signale von dem Rückkanal 32 demoduliert werden können, ohne dass zuerst eine beträchtliche Frequenzsynchronisierung erforderlich ist. Da der Rückkanal 32 konstant und häufig zwischen verschiedenen Teilnehmereinheiten 14 umgeschaltet wird, wird die Synchronisierzeit vorzugsweise auf einem Minimum gehalten, um das zugewiesene Spektrum auf effiziente Weise zu nutzen. Vorzugsweise wird die Basisstation 12 bei Initiierung eines neuen Zeitfensters 88 so schnell wie möglich mit einer anderen Teilnehmereinheit 14 synchronisiert.
Bei Anwendung herkömmlicher Techniken zum Synchronisierung von Phasenregelkreisen ist es nicht möglich, eine schnelle Synchronisierung am Basisstations-Demodulator 64 zu versuchen, da die Signalcharakteristiken aufgrund der inhärenten Natur von Burst-Modus-Signalcharakteristiken zu unsicher sind, um akkurate Frequenzschätzungen anhand kleiner Abtastgrößen zu ermöglichen. Mit anderen Worten: die kurzen Bursts übermitteln nicht genug Informationen zum Auflösen der Unsicherheiten des Empfangssignals und anschließenden Liefern einer beträchtlichen Menge an Benutzerdaten. Herkömmliche kohärente Demodulationstechniken machen beträchtliche Abtastgrößen erforderlich, die durch Anhören der Empfangssignale über einen unerwünscht langen Zeitraum erhalten werden, bevor nützliche Daten extrahiert werden können. Bestimmte Demodulationstechniken können eine schnelle Synchronisierung ermöglichen, jedoch nur zum Preis eines Penalty in Form eines Signal-Rausch-Verhältnisses von bis zu 3 dB für ein vorgegebenes Empfangssignal.
Generell liefert das System 10 bestimmte Daten an die Teilnehmereinheiten 14, die es den Teilnehmereinheiten 14 ermöglichen, ihre Sendefrequenzen derart einzustellen, dass die von unterschiedlichen Teilnehmereinheiten 14 kommenden und von der Basisstation 12 empfangenen Signale des Rückkanals 32 bereits mit dem Basisstations-Demodulator 64 synchronisiert sind. Somit braucht die Basisstation 12 kein wesentlichen zeitaufwendigen Frequenzsynchronisieraufgaben durchzuführen.
4 zeigt ein Blockschaltbild des Demodulators 78 in dem Empfänger 36 jeder Teilnehmereinheit 14. Der Demodulator 78 weist einen Phasenkomparator 90, ein Schleifenfilter 92, einen numerisch gesteuerten Oszillator (NCO) 94 und einen Datendetektor 96 auf. Der Ausgang des Abwärts-Konverters 76 ist mit einem ersten Eingang des Phasenkomparators 90 verbunden. Der Ausgang des NCO 94 ist mit einem zweiten Eingang des Phasenkomparators 90 verbunden. Der Ausgang des Phasenkomparators 90 ist mit einem Eingang des Datendetektors 96 und einem Eingang des Schleifenfilters 92 gekoppelt. Ein Ausgang des Schleifenfilters 92 bildet einen der Kohärenz-Steuersignalausgänge des Demodulators 78, wie oben beschrieben. Der Ausgang des Schleifenfilters 92 ist ferner mit einem Eingang des NCO 94 verbunden.
Der Phasenkomparator 90, das Schleifenfilter 92 und der NCO 94 bilden einen Phasenregelkreis 98, der für Fachleute auf dem Gebiet digitaler Demodulatoren eine bekannte Schaltung ist und zum Erzielen einer spektralen Kohärenz mit einem Empfangssignal sinnvoll ist. Obwohl der Einfachheit halber ein einzelner Ausgang des Abwärts-Konverters 76 gezeigt ist, arbeitet der Phasenregelkreis 98 bei der bevorzugten Ausführungsform in Quadratur. Wie nachstehend genauer erläutert, synchronisiert der Phasenregelkreis 98 den Demodulator 78 mit der Basisstations-Übertragungsfrequenz des Vorwärtskanals 30. Die daraus resultierende Teilnehmereinheits-Empfangsfrequenz, die der Basisstations-Übertragungsfrequenz nach der Synchronisierung genau gleich ist, ist die Summe der von dem Multiplikator 70 (2) definierten groben Trägerfrequenz und der Frequenz eines von dem NCO 94 erzeugten Signals. Die Frequenz des von dem NCO 94 erzeugten Signals ist durch das von dem Schleifenfilter 92 ausgegebene Steuersignal gekennzeichnet. Dieses Steuersignal wird hier als Beta-Fein (β_f) bezeichnet, und es dient als eines der von dem Demodulator 78 zu dem Controller 42 gelieferten Kohärenzsignale.
Wenn der Phasenregelkreis 98 mit der Basisstations-Übertragungsfrequenz des Vorwärtskanals 30 verriegelt ist, ist das von dem Phasenkomparator 90 ausgegebene Signal ein Basisbandsignal. Das Basisbandsignal wird an einem Analog-Digital- (A/D-) Konverter 100 des Datendetektors 96 abgetastet. Die von dem Multiplikator 74 erzeugte Abtastfrequenz F_S wird an einen Takteingang des A/D 100 und einen Takteingang eines NCO 102 geliefert. Diese stabile Frequenz ist vorzugsweise etwas größer (z.B. 1,1–1,6-mal) als die erwartete Baud-Rate, die der Vorwärtskanal 30 aufweist.
Ein Ausgang des A/D 100 ist mit einen Dateneingang eines Interpolators 104 gekoppelt, und ein Steuereingang des Interpolators 104 wird von einem Ausgang des NCO 102 angesteuert. Ein Ausgang des Interpolators (NTRP) 104 ist mit einem Eingang einer Entscheidungs- (DCSN-) Schaltung 106 gekoppelt. Ein Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 liefert dem Controller 42 Entscheidungen über die über den Vorwärtskanal 30 übertragenen Daten. Erste und zweite Eingänge eines Timing-Fehler-Detektors 108 sind mit dem Eingang und Ausgang der Entscheidungsschaltung 106 gekoppelt, und ein Ausgang des Timing-Fehler-Detektors 108 ist mit einem Eingang eines Schleifenfilters 110 gekoppelt. Ein Ausgang des Schleifenfilters 110 ist mit einem Steuereingang des NCO 102 gekoppelt und liefert Daten, die proportional zu der Frequenz eines von dem NCO 102 erzeugten Baud-Taktsignals sind.
Der Interpolator 104, die Entscheidungsschaltung 106, der Timing-Fehler-Detektor 108, das Schleifenfilter 110 und der NCO 102 bilden zusammen einen Phasenregelkreis 112. Vorzugsweise sind sämtliche Komponenten in dem Phasenregelkreis 112 digitale Komponenten. Der Phasenregelkreis 112 synchronisiert den. Demodulator 78 mit der Übertragungs-Baud-Frequenz des Vorwärtskanals 30. Das Ausgangssignal des NCO 102 repräsentiert das Verhältnis der Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz, wie von dem Interpolator 104 festgelegt und hier als F₁ bezeichnet, zu der Abtastfrequenz F_S (d.h. F₁/F_S). Dieses Ausgangssignal ist durch das von dem Schleifenfilter 110 ausgegebene Steuersignal gekennzeichnet. Dieses Steuersignal wird hier als Beta-Fein-Apostroph (β_f) bezeichnet und dient als weiteres der von dem Demodulator 78 an den Controller 42 gelieferten Kohärenzsignale. Die Verwendung der Kohärenzsignale β_f und β_f' zum Bewirken, dass die Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenzen a priori mit den Empfangsfrequenzen der Basisstation 12 synchronisiert werden, wird nachstehend anhand von 6 beschrieben.
5 zeigt ein Schaubild mit Aufgaben, die von der Basisstation 12 ausgeführt werden, um eine Spektral-Synchronisierung des Demodulators 64 (2) mit dem Rückkanal 32 von den Teilnehmereinheiten 14 zu erreichen. Vor der Ausführung einer Übertragungs- oder Empfangsoperation führt die Basisstation 12 eine Anfangsaufgabe 114 durch. Die Aufgabe 114 berechnet zwei Konstantwerte Alpha (α) und Eta (η) zur Verwendung als Trägerfrequenz-Multiplikanden und zwei Konstantwerte Alpha-Apostroph (α') und Eta-Apostroph (η') zur Verwendung als Baud-Frequenz-Multiplikanden. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden die Apostrophe (') weggelassen, um Träger-Multiplikanden anzuzeigen und um Baud- und Träger-Multiplikanden gemeinsam anzuzeigen.
Der Wert α wird an den Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 50 angelegt, um die Übertragungs-Trägerfrequenz des Vorwärtskanals 30 zu definieren. Der Wert η wird an den Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 52 angelegt, um die Trägerfrequenz zu definieren, bei der der Rückkanal 32 demoduliert werden kann, ohne dass zuerst eine wesentliche Frequenzsynchronisierung durchgeführt werden muss. Diese Frequenz kann als die Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz angesehen werden. Der Wert α' wird an den Übertragungs-Baud-Frequenz-Multiplikator 54 angelegt, um die Übertragungs-Baud-Frequenz des Vorwärtskanals 30 zu definieren. Der Wert η' wird an den Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 56 angelegt, um die Frequenz zu definieren, bei der die Signale des Rückkanals 32 demoduliert werden können, ohne dass zuerst eine wesentliche Baud-Frequenzsynchronisierung durchgeführt werden muss. Diese Frequenz kann als die Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz angesehen werden.
Nach dem Berechnen und Anlegen von α, η, α' und η' führt der Controller 22 der Basisstation eine Aufgabe 116 durch, um Frequenzeinstellkonstanten zusammen mit anderen für die Teilnehmereinheiten 14 bestimmten Daten über den Vorwärtskanal 30 zu übertragen. Die Frequenzeinstellkonstanten weisen bei der bevorzugten Ausführungsform sowohl α als auch η zu Trägerfrequenz-Einstellzwecken auf und weisen sowohl α' als auch η' zu Baud-Frequenz-Einstellzwecken auf. Der Controller 22 sendet einen Digitaldatenstrom, der zusätzlich zu den Frequenzeinstellkonstanten für die Teilnehmereinheiten 14 bestimmte Daten enthält. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform α, η, α' und η' während der Aufgabe 116 übertragen werden, können bei anderen Ausführungsformen andere auf α und η basierende Frequenzkonstanten zu Trägerfrequenz-Einstellzwecken übertragen werden und auf α' und η' basierende Frequenzkonstanten zu Baud-Frequenz-Einstellzwecken übertragen werden. Diese anderen Konstanten können ein Verhältnis der α- und η-Werte oder andere Funktionen der α- und η-Werte sein.
Bei der Rückkanal-Empfangsoperation führt der Controller 22 der Basisstation eine Empfangs-Synchronisier-Aufgabe 118 durch. Der Demodulator 64 ist bereits frequenzsynchronisiert, und zwar zum größten Teil mit dem Rückkanal 32 am Anfang jedes Rückkanal-Zeitfensters 88 (siehe 4), und es gehen keine Daten verloren. Der Rückkanal 32 ist jedoch am Anfang des Rückkanals-Zeitfensters 88 nicht notwendigerweise phasensynchronisiert. Eine Blockdemodulation oder ein im wesentlichen gleiches Konzept, das Fachleuten auf dem Sachgebiet bekannt ist, kann zum Erreichen einer Phasensynchronisierung am Demodulator 64 ohne Datenverlust angewendet werden.
Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass viele andere Aufgaben von dem Controller 22 ausgeführt werden, wie von den Ellipsen in 5 angezeigt. Solche Aufgaben sind für die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht relevant.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm von Aufgaben, die die Teilnehmereinheit 14 durchführt, so dass ihr Übertragungssignal des Rückkanals 32a priori mit dem Basisstations-Demodulator 64 frequenzsynchronisiert ist. Eine Anfangsaufgabe 120 für den Controller 42 der Teilnehmereinheit liefert eine grobe Trägerfrequenzkonstante β_c zu dem Empfangs-Trägerfrequenz-Multiplikator 70 (2) und eine grobe Baud-Frequenzkonstante β_c' zu dem Empfangs-Baud-Frequenz-Multiplikator 74 (2).
Die grobe Trägerkonstante β_c wird in Reaktion auf die erwartete Trägerfrequenz des Vorwärtskanals 30 und die Frequenz des Referenzoszillators 66 bestimmt. Die Teilnehmereinheit 14 konvertiert unter Anwendung der Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz des Oszillators 66 multipliziert mit der Konstante β_c das Signal des Vorwärtskanals 30 in ein basisbandnahes Signal. Die Teilnehmereinheit 14 hat nun eine extrem grobe Synchronisierung mit dem Vorwärtskanal 30 erzielt. Die Frequenzdifferenz zwischen dem Produkt aus Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz mal β_c und dem tatsächlich empfangenen Signal des Vorwärtskanals 30 wird hier als "Offset-"Frequenz oder "Frequenzfehlerkonstante" bezeichnet.
Wie in Aufgabe 122 angegeben, wird der Demodulator 78 mit der basisbandnahen Form des Signals des Vorwärtskanals 30 synchronisiert. Wenn sich der Demodulator 78 mit der Trägerfrequenz des Signals des Vorwärtskanal 30 verriegelt oder mit dieser synchronisiert wird, gilt die folgende Gleichung: αf_bs= βf_sref, wobei f_bs die Basisstations-Referenzfrequenz und f_sref die Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz ist. Mit anderen Worten: das Produkt aus α mal der Frequenz (f_bs) des Basisstations-Referenzoszillators 48 ist gleich dem Produkt aus β mal der Frequenz (f_sref) des Teilnehmereinheits-Referenzoszillators 66. Der Phasenregelkreis 98 des Demodulators 78 (4) bestimmt den Wert der Offset-Frequenz einfach dadurch, dass er sich mit dem basisbandnahen Signal des Vorwärtskanals 30 verriegelt. Der von dem Schleifenfilter 92 erzeugte Konstantwert β_f kennzeichnet dieses Offset und wird in Aufgabe 124 an den Controller 42 gesendet.
Ähnlich wird die grobe Baud-Konstante β_c' in Reaktion auf die erwartete Baud-Frequenz des Signals des Vorwärtskanals 30 und die Frequenz des Referenzoszillators 66 bestimmt. Die Teilnehmereinheit 14 tastet den Vorwärtskanal 30 mit einer Abtastrate F_S gleich der Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz des Oszillators 66 multipliziert mit der Konstante β_c' ab. Wie oben beschrieben, ist diese Abtastrate vorzugsweise geringfügig größer als die erwartete Baud-Rate. Wie ferner in Aufgabe 122 angegeben, wird der Demodulator 78 mit der über-abgetasten Form des Signals des Vorwärtskanals 30 synchronisiert. Wenn sich der Demodulator 78 mit der Baud-Frequenz F₁ des Signals des Vorwärtskanals 30 verriegelt oder mit dieser synchronisiert wird, gilt folgende Gleichung: α'f_bs = β'f_sref. Mit anderen Worten: das Produkt aus α' mal der Frequenz (f_b _s) des Basisstations-Referenzoszillators 48 ist gleich dem Produkt aus β' mal der Frequenz (f_sref) des Teilnehmereinheits-Referenzoszillators 66. Der Phasenregelkreis 112 des Demodulators 78 (4) bestimmt den Wert F₁/F_S, der bei Multiplikation mit der Abtastfrequenz F_S der Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz gleich ist, mit der der Modulator 78 synchronisiert worden ist. Der von dem Schleifenfilter 110 erzeugte Konstantwert β'_f kennzeichnet dieses Verhältnis, das in Aufgabe 124 ebenfalls an den Controller 42 gesendet wird.
Die Teilnehmereinheits-Träger-Konstante β ist gleich der Summe aus β_c und β_f oder β = β_c + β_f. Ein Momentanwert von β_f oder β kann ohne Filterung jedoch zu fehleranfällig sein. Entsprechend werden von dem Controller 42 im Schritt 126 eine digitale Filterung und/oder statistische Mittelung von β_f durchgeführt.
Ähnlich ist die Teilnehmereinheits-Baud-Konstante β' gleich dem Produkt aus β_c' und β_f' oder β' = (β_c')(β_f'). Während β_c' ein Konstantwert ist, wird β_f durch die Operation des Phasenregelkreises 112 kontinuierlich eingestellt, um sowohl Phasen- als auch Frequenzfehler zwischen dem Kreis 112 und dem Vorwärtskanal 30 aufzuspüren. Entsprechend werden von dem Controller 42 im Schritt 126 auch eine digitale Filterung und/oder statistische Mittelung von β_f durchgeführt. Durch diese zusätzliche Filterung wird der Phasengehalt von β_f entfernt, wobei gleichzeitig eine stabile Darstellung des Frequenzgehalts erzeugt wird.
Wenn eine Synchronisierung der Trägerfrequenz und der Baud-Frequenz erfolgt, kann der Teilnehmereinheits-Demodulator 78 erfolgreich Daten aus dem von der Basisstation 12 über die Vorwärtskanal 30 übertragenen Digitaldatenstrom extrahieren. Die Daten von dem Demodulator 78 werden zu Verarbeitungszwecken an den Controller 42 geliefert. Der Digitaldatenstrom enthält Overhead-Kanal-Informationen, wie z.B. Verbindungsaufbauparameter, Modulationsreihenfolge, Zuweisungen von Zeitfensterblöcken und Timing-Offsets sowie Daten, die die Mitteilung der Teilnehmereinheit und die oben beschriebenen Frequenzeinstellkonstanten enthalten.
Bei Aufgabe 128 werden die Frequenzeinstellkonstanten α, η, α' und η' von dem Demodulator 78 aus dem ankommenden Digitaldatenstrom extrahiert und zusammen mit anderen über den Vorwärtskanal 30 übermittelten Daten zu dem Controller 42 geliefert. Der Controller 42 berechnet dann bei Aufgabe 130 den Teilnehmereinheits-Empfangs-Trägerfrequenzwert β unter Verwendung der Werte β_f und β_c und den Empfangs-Baud-Frequenzwert β' unter Verwendung von β_f' und β_c'.
Wenn der Controller 42 der Teilnehmereinheit die α- und η-Werte empfangen und die β-Werte berechnet hat, führt er die Aufgabe 132 aus, bei der er die Frequenzkonstantenwerte Gamma (γ) und Gamma-Apostroph (γ') berechnet. Zum Sicherstellen einer wesentlichen Übereinstimmung der Teilnehmer-Übertragungs-Trägerfrequenz mit der Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz sollte γ gleich dem Produkt aus dem Verhältnis von β zu α multipliziert mit η oder γ = βη/α sein. Ähnlich sollte zur Sicherstellung einer wesentlichen Übereinstimmung der Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz mit der Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz γ' gleich dem Produkt aus dem Verhältnis von β' zu α' multipliziert mit η' oder γ' = β'η'/α' sein.
Bei der Aufgabe 134 liefert der Controller 42 jeweils γ und γ' zu den Multiplikatoren 68 und 72, so dass die Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz mit γ und γ' multipliziert wird, um die Träger- und Baud-Frequenzen zu erreichen, mit der der Basisstations-Demodulator 64 bereits synchronisiert ist.
Bei Aufgabe 136 liefert der Controller 42 Daten, die der Sender 38 auf das Trägersignal moduliert. Das Trägersignal "transportiert" Informationen, wenn es moduliert ist. Das Teilnehmereinheits-Trägersignal wird von dem Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 68 geliefert. Bei Aufgabe 138 wird das Ausgangssignal des Senders 38 als Signal des Rückkanals 32 von der Antenne 34 übertragen. Wenn die Daten für das aktuelle Zeitfenster 88 an die Basisstation 12 übertragen sind, endet die Übertragungsoperation 138.
Bei Aufgabe 134 kann, da der Wert γ, der die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz steuert, proportional sowohl zu β als auch η, jedoch umgekehrt proportional nur zu α ist, γ einen hohen Wert aufweisen.
Bei einer Ausführungsform kann γ Werte von mehreren Tausend aufweisen. Entsprechend wird der Übertragungs-Trägerfrequenz-Multiplikator 68 derart implementiert, dass die Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz akkurat mit diesem hohen Wert von γ multipliziert werden kann, ohne dass ein zu großes Maß an Phasenrauschen auftritt. Eine bevorzugte Implementierung des Multiplikators 68 ist in dem Blockschaltbild aus 7 gezeigt.
7 zeigt den Multiplikator 68 aufgeteilt in einen Digitalkomponentenabschnitt 140 und einen Analogkomponentenabschnitt 142. Der Digitalabschnitt 140 weist einen Vollkomplex-Direkt-Digital-Synthesizer 143 auf, der ein komplexes Oszilliersignal mit einer von einem digitalen Eingangssignal, das von dem Controller 42 kommt, gesteuerten Frequenz digital synthetisiert. Der Synthesizer 143 und ein Analog-Synthesizer 144 in dem Analogkomponentenabschnitt 142 können jeweils von der Referenzfrequenz des Oszillators 66 oder mit dieser Referenzfrequenz kohärenten Signalen angesteuert werden.
Vorzugsweise ist der Synthesizer 143 zum Arbeiten über einen relativ kleinen Frequenzbereich und eine relativ kleine Frequenzstufengröße vorgesehen. Beispielsweise kann der Synthesizer 143 zum Arbeiten über einen Bereich von 0–1 MHz in Schritten von 1 Hz oder weniger vorgesehen sein. Ein Ausgang des Synthesizer 143 ist mit einer Vollkomplex-Digital-Multiplizierschaltung 146 gekoppelt, die zusätzlich zu modulierende Daten von dem Interpolator 84 empfängt. Der Multiplikator 146 und der Synthesizer 143 bewirken, dass Daten digital zu einer digitalen "Zwischen"frequenz moduliert werden, die als komplexer Digitaldatenstrom ausgedrückt wird.
Das Komplex-Digitaldatenstrom-Ausgangssignals des digitalen Multiplikators 146 wird zu dem analogen Komponentenabschnitt 142 des Multiplikators 68 geliefert. Insbesondere wird der Datenstrom zu einem Eingang eines Digital/Analog-Konverters (DAC) 148 geliefert, in dem er in ein analoges IF-Signal konvertiert wird. Das analoge IF-Signal und ein Frequenz-Referenz signal von dem analogen Synthesizer 144 werden zu einem analogen Mischer 150 der Aufwärts-Konvertierschaltung 86 geliefert.
Vorzugsweise ist der analoge Synthesizer 144 im Gegensatz zu dem digitalen Synthesizer 143 zum Arbeiten über einen relativ großen Frequenzbereich und eine relativ große Frequenzstufengröße vorgesehen. Beispielsweise kann der Synthesizer 144 zum Arbeiten über einen Bereich von 0–1 GHz in Schritten von 0,9 MHz vorgesehen sein. Die genaue Arbeitsfrequenz, die mit einer von der Frequenzstufengröße des Synthesizer 144 bestimmten Genauigkeit angezeigt wird, wird von den vom Controller 42 gelieferten Daten festgelegt.
Entsprechend wendet der Multiplikator 68 einen zweistufigen digitalen und analogen Synthetisierprozess an, um die Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz des Oszillators 66 mit dem Wert von γ zu multiplizieren. Ein niedrigstwertiger Teil von γ wird zu dem digitalen Synthesizer 143 geliefert und steuert die Frequenz des von diesem erzeugten Signals. Ein höchstwertiger Teil von γ wird zu dem analogen Synthesizer 144 geliefert und steuert die Frequenz des von diesem erzeugten Signals. Das Ergebnis repräsentiert die Summe dieser beiden Frequenzen. Im wesentlichen tritt aufgrund der kleinen Stufengröße des Synthesizer 143 und seiner digitalen Implementierung kein Phasenrauschen in Zusammenhang mit dem digitalen Zwischenfrequenz-Datenstrom auf. In Zusammenhang mit dem von den analogen Synthesizer 144 erzeugten Oszillationssignal tritt nur ein sehr geringes Phasenrauschen auf, da das Signal zwar über einen großen Bereich schwanken kann, der Synthesizer 144 jedoch eine hohe Stufengröße aufweist. Die hohe Stufengröße ermöglicht die Anwendung eines höherfrequenten Referenzsignals durch den analogen Synthesizer 144, was zu reduziertem Phasenrauschen führt.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Erzielen einer schnellen Frequenzsynchronisierung in einem Kommunikationssys tem schafft. Die Rückkanäle sind zeitlich und spektral mit den Vorwärtskanälen kohärent, um Overhead-Kommunikationen zu reduzieren. Die Rückkanäle senden bei Träger- und Baud-Frequenz, mit der der Basisstations-Demodulator bereits frequenzsynchronisiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist oben anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen jedoch, dass Änderungen und Modifikationen an diesen bevorzugten Ausführungsformen durchgeführt werden können, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Fachleute auf dem Sachgebiet erkennen, dass bei an den Basisstationen und den Teilnehmereinheiten durchgeführten Prozessen Aufgaben anders klassifiziert werden und aufeinanderfolgen können als hier beschrieben, wobei äquivalente Ergebnisse erzielt werden. Diese und weitere Änderungen und Modifikationen, die für Fachleute auf dem Sachgebiet offensichtlich sind, fallen in den Umfang der vorliegenden Erfindung.

Claims

Verfahren zur schnellen Frequenzsynchronisierung eines Rückkanalsignals mit einer Basisstations-Empfangsfrequenz, wobei eine Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz proportional zu η'-mal einer Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei η' ein erster Wert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Übertragen (116) eines Vorwärtskanalsignals von einer Basisstation (12), wobei das Vorwärtskanalsignal eine Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist, die proportional zu α'-mal der Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei α' ein zweiter Wert ist; Berechnen (132) eines Baud-Frequenz-Multiplikanden, welcher proportional zu η' und umgekehrt proportional zu α' ist, an einer Teilnehmereinheit (14); Erzeugen (134) eines Baud-Taktsignals, das in Reaktion auf den Baud-Frequenz-Multiplikanden bei der Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz oszilliert; und Übertragen (138) des Rückkanalsignals von der Teilnehmereinheit (14), wobei das Rückkanalsignal die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem: eine Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz proportional zu η-mal einer Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei η ein dritter Wert ist; eine Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz proportional zu α-mal der Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei α ein vierter Wert ist; das Vorwärtskanalsignal die Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist; das Verfahren ferner den Schritt des Berechnens (132) eines Trägerfrequenz-Multiplikanden, welcher proportional zu η und umgekehrt proportional zu α ist, an der Teilnehmereinheit (14) umfasst; wobei das Verfahren ferner den Schritt des Erzeugens (134) einer Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz in Reaktion auf den Trägerfrequenz-Multiplikanden umfasst; und das Rückkanalsignal die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit folgenden Schritten: Konfigurieren (120) des Vorwärtskanalsignals zum Übermitteln von Frequenzeinstelldaten, die auf die Basisstations-Empfangsfrequenz und die Basisstations-Übertragungsfrequenz ansprechen; und Extrahieren (128) der Frequenzeinstelldaten aus dem Vorwärtskanalsignal vor dem Berechnungsschritt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem: bei dem Vorwärtskanal-Übertragungsschritt (116) das Vorwärtskanalsignal kontinuierlich über eine erste vorbestimmte Dauer übertragen wird; und bei dem Rückkanal-Übertragungsschritt (138) das Rückkanalsignal kontinuierlich über eine zweite vorbestimmte Dauer übertragen wird, wobei die zweite vorbestimmte Dauer kürzer ist als die erste vorbestimmte Dauer.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Teilnehmereinheits-Empfangsfrequenz und die Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenz jeweils auf eine Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz ansprechen.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner mit dem Schritt des Synchronisierens (122) der Teilnehmereinheits-Empfangsfrequenz mit der Basisstations-Übertragungsfrequenz.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem: die Teilnehmereinheits-Empfangs-Baud-Frequenz proportional zu β'-mal der Teilnehmereinheits-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei β' ein dritter Wert ist; und der Berechnungsschritt (132) den Schritt umfasst, bei dem der Multiplikand proportional zu β' gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 5 mit Rückbezug auf Anspruch 2, bei dem: die Teilnehmereinheits-Empfangs-Trägerfrequenz proportional zu β-mal der Teilnehmereinheits-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei β ein dritter Wert ist; und der Berechnungsschritt (132) den Schritt umfasst, bei dem der Träger-Multiplikand proportional zu β gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Erzeugungsschritt (134) den Schritt des Multiplizierens der Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz mit dem Multiplikanden umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Multiplizierschritt folgende Schritte umfasst: Synthetisieren eines ersten Signals bei einer in Reaktion auf einen ersten Teil des Multiplikanden bestimmten ersten Frequenz, die in ersten Frequenzschritten über einen ersten Frequenzeinstellbereich einstellbar ist; und Produzieren eines zweiten Signals bei einer in Reaktion auf die Frequenz des ersten Signals und einen zweiten Teil des Multiplikanden bestimmten zweiten Frequenz, die in zweiten Frequenzschritten, welche größer sind als die ersten Frequenzschritte, über einen zweiten Frequenzeinstellbereich, welcher größer ist als der erste Frequenzeinstellbereich, einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 10 mit Rückbezug auf Anspruch 8, bei dem: der Synthetisierschritt in digitalen Komponenten (143) durchgeführt wird; und der Produzierschritt in analogen Komponenten (144) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Basisstation (12) und die Teilnehmereinheit (14) im wesentlichen relativ zueinander stationär sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem: die Teilnehmereinheit (14) eine von mehreren Teilnehmereinheiten (14) ist; jede der mehreren Teilnehmereinheiten (14) die Berechnungs- (132), Erzeugungs- (134) und Übertragungs- (138) Schritte durchführt; bei dem an jeder der mehreren Teilnehmereinheiten (14) durchgeführten Berechnungsschritt (132) Frequenz-Multiplikanden berechnet werden, die bei jeder der mehreren Teilnehmereinheiten (14) unterschiedlich sind; und bei dem an jeder der mehreren Teilnehmereinheiten (14) durchgeführten Erzeugungsschritt (134) im wesentlichen gleiche Teilnehmereinheits-Übertragungsfrequenzen erzeugt werden.
RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit für ein RF-Digital-Kommunikationssystem (10), bei dem eine Basisstation (12) eine schnelle Synchronisierung eines Rückkanalsignals mit einer Basisstations-Empfangsfrequenz durchführt, wobei eine Basisstations-Empfangs-Baud-Frequenz proportional zu η'- (Eta-Apostroph) mal einer Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei η' ein erster Wert ist, und die Basisstation (12) ein Vorwärtskanalsignal überträgt, das eine Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist, die proportional zu α'- (Alpha-Apostroph) mal der Basisstations-Baud-Referenzfrequenz ist, wobei α' ein zweiter Wert ist, wobei die RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit (14) aufweist: einen Demodulator (78) zum Synchronisieren einer Teilnehmereinheits-Empfangs-Baud-Frequenz mit der Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz und zum Erzeugen von Fehlerdaten, die sowohl auf die Teilnehmereinheits-Empfangs-Baud-Frequenz als auch eine Teilnehmereinheits-Baud-Referenzfrequenz ansprechen; einen mit dem Demodulator (78) gekoppelten Controller (42) zum Berechnen eines Baud-Frequenz-Multiplikanden, der proportional zu η' und umgekehrt proportional zu α' ist und auf die Fehlerdaten anspricht; eine mit dem Controller (42) gekoppelte Frequenzmultiplizierschaltung (72) zum Multiplizieren der Teilnehmereinheits-Baud-Referenzfrequenz mit dem Baud-Frequenz-Multiplikanden zum Erzeugen eines Baud-Taktsignals, das bei einer Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz arbeitet; und eine mit der Frequenzmultiplizierschaltung (72) gekoppelte RF-Schaltung (86) zum Erzeugen des Rückkanalsignals, das die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz aufweist.
RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit (14) nach Anspruch 14, bei der: die Basisstation (12) derart konfiguriert ist, dass das Vorwärtskanalsignal Frequenzeinstelldaten übermittelt, die auf die Basisstations-Empfangsfrequenz und die Basisstations-Übertragungsfrequenz ansprechen; und der Controller (42) derart konfiguriert ist, dass der Frequenz-Multiplikand auf die Frequenzeinstelldaten anspricht.
RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit (14) nach Anspruch 14, bei der: die Teilnehmereinheits-Empfangsfrequenz proportional zu β'- (Beta-Apostroph) mal der Teilnehmereinheits-Referenzfrequenz ist, wobei β' ein dritter Wert ist; der dritte Wert β' zu β_c' (Beta-Grob-Apostroph) plus β_f (Beta-Fein-Apostroph) gleich ist, wobei β_f ein vierter Wert ist, der durch die Fehlerdaten gekennzeichnet ist, und β_c' ein fünfter Wert ist; die Teilnehmereinheit (14) ferner eine zweite Frequenzmultiplizierschaltung (74) aufweist, in der die Teilnehmereinheits-Empfangsfrequenz mit β_c' multipliziert wird, wobei die zweite Frequenzmultiplizierschaltung (74) mit dem Demodulator (78) gekoppelt ist; und der Controller (42) derart konfiguriert ist, dass der Frequenzmultiplikand ferner proportional zu β' ist.
RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit (14) nach Anspruch 14, bei der: eine Basisstations-Empfangs-Trägerfrequenz proportional zu η-mal einer Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei η ein dritter Wert ist; eine Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz proportional zu α-mal der Basisstations-Träger-Referenzfrequenz ist, wobei α ein vierter Wert ist; das Vorwärtskanalsignal die Basisstations-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Basisstations-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist; der Controller (42) ferner zum Berechnen eines Trägerfrequenz-Multiplikanden vorgesehen ist, welcher proportional zu η und umgekehrt proportional zu α ist; die Teilnehmereinheit (14) ferner eine mit dem Controller (42) und der RF-Schaltung (86) gekoppelte zweite Frequenzmultiplizierschaltung (68) zum Multiplizieren einer Teilnehmereinheits-Träger-Referenzfrequenz mit dem Trägerfrequenz-Multiplikanden zum Erzeugen einer Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist; und die RF-Schaltung (86) derart konfiguriert ist, dass das Rückkanalsignal die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Baud-Frequenz und die Teilnehmereinheits-Übertragungs-Trägerfrequenz aufweist.
RF-Digital-Kommunikations-Teilnehmereinheit (14) nach Anspruch 17, bei der die Frequenzmultiplizierschaltung (68) aufweist: einen Digital-Frequenzsynthesizer (143) zum Synthetisieren eines ersten Signals bei einer in Reaktion auf einen ersten Teil des Frequenz-Multiplikanden bestimmten ersten Frequenz, wobei die erste Frequenz in ersten Frequenzschritten über einen ersten Frequenzeinstellbereich einstellbar ist; und einen Analog-Frequenzsynthesizer (144) zum Produzieren eines zweiten Signals bei einer in Reaktion auf die Frequenz des ersten Signals und einen zweiten Teil des Multiplikanden bestimmten zweiten Frequenz, die in zweiten Frequenzschritten, welche größer sind als die ersten Fre quenzschritte, über einen zweiten Frequenzbereich, welcher größer ist als der erste Frequenzbereich, einstellbar ist.