DE69737912T2

DE69737912T2 - Dpsk demodulator

Info

Publication number: DE69737912T2
Application number: DE69737912T
Authority: DE
Inventors: David K. Meridian OVARD; George E. Boise PAX
Original assignee: Micron Technology Inc
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: EP0947046B1; DE69737912D1; JP3912799B2; KR100518720B1; EP0947046A1; KR20000062323A; US5896060A; JP2001509331A; WO1998028839A1; AU5801298A; EP0947046A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Der sogleich offenbarte Gegenstand betrifft differentielle Phasenumtastungs-Demodulatoren zur Verwendung in einem Abfragesender in einem intelligenten Fernkommunikationssystem.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 2, kommuniziert in einem intelligenten Fernkommunikationssystem 2 ein Hauptrechner 10 über ein gegebenes Kommunikationsmedium 18 mit einer ausgewählten intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 14, zum Beispiel einer Mehrzahl von intelligenten Fernkommunikationsvorrichtungen 140, 141, 142. Ein Abfragesender 12 wird zwischen dem Hauptrechner 10 und einem Kommunikationsmedium 18 zum zweckmäßigen Koppeln des Hauptrechners mit dem Medium verwendet. Der Hauptrechner 10 weist eine Bibliothek von Anweisungen 11 zum Konfigurieren und Betreiben des Abfragesenders 12, der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 14 und sich selbst auf.
In einer beispielhaften Anwendung fragt der Hauptrechner 10 über eine zweckmäßige Programmierung zweckmäßige Anweisungen von innerhalb seiner Bibliothek von Anweisungen 11 ab und sendet zugehörige Anweisungsdaten mittels einer digitalen Schnittstellenverbindung 16 zu dem Abfragesender 12. Die digitale Schnittstellenverbindung 16 ist eine erweiterte Parallelport-(EPP)-Digitalschnittstelle. Die Anweisung, die von dem Hauptrechner 10 zu dem Abfragesender 12 gesendet wird, kann eine Anweisung zum Konfigurieren des Abfragesenders, eine Anweisung zum Betreiben des Abfragesenders 12 oder eine Anweisung zum Konfigurieren oder Betreiben einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 14 sein.
Nach einem Empfangen der Anweisung konfiguriert der Abfragesender 12 sich selbst zweckmäßig in Übereinstimmung mit den Anweisungsanweisungen und/oder sendet zweckmäßige Daten entlang einer Vorwärts-RF-Kommunikationsverbindung 18 zu einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 14. Abhängig von dem Typ einer Anweisung kann die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 14 mit einer zweckmäßigen rückwärts gerichteten HF-Sendung 18 reagieren. Wenn eine derartige Reaktion empfangen wird, extrahiert der Abfragesender 12 digitale Daten aus dem HF-Reaktionssignal und leitet die Reaktionsnachricht für eine weitere Analyse zu dem Hauptrechner 10 weiter.
Eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 14 kann eine intelligente Ambit-Fernkommunikationsvorrichtung sein, die von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar ist.
Der Abfragesender 12 empfängt digitale Daten mittels eines digitalen Schnittstellenports 16, welcher ein erweiterter Parallelport sein kann. Bestimmte Anweisungen aus der "Micro RFID Library" sind einem Konfigurieren des Abfragesenders 12 zugehörig. Zum Beispiel kann der Abfragesender 12 eine Anweisung zum Strukturieren von zweckmäßigen Sende- und Empfangsantennenstrukturen empfangen. In dieser Hinsicht kann eine Empfangsantennenstruktur zwei oder mehr getrennte Antennen beinhalten, die selektiv zum Empfangen eines HF-Signals konfigurierbar sind. Auf eine ähnliche Weise sind Sendeantennen selektiv zum Zulassen von zwei oder mehr Sendevorgängen von HF-Signalen weg von dem Abfragesender 12 konfigurierbar. Weiterhin sind Diversitätsschalter der Sende- und Empfangskommunikationspfade jeweils in Übereinstimmung mit Konfigurationsdaten konfigurierbar, die von einer digitalen Steuereinrichtung empfangen werden. Die Diversitätsschalter konfigurieren die jeweiligen Antennenstrukturen der Empfangs- und Sendekommunikationsverbindungen des Abfragesenders 12.
Weitere Details des zuvor erwähnten Kommunikationssystems sind in dem gleichzeitig anhängigen gemeinsam übertragenen US-Patent Nr.5,897,226 zu finden. Genauer gesagt kommuniziert in einem intelligenten Fernkommunikationssystem unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ein Hauptrechner 10 über ein gegebenes Kommunikationsmedium 118 mit einer ausgewählten intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 1141 einer Mehrzahl von intelligenten Kommunikationsvorrichtungen 1140, 1141, 1142. Typischerweise wird ein Abfragesender 112 zwischen dem Hauptrechner 110 und einem Kommunikationsmedium 118 zum zweckmäßigen Koppeln des Hauptrechners 110 an das Medium 118 verwendet. Vorzugsweise weist der Hauptrechner 110 eine Bibliothek von Anweisungen 111 auf, die zum Konfigurieren und Betreiben des Abfragesenders 112, der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 und sich selbst verfügbar sind.
In einer beispielhaften Anwendung fragt der Hauptrechner 110 pro zweckmäßiger Programmierung zweckmäßige Anweisungen von innerhalb seiner Bibliothek von Anweisungen 111 ab und sendet zugehörige Anweisungsdaten mittels einer digitalen Schnittstellenverbindung 116 zu dem Abfragesender 112. Vorzugsweise ist die digitale Schnittstellenverbindung 116 eine erweiterte Parallelport-(EPP)-Digitalschnittstelle. Die Anweisung, die von dem Hauptrechner 110 zu dem Abfragesender 112 weitergeleitet wird, kann eine Anweisung zum Konfigurieren des Abfragesenders oder eine Anweisung zum Betreiben des Abfragesenders 112 oder eine Anweisung zum Konfigurieren oder Betreiben der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 sein.
Nach einem Empfangen der Anweisung konfiguriert der Abfragesender 112 sich selbst zweckmäßig in Übereinstimmung mit den Anweisungsanweisungen und/oder leitet zweckmäßige Daten entlang einer Vorwärts-HF-Kommunikationsverbindung 1181 (wie sie in 7 gezeigt ist) zu einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 werter. Abhängig von dem Typ einer Anweisung kann eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 auf einen zweckmäßigen rückwärts gerichteten HF-Sendevorgang 118 reagieren. Wenn eine derartige Reaktion empfangen wird, extrahiert der Abfragesender 112 digitale Daten aus dem HF-Reaktionssignal und leitet die Reaktionsnachricht für eine weitere Analyse zu dem Hauptrechner 110 weiter.
Der Hauptrechner 110 kann eine Computer sein, der mit Microsoft-DOS^TM kompatibel ist und kann einen Prozessor eines Leistungsvermögens aufweisen, das gleich oder größer als ein 80486^TM-Prozessor ist. Vorzugsweise weist der Hauptrechner 110 einen erweiterten Parallelport (EPP) zum Vorsehen einer Digitalschnittstelle 116 mit dem Abfragesender 112 auf. Eine Bibliothek von Anweisungen zum Betreiben des Abfragesenders 112 und intelligente Fernkommunikationsvorrichtungen 114 sind in einem Softwaretool "Micro RFID Library (MRL)" verfügbar, das von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar ist. "Micro RFID Systems Developer's Guide", Version 3.1, 09. Mai 1996 von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho sieht einen Nutzerleitfaden zum Identifizieren von Softwareanweisungen, die in MRL-Softwaretools verfügbar sind, und vor, wie derartige Anweisungen zum Konfigurieren und Betreiben eines Fernkommunikationssystems zu verwenden sind.
In einem Ausführungsbeispiel weist eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 eine intelligente Ambit^TM-Fernkommunikationsvorrichtung auf, die von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung 114 eine intelligente Microstamp^TM-Fernkommunikationsvorrichtung auf, die ebenso von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar ist. In den meisten Fällen sind die Anweisungen zum Betreiben dieser zwei Vorrichtungen im Wesentlichen die gleichen: Unterschiede dazwischen sind in dem zuvor erwähnten "Micro RFID Developer's Guide" beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 8 empfängt der Abfragesender 112 digitale Daten mittels eines digitalen Schnittstellenports 116 (zum Beispiel EPP). Bestimmte Anweisungen der "Micro RFID Library" sind einem Konfigurieren des Abfragesenders 112 zugehörig. Zum Beispiel kann der Abfragesender 112 eine Anweisung zum Strukturieren von zweckmäßigen Sende- und Empfangsantennenstrukturen empfangen. Eine Empfangsantennenstruktur beinhaltet in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwei getrennte Antennen 1201 und 1202, die selektiv zum Empfangen eines HF-Signals konfigurierbar sind. Auf eine ähnliche Weise sind Sendeantennenstrukturen 1221 und 1222 zum Zulassen eines Sendens von HF-Signalen weg von dem Abfragesender 112 selektiv konfigurierbar. Diversitätsschalter 136, 138 der Sende- und Empfangskommunikationspfade sind jeweils in Übereinstimmung mit Konfigurationsdaten konfigurierbar, die von der digitalen Steuereinrichtung 124 empfangen werden. Die Diversitätsschalter konfigurieren die jeweiligen Antennenstrukturen der Empfangs- und Sendekommunikationsverbindungen des Abfragesenders 112.
Der Verstärker 140 empfängt ein HF-Eingangssignal von der Empfangsantennenstruktur 120 (über den Diversitätsschalter 138) und leitet eine verstärkte Darstellung des empfangenen HF-Signals zu einem Abwärtswandler 142 weiter. Der Abwärtswandler 142 empfängt ein Lokaloszillator-(LO)-Signal von einem Internfrequenzsynthesizer 126 über einen Leistungsteiler 128. Das LO-Signal wird mit dem empfangenen HF-Eingangssignal zum Vorsehen eines Zwischenfrequenz-(IF)-Ausgangssignals (zum Beispiel I- und Q-Ausgangssignale für eine Vollquadratur-Demodulation) gemischt, welches zu dem Demodulator 144 weitergeleitet wird. Der Demodulator 144 demoduliert das IF-Signal, das von dem Abwärtswandler 142 empfangen wird, und gewinnt Daten daraus in Übereinstimmung mit der Modulation wieder, die in dem IF-Signal vorhanden ist. Typischerweise empfängt eine digitale Steuereinrichtung 124 die wiedergewonnenen Daten und leitet diese mittels der Digitalschnittstelle 116 zu dem Hauptrechner 110 weiter.
Als Teil einer Vorwärtssendekette empfängt der Mischer 130 ein Trägersignal von dem Frequenzsynthesizer 126 mittels des Leistungsteilers 128. Das Trägersignal wird in Übereinstimmung mit Daten moduliert, die von der digitalen Steuereinrichtung 124 gebildet werden. Der sich ergebende modulierte Ausgangsträger wird zu Verstärkern 132 und 134 zum zweckmäßigen Verstärken vor einem Senden zu der Sendeantennenstruktur 122 gesendet, wie sie in Übereinstimmung mit dem Diversitätsschalter 136 ausgewählt wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abfragesender 112 ein Rückstreuungs-Abfragesender mit 915 MHz, der von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar ist.
In dem intelligenten Fernüberwachungssystem, das in 7 dargestellt ist, ist eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 einem Kraftfahrzeug 115 zugehörig. Jedoch ist in alternativen Anwendungen eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 anderen belebten oder nicht belebten Objekten zugehörig, die Gepäck, ein Frachtstück, ein Tier, eine Montagebaugruppe, ein Schienenfahrzeug, einen Wasserbehälter usw. beinhalten, aber nicht hierauf beschränkt sind.
In den intelligenten Fernkommunikationssystemen, wie sie unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben sind, verwendet eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 im Allgemeinen einen Sichtlinien-HF-Pfad unter Bezugnahme auf den Abfragesender 112, um eine Integrität der zugehörigen HF-Kommunikationsverbindung 118 dazwischen aufrecht zu erhalten. Sollten Hindernisse oder eine Störung entlang des HF-Kommunikationspfads auftreten, kann die Kommunikationsverbindung verloren gehen. Weiterhin können Sendeleistungsbeschränkungen des Abfragesenders 112 und eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 auf eine ähnliche Weise die Integrität der HF-Kommunikationsverbindung und einen für diese verfügbaren Fernbereich beeinträchtigen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine alternative Modemverbindung zwischen dem Hauptrechner 110 und der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 vorgesehen, wie es in 9 gezeigt ist. Ein Modem 152 ist über eine zweckmäßige Modemschnittstelle 150 mit dem Hauptrechner 110 gekoppelt. Vorzugsweise weist die Schnittstelle 150 eine RS-132-Datenschnittstelle auf. Auf eine ähnliche Weise ist eine Fernkommunikationsvorrichtung 114 mittels einer geeigneten Digitalschnittstelle 156, vorzugsweise einer RS-232-kompatiblen Schnittstelle, mit einer anderen Modemvorrichtung 154 gekoppelt. Modemvorrichtungen 152, 154 sind mittels eines zweckmäßigen Modemschnittstellenkanals 158, der vorzugsweise eine "transparente" alternative Schnittstellenlösung zwischen dem Hauptrechner 110 und der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 bildet, zweckmäßig dazwischen gekoppelt. Die alternative Modemschnittstelle ist hinsichtlich der normalen HF-Kommunikationsverbindung 118 alternativ.
Ein Schnittstellenmedium 158 zwischen Modemvorrichtungen 152 und 154 kann ein drahtloses Kommunikationsmedium, wie zum Beispiel einen alternativen HF-Kanal, ein optisches Medium oder ein akustisches Medium, aufweisen. Modemvorrichtungen 152, 154 weisen zweckmäßige drahtlose Modemvorrichtungen zum Kommunizieren dazwischen über das zugehörige drahtlose Medium auf. Das Schnittstellenmedium 158 kann ein zellulares Netz aufweisen und die Modemvorrichtungen 152 und 154 können zellulare Modemvorrichtungen zum Bilden einer Schnittstelle zu einem zellularen Netz aufweisen. Typischerweise verwenden die zellularen Modemvorrichtungen und das zellulare Netz eine analoge Zellularmodulationstechnologie für die Kommunikationsverbindung. Alternativ und bevorzugt verwenden die zellularen Modemvorrichtungen und das zellulare Netz eine zellulare Digitalpakettechnologie, die sicherer als eine analoge Zellularkommunikationsverbindung ist. Die Modemvorrichtungen 152 und 154 können ebenso Satellitenmodemvorrichtungen zum Zulassen einer Kommunikation dazwischen mittels einer Satellitenverbindung 158 sein. Beispiele der vorhergehenden Modemvorrichtungen sind von Motorola Inc und anderen Modemherstellern verfügbar.
Die vorhergehenden Modemvorrichtungen lassen alternative Kommunikationen zwischen dem Hauptrechner 110 und einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 in Übereinstimmung mit den jeweiligen, zellularen und Satellitenverbindungen zu. Daher sollte eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 über ihren normalen Betriebsbereich hinaus getragen werden, der der HF-Kommunikationsverbindung 118 zugehörig ist, oder sollte eine übermäßige HF-Interferenz innerhalb der normalen HF-Kommunikationsverbindung 118 verursacht werden: Der Hauptrechner kann eine alternative Kommunikationsverbindung mit einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 mittels der alternativen Modemvorrichtungen 152, 154 erzielen. Vorzugsweise sehen die Modemvorrichtungen 152, 154 und die zugehörige digitale Schnittstelle eine transparente RS-132-Schnittstellenlösung zwischen dem Hauptrechner 110 und der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 vor.
Die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 ist im größeren Detail in 10 gezeigt. In besonderen Ausführungsbeispielen weist die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 eine intelligente Microstamp^TM- Fernkommunikationsvorrichtung oder eine intelligente Ambit^TM-Kommunikationsvorrichtung auf, die beide von Micron Communications Inc. aus Boise, Idaho verfügbar sind. Das Blockschaltbild von 10 ist im Allgemeinen für beide der zwei unterschiedlichen Typen von intelligenten Fernkommunikationsvorrichtungen repräsentativ, die zuvor angegeben worden sind. Jedoch sind Unterschiede zwischen diesen vorhanden, von denen einige hier im weiteren Verlauf erläutert werden.
Unter Bezugnahme auf die 10 und 11 sind normale HF-Kommunikationen mit einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 mittels eines HF-Ports 164 gebildet. In einem Ausführungsbeispiel weist der HF-Port 164 eine einzelne Antennenstruktur auf. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden zwei getrennte Antennen verwendet, zum Beispiel eine zum Empfangen und eine zweite zum Senden. Typischerweise beinhaltet ein Empfänger 166 eine zweckmäßige Abwärtswandlungs-, Filter-, Verstärkungs- und Erfassungsschaltung. Der Empfänger 166 ist zum Empfangen eines Eingangs-HF-Signals mit dem HF-Port 164 gekoppelt. Der Empfänger 166 leitet ein zweckmäßig empfangenes HF-Eingangssignal zu einer Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 168 weiter. Die Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 168 empfängt ein Ausgangssignal aus einem Ausgang des Empfängers 166 und gewinnt zweckmäßige Daten daraus wieder. Weiterhin gewinnt die Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 168 ein Taktsignal, das eine Frequenz aufweist, die sich auf die wiedergewonnenen Daten bezieht, und flankensynchron zu dieser ist, wieder. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein wiedergewonnener Takt 176 zu einem Ausgangsfrequenzmodulator 170 gesendet. Der Ausgangsmodulator 170 sieht ein Trägersignal einer Frequenz vor, die sich auf die Frequenz des wiedergewonnenen Takts bezieht, und moduliert das Trägersignal in Übereinstimmung mit erwünschten Daten für einen zweckmäßigen Ausgangssendevorgang. Alternativ verwendet ein Ausgangssendevorgang aus einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 das Eingangs-HF-Signal selbst als eine Trägersignalquelle innerhalb alternativen "Rückstreuungs"-Betriebsart, welche nachstehend detaillierter beschrieben wird.
Bei einer besonderen Rückstreuung beinhaltet ein Antennenport 164 einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 ein Paar von leitfähigen Leitungen, leitfähigen Vorwärts- und Rückwärtsleitungen (nicht gezeigt), als einen Eingabebereich eines Dipols oder einer Schleifenantenne. Um einen Rückstreuungsbetrieb zuzulassen, ist ein Schaltelement (nicht gezeigt) zwischen die leitfähigen Vorwärts- und Rückwärtsleitungen der Antennenstruktur gekoppelt, die proximal zu der Antennenschnittstelle an der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 ist. Wenn der selektive Schalter geschlossen ist, werden sich die Impedanzcharakteristiken der zugehörigen Antenne im Vergleich zu den Impedanzcharakteristiken davon, wenn der Schalter offen ist, unterscheiden. Vorzugsweise sieht die Antenne, wenn der selektive Schalter offen ist, eine angepasste Impedanz vor, die eine zweckmäßige Abschlussimpedanz darstellt, um Reflexionen von HF-Signalen einer gegebenen Frequenz zu vermeiden, wie sie auf die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 einfällt. Andererseits sieht die Vorrichtung vorzugsweise, wenn das Schaltelement geschlossen ist, einen Kurzschluss vor, der die leitfähigen Vorwärts- und Rückwärtsleitungen kurzschließt. Demgemäß werden HF-Signale, die an dem HF-Eingangsport empfangen werden, von der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 reflektiert anstatt begrenzt. Durch Modulieren der angepassten und reflektierenden Charakteristiken der Antennenstruktur über die Leerlauf/Kurzschlusscharakteristiken des selektiven Schalters kann ein Reflektieren des HF-Signals selektiv vorgesehen werden. Die Trägerfrequenz des reflektierten HF-Signals wird der Trägerfrequenz des einfallenden HF-Signals entsprechen, während die Amplitudenmodulation des reflektierten HF-Signals in Übereinstimmung mit dem Öffnen und Schließen des selektiven Schalters gebildet wird.
In einem Ausführungsbeispiel ist der selektive Schalter eine PIN-Diode. Alternativ ist die Schaltvorrichtung eine Schottky-Diode, ein Bipolartransistor oder ein FET-Transistor. Die jeweilige Diode oder der jeweilige Transistor wird in Übereinstimmung mit Daten, die von der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 auszusenden sind, das heisst den abgerufenen Daten, funktional moduliert.
Daten, die von der Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 168 wiedergewonnen werden, werden als Eingabedaten zu einem Mikrocontroller 160 weitergeleitet. Die Eingabedaten 174 können Anweisungsdaten zusätzlich zu zugehörigen Konfigurationsdaten oder andere Formen einer Information aufweisen. Der Mikrocontroller 160 interpretiert die Eingabedaten zweckmäßig zum Steuern eines Betriebs der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114. Ein derartiges Steuern kann ein Konfigurieren von erwünschten digitalen Ports 184, ein Konfigurieren von erwünschten analogen Ports 186, ein Parzellieren oder Zuweisen eines Speichers 162, ein Konfigurieren von zweckmäßigen Antennenstrukturen an dem HF-Port 164, ein Auswählen von erwünschten Eingangs/Ausgangsfrequenzkanälen, eine Zeitdauer und einen Betrieb einer Weckschaltung 186 und/oder ein Laden oder Verteilen eines Stroms von einer Batterie 183 beinhalten.
Weiterhin steuert der Mikrocontroller 160 einen Betrieb eines alternativen Modemports 180 zum selektiven Bilden einer Schnittstelle mit der alternativen Modemvorrichtung 154. Vorzugsweise ist die Schnittstelle zwischen dem Mikrocontroller 160 und dem Modem 154 eine RS-232-Digitalschnittstelle. Unter derartigen Zuständen lässt der Mikrocontroller 160 den alternativen Modemport für externe Kommunikationen zu und konfiguriert (104 von 13) das alternative Datenmodem für eine zweckmäßige Baudrate, zum Beispiel 2400, 4800 oder 9600 Bits pro Sekunde.
Ein Verfahren eines Zulassens und Konfigurierens eines Modems 154 beinhaltet ein Senden einer zweckmäßigen Anweisung und von begleitenden Konfigurationsdaten zu der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 mittels einer primären HF-Schnittstelle 118. Der Mikrocontroller 160 interpretiert die Anweisung zweckmäßig und lässt den alternativen Modemport 180 durch Weiterleiten von zweckmäßigen Konfigurationsdaten zu einem zugehörigen Steuerregister (nicht gezeigt) innerhalb der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 zu. Weiterhin leitet der Mikrocontroller 160 die zweckmäßigen Konfigurationsdaten, wie sie mit der erwünschten Baudrate und dem zweckmäßigen Kommunikationsprotokoll zugehörig sein könnten, zu dem Modem 154 zum Zulassen von geeigneten Kommunikationen mit dem Hauptrechner 110 weiter.
Alternativ kann die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 Auswahlstifte aufweisen, welche mit einem zweckmäßigen Spannungspotential, zum Beispiel Masse oder V_CC, fest verdrahtet sein können, so dass, wann immer die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 eingeschaltet wird, der Mikrocontroller 160 die fest verdrahteten Stifte erfasst und sich selbst zweckmäßig konfiguriert, was den Modemport 160 zulässt und die Modemvorrichtung 154 in Übereinstimmung mit dem Zustand der fest verdrahteten Stifte zweckmäßig konfiguriert. Ein anderes Verfahren eines Vorsehens einer Leistungsspitzen-Konfigurationsfolge weist ein Speichern einer zweckmäßigen Anweisung und von Konfigurationsdaten in einem nicht flüchtigen Speicher innerhalb der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 auf. Bei einer Leistungsspitze werden die Anweisungsdaten und die zweckmäßigen Konfigurationsdaten aus dem nicht flüchtigen Speicher abgerufen und während einer Einschalt-Konfigurationsfolge demgemäß von dem Mikrocontroller 160 ausgeführt.
In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle zwischen der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 und der Modemvorrichtung 154 als eine RS-232-Schnittstelle beschrieben worden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Schnittstelle zwischen dem Modem 154 und der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 eine serielle Datenverbindung und eine Synchronisationstaktleitung zum Senden von Daten dazwischen synchron zu einem zweckmäßigen Taktsignal auf.
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 erfasst eine Weckschaltung 182, wann ein zweckmäßiges HF-Eingangssignal von dem Empfänger 166 empfangen wird, und aktiviert andere Abschnitte der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 nach einem Empfangen eines gültigen HF-Eingangssignals und nach einem Bestimmen eines gültigen Abfrageprotokolls, das zu der besonderen intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 kompatibel ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung beinhaltet die Weckschaltung 182 einen Selbstauslöser, der periodisch eine Anfrage zum Bestimmen des Vorhandenseins eines Abfragesignals erzwingt. Wenn der Selbstauslöser an dem Ende einer Ruhebetriebsart ausläuft, lässt die Weckschaltung 182 den Empfänger 166 und die Takt- und Datenwiedergewinnungsschaltung 168 zu. Wenn diese Abschnitte zugelassen worden sind, kann ein weiteres Bestimmen bezüglich dessen durchgeführt werden, ob ein gültiges Eingangssignal empfangen wird oder nicht. nach einem Bestimmen eines gültigen Abfragesignals (pro einem zweckmäßigen Abfrageprotokoll), lässt die Weckschaltung zusätzliche Abschnitte der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 für einen Vollbetrieb zu.
Eine Batterie 183 sieht Energie an verschiedenen Elementen der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung vor und wird zweckmäßig von der Weckschaltung 182 zugelassen. Während einer Ruhebetriebsart minimiert die Weckschaltung die Strommenge, die von der Batterie 183 gezogen wird. Während alternativen Betriebsarten lässt die Weckschaltung 182 zu, dass die Batterie 183 einen zweckmäßigen Stromfluss zu Abschnitten der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 vorsieht, wie es erforderlich ist.
Eine zusätzliche Information bezüglich eines Kommunikationsprotokolls zwischen einem Abfragesender 112 und einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 ist in dem US-Patent Nr. 5 500 650 mit der Überschrift "Data Communication Method Using Identification Protocol", veröffentlicht am 19. März 1996, eingereicht am 15. Dezember 1992 und dem US-Patent Nr. 5 479 416 mit der Überschrift "Apparatus and Method for Error Detection and Correction in a Radio Frequency Identification Device", veröffentlicht am 26. Dezember 1995, eingereicht am 30. September 1993, verfügbar, wobei die US-Patente der Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragen sind.
In einem bevorzugten beispielhaften Ausführungsbeispiel weist eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 unter Bezugnahme auf die 10 bis 13 einen ersten Digitalschnittstellenport 184 auf, der mit einem Navigationsempfänger, zum Beispiel einem Globalpositionierungssystems-GPS-Empfänger 188 verknüpft ist. Der GPS-Empfänger 188 empfängt eine ausgewählte GPS-Satelliteninformation mittels einer zweckmäßig abgestimmten GPS-Antenne 189. Ein zusätzlicher Digital-IO-Port 184 ist selektiv mit einer anderen Überwachungschaltung 194, wie zum Beispiel einem "trip master"^TM eines Lieferwagens-, wie er von Rockwell International Corp. verfügbar ist, einem Stetigkeitstester zum Überwachen einer Tür eines Lieferwagens oder einer Analog/Digital-Vorrichtung gekoppelt, die eine digitale Information an der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 vorsieht, die ein analoges Messsignal darstellt, das dadurch abgetastet wird. Ein Analog-IO-Port 186 ist selektiv mit einem Wandler 190 (oder alternativ einem Beschleunigungsmesser 192) zum Empfangen eines analogen Messsignals in Übereinstimmung mit einer zugehörigen Stetigkeit, einem Druck, einem Magnetfeld, einer Temperatur oder einer Beschleunigung gekoppelt, wie sie von dem jeweiligen Wandler gemessen wird. Der Mikrocontroller 160 steuert das Konfigurieren der Digital- und Analog-IO-Ports 184 bzw. 186 in Übereinstimmung mit einer zweckmäßigen Anweisung und Konfigurationsdaten.
Vorzugsweise beinhaltet die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 ebenso einen Komparator 196 und/oder einen Analog/Digitalwandler 198, wobei dieser Komparator und Wandler von der Steuereinrichtung selektiv in Übereinstimmung mit einer zugehörigen Anweisung und zugehörigen Konfigurationsdaten zugelassen wird. Bei einer Auswahlkonfiguration empfängt der Komperator 196 das Analogsignal von dem Analogport 186 und vergleicht dieses Analogsignal mit einer vorbestimmten Referenzspannung V_ref _. Der Komparator 196 löst dann einen Merker (oder einen Alarm) an den Mikrocontroller 160 aus, der signalisiert, dass die Spannung, die an dem Analogport 186 empfangen wird, größer (oder kleiner) als die Spannung V_ref ist. Bei einer alternativen Auswahlkonfiguration wird das Analogsignal, das an dem Analogport 186 empfangen wird, zu dem Analog/Digitalwandler 198 gekoppelt. Der Analog/Digitalwandler empfängt das analoge Eingangssignal und wandelt das Signal zu einem Digitalsignal, das heisst Messdaten, die die Analogspannung darstellen. Das digitale Signal wird zu dem Mikrocontroller 160 oder einem zweckmäßigen Digitalbus weitergeleitet.
In einer beispielhaften Anwendung wird unter Bezugnahme auf 12 eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 zum Überwachen eines Öffnungs/Schließzustands einer Tür 1102 eines Laderaums 1100 von zum Beispiel einem Lieferwagen verwendet. Ein Wandler 190 ist an einer proximalen Tür 1102 des Laderaums 1100 zum Bestimmen vorgesehen, wann die Tür 1102 geöffnet oder geschlossen wird. Zum Beispiel weist der Wandler 190 vorzugsweise einen Magnetwandler zum Erfassen von Magnetcharakteristiken auf, wie sie dem Öffnen/Schließen der Tür 1102 zugehörig sein können. Der Wandler 190 erzeugt ein Analogsignal, das den Öffnungs/Schließzustand anzeigt, das zu dem Analogport 186 der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 weitergeleitet wird. Obgleich der Wandler 190 als ein Magnetwandler beschrieben ist, ist der Wandler 190 in einem alternativen beispielhaften Ausführungsbeispiel eine Stetigkeitsüberwachungseinrichtung, wie sie in dem US-Patent Nr. 5 406 263 mit der Überschrift "Anti Theft Method for Detecting the Unauthorized Opening of Containers and Baggage", veröffentlicht am 11. April 1995, verwendet und offenbart wird, das der Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung übertragen ist.
Die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 wird zweckmäßig konfiguriert (1106 von 13), um das eingegebene Analogsignal vielleicht über einen Komparator 196 zu überwachen, um zu bestimmen, wann die Tür 1102 geöffnet worden ist. Nach einem Bestimmen eines Öffnens der Tür speichert der Mikrocontroller 160 den Zustand zweckmäßig. Gemäß einem Aspekt dieses Ausführungsbeispiels sendet der Komparator eine Unterbrechung zu dem Mikrocontroller 160 nach einem Erfassen eines übermäßigen Signals an dem Analogport 186₁ . Alternativ überprüft der Mikrocontroller 160 den Analogport 186₁ periodisch und überprüft den Zustand oder Status einer Tür 1102, wie er von dem Wandler 190 gemessen wird.
Zusätzlich zu dem Überwachen des Zustands der Tür 1102 kann die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 (1106 von 13) pro einer zweckmäßigen Konfiguration eine Information, wie sie von einem Navigationsempfänger, wie zum Beispiel einem GPS-Empfänger 188 empfangen wird, der selektiv mit dem Digitalport 1841 gekoppelt ist, speichern. Der GPS-Empfänger 188 empfängt die GPS-Information mittels einer GPS-Verbindung, zum Beispiel der Antenne 189. Die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung 114 empfängt die GPS-Information und zeichnet Navigationsdaten von diesem in dem Speicher 162 auf. Auf diese Weise kann eine Koordinateninformation bezüglich einer Position eines Lieferwagens, zum Beispiel eines Laderaums 1100, jeweiligen Öffnungs- und/oder Schließvorgängen der Tür 1102 zugewiesen werden. Nachfolgend werden die gespeicherten Messdaten, wie sie von dem Wandler 190 erzielt werden, und gespeicherte Koordinatendaten, wie sie von dem Navigationsempfänger 188 erzielt werden, von dem Speicher 162 abgerufen und über die HF-Verbindung 118 oder mittels eines alternativen Modemkommunikationskanals von dem Hauptrechner 1110 gelesen, wie es hier zuvor offenbart worden ist.
Wenn Daten von der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 gelesen werden, werden sie vorzugsweise in dem Hauptrechner 110 für eine nachfolgende Analyse angehäuft (110 von 13). Um diese Analyse zu unterstützen, werden die angehäuften Mess- und Koordinatendaten in ein gegebenes Datenanalysesoftwaretool importiert. Das Datenanalysetool, das vorgesehen ist, kann ein bekanntes Tabellenkalkulations-Analysetool, wie z. B. Excel^TM, Lotus^TM, Microfost Access^TM oder ein ähnliches Datenanalysesoftwaretool, sein. Alternativ kann ein kundenspezifisches Datenanalyseprogramm entwickelt werden, wie es für die besondere Fernüberwachung geeignet ist.
Zweckmäßige Makros werden vorzugsweise auf eine bekannte Weise zum Ableiten von aussagekräftigen Schlussfolgerungen oder Berichten bezüglich der jeweiligen Parameter entwickelt, die von der Fernkommunikationsvorrichtung 114 abgerufen werden. Beim Berichten (1112 von 13) der überwachten Charakteristiken wird vorzugsweise ein Graph oder ein Diagramm in Übereinstimmung mit den abgeleiteten Schlußfolgerungen zusammengestellt und zweckmäßig auf einer gegebenen Anzeige (oder einem Druckmedium) unter Verwendung von bekannten Audio- und/oder visuellen Multimediatools dargestellt.
In einem bevorzugten beispielhaften Verfahren wird eine besondere Messerscheinung, wie sie von einer gegebenen intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 überwacht wird, mit zugehörigen geographischen Positionen, einer Zeit/Datumsinformation, einer Temperatur und/oder einem anderen selektiven Messereignis korreliert, um ein zusätzliches Verständnis der besonderen Messerscheinung vorzusehen. Zum Beispiel kann, wenn die besondere Messerscheinung das Öffnen oder Schließen einer Tür betrifft, dies mit einer zugehörigen geographischen Position und/oder Zeit zum Unterstützen eines Bestimmens eines zulässigen Öffnens/Schließens der Tür im Gegensatz zu einem unzulässigen Öffnen oder Schließen der Tür korreliert werden. Weiterhin kann ein Temperaturprofil bezüglich von Öffnungs- und Schließvorgängen einer Tür zusammen mit zugehörigen Zeitintervallen zwischen diesen zum Bestimmen von übermäßigen Einfrier- oder Erwärmungsforderungen für eine Temperaturwiedergewinnung korreliert werden. Danach können korrelierende Maßnahmen auf der Grundlage der Schlussfolgerungen wie erwünscht vorgenommen werden, die durch die Datenanalyse vorgesehen werden.
In der besonderen beispielhaften Konfiguration, die vorhergehend offenbart worden ist, ist der Wandler 190 als ein Wandler offenbart, der zu der intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung 114 extern ist. Alternativ kann eine intelligente Fernkommunikationsvorrichtung einen internen Magnetsensor aufweisen, der dieser zugehörig ist. Der interne Sensor kann selektiv die besonderen magnetischen Eigenschaften überwachen, wie sie der Tür 1102 zugehörig sein können.
In weiteren Aspekten der vorhergehenden beispielhaften Anwendungen beinhaltet die intelligente Fernkommunikationsvorrichtung ebenso: einen Temperaturwandler zum gleichzeitigen Überwachen einer Temperatur, einen Beschleunigungsmesser zum Überwachen einer Versandstabilität (Stoss) oder eine Schnittstellenschaltung zum Erzielen einer zusätzlichen Information aus einem "trip master" eines zugehörigen Transportfahrzeugs 1100. Diese verschiedenen alternativen Eingabevorrichtungen sind zuvor detaillierter unter Bezugnahme auf 11 beschrieben worden.
Das US-Patent Nr. 3 993 956 (Motorola) offenbart ein digitales Erfassungssystem für differentielle Phasenumfassungssignale. Ein Paar von Multiplizierern empfängt ein Eingangs-IF-Signal und ein jeweiliges eines Paars von Quadratur-Eingangssignalen. Jeder Multipliziererausgang wird über ein jeweiliges Filter an eine jeweilige Ein-Bit-Verzögerungsschaltung angelegt, wobei die Ausgänge jeweils an ein weiteres Paar von Multiplizierern angelegt werden. Die Ausgänge des weiteren Paars von Mulitplizierern werden summiert, um das Erfassen des Digitalsignals vorzusehen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung schafft einen neuen differentiellen Phasenumtastungs-Demodulator, wie er in Anspruch 1 definiert ist, von dem eine beispielhafte Verwendung in einem Abfragesender eines intelligenten Fernkommunikationssystems des zuvor erwähnten Typs ist. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel werden I- und Q-Ausgangssignale aus einem Quadratur-Abwärtswandler erzielt, welche zu digitalen Signalen gewandelt worden sind, und in einen Quadraturkombinierer eingegeben werden, der an einer einzelnen Frequenz arbeitet, die unter der Verwendung der differentiellen Phasenumtastungs-Modulation erfasst wird. Daher ist lediglich eine einzelne Frequenz in dem Unterträger vorhanden. Weiterhin ist die Verwendung des Quadraturkombinierers in einem Rückstrahlungs-Kommunikationssystem wichtig, da die Phase des ankommenden Signals unbekannt ist. Das heisst, es ist unmöglich, vorher zu sagen, ob das wiedergewonnene Signal auf I oder Q des Abwärtswandlerausgangs erscheinen wird. Es ist ebenso nicht möglich, vorher zu sagen, ob die I- und Q-Kanäle zueinander in oder ausser Phase sein werden. Die Verwendung des Quadraturkombinierers beseitigt diese Unbestimmtheiten, da das Ausgangssignal unberücksichtigt dessen die gleiche Amplitude haben wird, ob das Signal vollständig auf dem I- oder Q-Kanal oder irgendeiner Kombination der zwei sein wird. Weiterhin wird das einzelne ausgegebene Signal danach über ein FIR-Anpassungsfilter geleitet, das eine Quadrat-Zeithüllkurve mit Abgriffen an der Unterträgerfrequenz aufweist, wobei Abgriffswerte alle die gleiche Amplitude aufweisen, was daher das Realisieren des Anpassungsfilters vereinfacht. Danach kann die Demodulation unter Verwendung eines einfachen Verzögerungs- und Multiplikationsverfahrens erzielt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die zuvor erwähnten und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen zusammen mit der beiliegenden Zeichnung besser und vollständiger verständlich, in welcher:
1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Fernkommunikationssystems zum selektiven Kommunizieren mit einer besonderen intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung ist;
2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Abfragesenders ist;
3 eine detailliertere Darstellung der DPSK-Schaltung von 2 ist;
4 eine detailliertere Darstellung der HF-Schaltung von 2 ist;
5 eine Darstellung der Quadrathüllkurve der Daten- und Abgriffswerte des FIR-Anpassungsfilters ist;
6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Fernkommunikationssystems zum selektiven Kommunizieren mit besonderen intelligenten Fernkommunikationsvorrichtungen ist;
7 ein Blockschaltbild von Vorwärts- und Rückwärtskommunikationsverbindungen mit einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung ist, wie sie in einem gegebenen Fernkommunikationssystem verwendet werden;
8 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Abfragesenders ist;
9 ein Blockschaltbild eines Fernkommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein Blockschaltbild einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung, die mit einem alternativen Kommunikationskanal integriert ist, gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
11 ein Blockschaltbild einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung zum Überwachen von verschiedenen Attributen eines fernen Objekts gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist;
12 ein Blockschaltbild einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung, die in einem Laderaum eines Lieferwagens enthalten ist, zum Überwachen eines gegebenen Zustands von diesem gemäß einem weiteren beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und
13 ein Flussdiagramm eines hohen Pegels, das ein allgemeines Verfahren zum Betrieben einer intelligenten Fernkommunikationsvorrichtung kennzeichnet, gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Der Abfragesender 26 von 2, welcher in einem Kommunikationssystem in 1 verwendet werden kann, beinhaltet eine erweiterte Parallelport-(EPP)-Schaltung 50, eine DPSK-(differentielle Phasenumtastungs)-Schaltung 52 und eine HF-(Hochfrequenz)-Schaltung 54 sowie eine Energieversorgung (nicht gezeigt) und ein Gehäuse oder Chassis (nicht gezeigt). In dem dargestellten Ausführungsbeispiel definieren die erweiterte Parallelportschaltung 50, die DPSK-Schaltung 52 und die HF-Schaltung 54 jeweils Leiterplattenaufbauten (CCAs). Der Abfragesender verwendet einen zu IEEE-1284 kompatiblen Port in einer EPP-Betriebsart, um mit dem Hauptrechner 48 zu kommunizieren. Die EPP-Schaltung 50 liefert alle digitale Logik, die zum Koordinieren eines Sendens und Empfangens einer Nachricht mit einem Transponder 14 erforderlich ist. Die EPP-Schaltung 50 puffert Daten, die von dem Hauptrechner 10 gesendet werden, wandelt die Daten zu seriellen Daten um und kodiert diese. Die EPP-Schaltung 50 wartet dann auf Daten aus dem Transponder 14, wandelt diese parallel und sendet sie zu dem Hauptrechner 10. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel beinhalten Nachrichten bis zu 64 Bytes von Daten.
Die EPP-Betriebsart-Schnittstelle sieht einen asynchronen, verriegelten, bytebreiten, bidirektionalen Kanal vor, der von einer Hauptvorrichtung gesteuert wird. Die EPP-Betriebsart lässt ebenso zu, dass der Hauptrechner ein Datenbyte mit einer hohen Geschwindigkeit zu/von dem Abfragesender innerhalb eines einzelnen CPU-I/O- Zyklus des Hauptrechners (typischerweise 0,5 Microsekunden pro Byte) überträgt. Die DPSK-Schaltung 52 von 3 empfängt Signale I und Q von der HF-Schaltung 54 (nachstehend beschrieben), wobei diese Signale den DPSK-modulierten Unterträger enthalten. Die DPSK-Schaltung 52 beinhaltet Anti-Aliasing-Filter 56 und 58, die die I- bzw. Q-Signale filtern, und Analog/Digital-(A/D)-Wandler 60 und 62, die mit den Filtern 56 und 58 gekoppelt sind und jeweils die gefilterten Signale von Analogen zu digitalen Signalen wandeln. Die DPSK-Schaltung 52 beinhaltet weiterhin einen Kombinierer 64, der zum Kombinieren der digitalen Signale mit den A/D-Wandlern 60 und 62 gekoppelt ist. Die DPSK-Schaltung 52 beinhaltet noch weiterhin ein FIR-Anpassungsfilter 66, das mit dem Kombinierer 64 gekoppelt ist, welches die kombinierten Signale filtert. Die DPSK-Schaltung 52 beinhaltet ebenso eine Verzögerungsschaltung 68 und eine Multiplizierschaltung 70, die zum Verzögern des Signals und Multiplizieren des Signals mit dem verzögerten Signal, um den Unterträger zu beseitigen, mit dem FIR-Anpassungsfilter 66 gekoppelt sind. Weiterhin beinhaltet die DPSK-Schaltung 52 eine Tiefpassfilterschaltung 72, die mit dem Multiplizierer 70 gekoppelt ist, zum Filtern des Ausgangssignal des Multiplizierers 70, um das Zweifache der Unterträger-Frequenzkomponente zu beseitigen. Die DPSK-Schaltung 52 beinhaltet weiterhin einen Bit-Synchronisierer 74, der mit dem Filter 72 gekoppelt ist, zum Wiedergewinnen des Datentakts wie zum Beinhalten einer Verriegelungserfassungsschaltung 76, die mit dem Tiefpassfilter 72 gekoppelt ist, und Erzeugen eines Verriegelungserfassungssignals. Der Datentakt und die Verriegelungserfassungssignale werden zu der EPP-Schaltung gesendet.
Die HF-Schaltung 54 von 4 bildet mit den Sende- und Empfangsantennen X1, X2, R1 und R2 eine Schnittstelle. Im Betrieb moduliert die HF-Schaltung die Daten zum Senden zu einem Transponder 14, liefert einen Dauerstrich-(CW)-Träger für Kommunikationen mit dem Transponder, empfängt das Signal, das von der Transpondereinheit empfangen wird, und wandelt diese abwärts (welches in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Rückstreuungssignal ist).
Die HF-Schaltung 54 beinhaltet ebenso einen Leistungsteiler 73 und einen Frequenzsynthetisierer 75, der mit dem Leistungsteiler 73 gekoppelt ist. Der Frequenzsynthetisierer 75 stimmt den HF-Dauerstrichträger für ein Frequenzspringen und eine Bandauswahl ab. Die HF-Schaltung definiert einen Sender und empfängt Daten von der EPP-Schaltung 50. Die HF-Schaltung 54 beinhaltet ebenso einen Amplitudenmodulations-(AM)-Schalter 77, der Daten von der EPP-Schaltung 50 empfängt und die Daten auf einen Träger amplitudenmoduliert. Genauer gesagt schaltet der AM-Schalter 77 die HF ein und aus (EIN/AUS-TASTE). Die HF-Schaltung 54 beinhaltet weiterhin einen Leistungsverstärker 79, der mit dem AM-Schalter 77 gekoppelt ist, welcher das Signal verstärkt. Weiterhin ist in der HF-Schaltung 54 ein Diversitätsschalter 78 beinhaltet, der zum Senden des verstärkten Signals über eine ausgewählte der zwei Sendeantennen X1 und X2 mit dem Leistungsverstärker 79 gekoppelt ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Schalter 78 mit mehr als zwei Antennen gekoppelt und sieht ein Schalten zwischen den mehreren Antennen vor.
Während einem Dauerstrich-(CW)-Senden für die Rückstreuungssbetriebsart wird der AM-Schalter 77 in einer geschlossenen Stellung belassen. Wenn der Abfragesender 26 in der CW-Betriebsart sendet, streut der Transponder das Signal mit einem DPSK-modulierten Unterträger zurück. Dieses Signal wird über eine der zwei Diversitätsempfangsantennen R1 und R2 empfangen. Genauer gesagt beinhaltet die HF-Schaltung 54 weiterhin einen Diversitätsschalter 80, der mit den Empfangsantennen R1 und R2 gekoppelt ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist dieser Schalter 80 mit mehr als zwei Antennen gekoppelt und sieht ein Schalten zwischen den mehreren Antennen vor. In einem anderen alternativen Ausführungsbeispiel verwendet die HF-Schaltung zum Beispiel dann, wenn Rückstreuungskommunikationen nicht verwendet werden, gemeinsame Antennen für sowohl ein Senden als auch ein Empfangen und wählt aus mehreren verfügbaren Sende/Empfangsantennen aus. Die HF-Schaltung 54 beinhaltet weiterhin einen rauscharmen Verstärker (LNA) 82, der zum Verstärken des empfangenen Signals mit dem Schalter 80 gekoppelt ist. Die HF-Schaltung 54 beinhaltet ebenso einen Quadratur-Abwärtswandler 84, der mit dem LNA 82 zum kohärenten Abwärtswandeln des empfangenen Signals gekoppelt ist. Die HF-Schaltung 54 beinhaltet weiterhin automatische Verstärkungsfaktorsteuerungen (AGCs) 86 und 88, die mit dem Quadratur-Abwärtswandler 84 gekoppelt sind. Die Amplitude der Signale wird unter Verwendung der automatischen Verstärkungsfaktorsteuerungen 86 und 88 eingestellt, um die Signale I und Q vorzusehen. Die I- und Q-Signale, welche den DPSK-modulierten Unterträger enthalten, werden zur Demodulation zu der DPSK-Schaltung 82 weitergeleitet. Die Rückwärtsverbindungsdaten aus dem Transponder 14 sind auf einen Unterträger mit 600 KHz differentiell phasenumtastungs-(DPSK)-moduliert, wobei Daten 0 einer Phase entsprechen und Daten 1 einer anderen entsprechen, die zu der ersten Phase um 180/ verschoben ist.
Wie es zuvor erwähnt worden ist, werden die I- und Q-Signale tiefpassgefiltert, um ein Aliasing in den Analog/Digitalwandlern und der nachfolgenden Digitalschaltung zu verhindern. Die gefilterten Signale werden von dem Analog/Digitalwandler abgetastet und danach in den Quadraturkombinierer 64 eingegeben. In dieser Hinsicht ist der Quadraturkombinierer durch Verzögern von einem der Kanäle eines Zyklus eines Viertel des Unterträgers realisiert, welcher mit dem nicht verzögerten Kanal summiert ist. Da die DPSK-Modulation verwendet wird, ist es anzumerken, dass es eine einzelne Frequenz gibt, die in dem Unterträger vorhanden ist. Daher ist das Element 64 ein Quadraturkombinierer an lediglich einer einzelnen Frequenz. Weiterhin nähert sich, obgleich die Datenmodulation einiges Spreizen der Signalenergie verursacht, diese verhältnismäßig einfache Schaltung nahe einem Quadraturkombinierer.
Es ist anzumerken, dass der Quadraturkombinierer wichtig ist, da in einer Rückstreuungskommunikation die Phase des ankommenden Signals nicht bekannt ist. Nichtsdestotrotz stellt ein Durchführen einer I- und Q-Abwärtswandlung der empfangenen HF-Signale sicher, dass das Signale unberücksichtigt der Phase der Signale wiedergewonnen wird.
In dieser Hinsicht ist es jedoch unmöglich, vorher zu sagen, ob das wiedergewonnene Signal auf dem I- oder Q-Ausgang oder irgendeiner Kombination der zwei erscheinen wird. Weiterhin ist es gleichermaßen unmöglich, vorher zu sagen, ob die I- und Q-Kanal-Signale zueinander in oder ausser Phase sein werden. Unter Verwendung des zuvor erwähnten Quadraturkombinierers sind diese Unbestimmtheiten nicht länger von Interesse. Das heisst, das Ausgangssignal wird unberücksichtigt dessen die gleiche Amplitude aufweisen, ob das Signal vollständig auf I- oder Q-Kanal oder irgendeiner Kombination der zwei ist.
Danach wird das einzelne Signal durch ein FIR-Anpassungsilter verarbeitet. Da die Daten zeitlich quadriert sind, ist das ideale Anpassungsfilter, das die in 5 dargestellten Charakteristiken aufweist, eines mit einer Quadrat-Zeithüllkurve und Abgriffen an der Unterträgerfrequenz. Aufgrund der Quadrathüllkurve der Daten weisen die Abgriffswerte alle die gleiche Amplitude, das heisst +1 oder –1, auf. Derartige Charakteristiken vereinfachen das Realisieren des Anpassungsfilters auf ein ledigliches Invertieren oder Nichtinvertieren des Vorzeichenbits und dann Durchführen einer Summation.
Als ein zusätzliches Merkmal kann, da die Daten auf einem Unterträger differentiell phasenumgetastet sind, eine Demodulation unter Verwendung eines einfachen Verzögerungs- und Multiplizierverfahrens erzielt werden, wie es zuvor erwähnt worden ist. Daher wird, wenn das derzeitige Bit die gleiche Phase wie das vorhergehende Bit aufweist, ein positiver Gleichgrößenwert an dem Multipliziererausgang erscheinen. Andererseits wird, wenn die Phase des derzeitigen Bit entgegengesetzt zu dem vorhergehenden Bit ist, ein negativer Wert an dem Multipliziererausgang erscheinen. Noch weiterhin wird, da der Multiplizierer ebenso ein Zweifaches des Unterträgerfrequenzsignals erzeugt, ein Tiefpassfilter verwendet, um das unerwünschte Signal zu beseitigen. Danach werden die demodulierten Ausgangsdaten in den Bitsynchronisierer 74 eingegeben, in dem der Datentakt wiedergewonnen wird.
Weitere Details des zuvor erwähnten Bitsynchronisierers sind in der gleichzeitig anhängigen gemeinsam zugewiesenen Anmeldung mit der Seriennummer 08/781 884, eingereicht am 21. Dezember 1996 zu finden, welche hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist.
Während die Erfindung bezüglich dessen beschrieben worden ist, was derzeit als die praktischsten und bevorzugtesten Ausführungsbeispiele erachtet wird, versteht es sich, dass die beiliegenden Ansprüche nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sind, sondern im Gegensatz dazu gedacht sind, Ausgestaltungen, Änderungen und/oder äquivalente Anordnungen abzudecken, welche irgendwelche der neuen Merkmale und Vorteile der Erfindung aufweisen.

Claims

Differentieller Phasenumtastungs-Demodulator (52), welcher Quadratur-Eingangssignale verwendet, die Analog/Digitalwandlern (60, 62) zugeführt werden und von diesen zu Quadratur-Digitalausgangssignalen gewandelt werden, der aufweist: einen Quadraturkombinierer (64), der auf die Quadratur-Digitalausgangssignale zum Kombinieren der Ausgangssignale reagiert, wobei eines der Quadratur-Ausgangssignale bezüglich anderen unverzögerten Ausgangssignalen verzögert wird und wobei die verzögerten und unverzögerten Quadratur-Digitalausgangssignale summiert werden, um kombinierte Ausgangssignale zu erzeugen; ein Anpassungsfilter (66) mit endlicher Impulsantwort (FIR), das zum Filtern der kombinierten Ausgangssignale mit dem Quadraturkombinierer (64) gekoppelt ist; und eine Zeitverzögerungs- und Multiplizierschaltung (68, 70), wobei ein derzeit gefiltertes kombiniertes Ausgangssignal mit einem verzögert gefilterten kombinierten Ausgangssignal multipliziert wird, um ein demoduliertes Ausgangssignal zu erzeugen.
Intelligentes Fernkommunikationssystem, das einen programmierbaren Computer (10) und eine Mehrzahl von Fernkommunikationsvorrichtungen (140, 141, 142) aufweist, die über einen Abfragesender (12) und ein Kommunikationsmedium (16, 18) mit dem Computer (10) verbunden sind, wobei der Abfragesender (12) den differentiellen Phasenumtastungs-Demodulator (52) nach Anspruch 1 aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei die Fernkommunikationsvorrichtungen (140, 141, 142) Wandler sind, welche Rückstreuungssignale erzeugen, und wobei das System weiterhin einen Abwärtswandler (84) zum Erzeugen der Quadratur-Eingangssignale aufweist.
System nach Anspruch 2, wobei die Quadratur-Eingangssignale gefiltert werden, bevor sie in die Analog/Digitalwandler (60, 62) eingegeben werden.
Demodulator nach Anspruch 1 oder System nach Anspruch 3, wobei die Quadratur-Eingangssignale auf einem Einzelfrequenz-Unterträger differentiell phasenumgetastet werden.
Demodulator nach Anspruch 1 oder System nach Anspruch 3, wobei das FIR-Anpassungsfilter (66) eine Quadratzeithüllkurve aufweist.
Demodulator nach Anspruch 5 oder System nach Anspruch 3, wobei das FIR-Anpassungsfilter (66) eine Quadrathüllkurve aufweist und Abgriffe bei der Unterträgerfrequenz aufweist.
Demodulator nach Anspruch 5 oder System nach Anspruch 3, wobei die Multiplizierschaltung (70) ein Signal erzeugt, das zwei Mal der Unterträgerfrequenz ist.
Demodulator oder System nach Anspruch 8, das weiterhin ein Tiefpassfilter (72) aufweist, das zum Entfernen des Signals, das zwei Mal der Unterträgerfrequenz ist, auf die Multiplizierschaltung (70) reagiert.
Demodulator nach Anspruch 1 oder System nach Anspruch 3, das weiterhin eine Synchronisationsschaltung (74) zum Entfernen eines Datentakts aus dem demodulierten Ausgangssignal aufweist.