DE60226303T2

DE60226303T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von Frequenzversschiebungen verursacht durch einen freischwingenden Oszillator

Info

Publication number: DE60226303T2
Application number: DE60226303T
Authority: DE
Inventors: Mark Laguna Hills Dale
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: EP1304799A1; DE60226303D1; US20030078021A1; ATE393981T1; US7155174B2; EP1304799B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kommunikationsgeräte und im Besonderen ein Gerät, das dazu in der Lage ist, in Verbindung mit einem freilaufenden Oszillator zu arbeiten.
Ein bekanntes Kommunikationssystem umfasst einen Basisstation-Sender-/Empfänger (auch als Sende-/Empfangsgerät oder Transceiver bezeichnet) und einen oder mehrere von der Basisstation entfernte Teilnehmer-Sender-/Empfänger. Der Basisstation-Sender-/Empfänger sendet ein Downstream-Kommunikationssignal, das Nutzinformationen (wie etwa Audio-, Video-Daten, etc.) umfasst, an die Teilnehmer-Sender-/Empfänger. Jeder Teilnehmer-Sender-/Empfänger umfasst einen Empfänger, um die Nutzinformationen aus dem Downstream-Signal zurückzugewinnen. Der Empfänger gewinnt/extrahiert typischerweise zunächst inhärente Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen aus dem Downstream-Signal, beispielsweise durch Frequenzsynchronisieren eines Oszillators im Empfänger mit dem Downstream-Signal. Dann verwendet der Empfänger die zurückgewonnenen Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen dazu, die durch das Downstream-Signal übertragenen Nutzinformationen zurückzugewinnen.
Ebenso kann auch die Basisstation inhärente Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen aus dem vom Teilnehmer-Sender-/Empfänger gesendeten Upstream-Signal zurückgewinnen müssen. Manche Basisstationen können jedoch nicht dazu in der Lage sein, derartige Upstream-Zeitsteuer- und/oder -Frequenzinformationen zurückzugewinnen, sofern sie nicht genau an die Downstream-Frequenz- und/oder Zeitsteuerinformationen angepasst sind.
Es ist erwünscht, die Komplexität des Teilnehmer-Sender-/Empfängers und somit die Gesamtkosten so niedrig wie möglich zu halten. Ein Kostentreiber beim Teilnehmer-Sender-/Empfänger ist häufig ein Hochfrequenzoszillator zum Generieren von Hochfrequenzsignalen, die in oder in Verbindung mit dem Sender-/Empfänger verwendet werden. Beispielsweise sind Oszillatoren, die zum Generieren von Signalen im Gigahertz-(GHz-)Frequenzbereich verwendet werden, häufig teuer und treiben somit die Gesamtkosten des Sender-/Empfängers in die Höhe.
Das Dokument EP-A-0 969 636 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 11.
Es besteht daher Bedarf an einem Sender-/Empfänger, der dazu in der Lage ist, Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen aus einem Downstream-Signal zu extrahieren.
Es besteht ferner Bedarf an einem Sender-/Empfänger, der dazu in er Lage ist, ein Upstream-Signal zu generieren, das inhärente Frequenz- und/oder Zeitsteuerinformationen umfasst, die genau an die Frequenz- und/oder Zeitsteuereigenschaften eines vom Sender-/Empfänger empfangenen Downstream-Signals angepasst sind.
Es besteht des Weiteren Bedarf an einem kostengünstigen Sender-/Empfänger. Es besteht ein damit zusammenhängender Bedarf, die Kosten eines in oder in Verbindung mit dem Sender-/Empfänger verwendeten Hochfrequenzoszillators im Vergleich zu bekannten Systemen zu verringern.
Diese Bedarfe werden durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Back-End-Kommunikationsgerät gemäß dem unabhängigen Anspruch 11 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erfindungsgemäßer Sender-/Empfänger umfasst das Merkmal des Extrahierens von Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen aus einem Downstream-Signal durch Frequenzsynchronisieren eines Oszillators im Sender-/Empfänger mit dem Downstream-Signal.
Der erfindungsgemäße Sender-/Empfänger weist das Merkmal des Generierens eines Upstream-Signals auf, das inhärente Frequenz- und/oder Zeitsteuerinformationen umfasst, die nahe an die Frequenz- und/oder Zeitsteuereigenschaften des vom Sender-/Empfänger empfangenen Downstream-Signals angepasst sind. Die Sender-/Empfänger-Frequenz synchronisiert das Upstream-Signal mit dem Downstream-Signal.
Der erfindungsgemäße Sender-/Empfänger kann mit einem freilaufenden Hochfrequenzoszillator verwendet werden, um die Gesamtkosten des Sender-/Empfängers zu senken. Der freilaufende Oszillator ist nicht mit anderen stabilen Referenzoszillatoren synchronisiert (z. B. phasensynchronisiert oder frequenzsynchronisiert).
Einige Beispiele für erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
1 eine beispielhafte Betriebsumgebung der vorliegenden Erfindung,
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Sender-/Empfänger-Systems aus der Umgebung gemäß 1,
3 ein Zeitsteuerdiagramm eines beispielhaften Abschnitts eines mit einem Master-Zeitsteuersignal codierten Downstream-Signals,
4 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Referenzsignalgenerators zum Ableiten eines Referenzsignals von einem codierten Master-Zeitsteuersignal,
5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Kompensieren eines Frequenzversatzes von einem freilaufenden Oszillator in Upstream- und Downstream-Richtung, und
6 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ableiten einer Frequenzversatzschätzung, welches das Verfahren gemäß 5 erweitert.
BEISPIELHAFTE UMGEBUNG
1 zeigt eine beispielhafte Betriebsumgebung 100 der vorliegenden Erfindung. Die Umgebung 100 umfasst ein Sende-/Empfangsgerät (Transceiver) 102 und ein Sende-/Empfangsgerät 104. In Downstream-(DS-)Richtung sendet das Sende-/Empfangsgerät 102 ein Downstream-Kommunikationssignal 108 (Frequenz f_RFd) an das Sende-/Empfangsgerät 104. Das Downstream-Signal 108 kann, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, ein komplexes Breitbandsignal sein, das mehrere Trägersignale umfasst, wie etwa ein orthogonales Frequenzmultiplexsignal (OFDM-Signal/Orthogonal Frequency Division Multiplexed signal). Außerdem kann das Downstream-Signal 108, bei manchen Umgebungen, mit einem Master-Zeitsteuersignal codiert werden, wie etwa einer Reihe von Zeitstempeln. Das Sende-/Empfangsgerät 104 empfängt das Downstream-Kommunikationssignal 108 und leitet erfindungsgemäß ein korrigiertes Downstream-Signal 110 von dem empfangenen Downstream-Signal ab. In Upstream-(US-)Richtung empfängt das Sende-/Empfangsgerät 104 ein anfängliches Upstream-Signal 112 von einer externen Quelle, die nicht gezeigt ist. Das Sende-/Empfangsgerät 104 leitet erfindungsgemäß ein Upstream-Signal 114 (Frequenz f_RFu) von dem anfänglichen Upstream-Signal 112 ab und sendet das Upstream-Signal 114 an das Sende-/Empfangsgerät 102.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Sende-/Empfangsgeräts 200, das dem vorstehend beschriebenen Sende-/Empfangsgerät 104 entspricht. Das Sende-/Empfangsgerät 200 umfasst ein Front-End-Sende-/Empfangsgerät 202, das mit einem Back-End-Sende-/Empfangsgerät 204 gekoppelt ist. Das Front-End-Gerät 202 und das Back-End-Gerät 204 müssen nicht ortsgleich angeordnet sein. Das heißt, das Front-End-Gerät 202 kann unter einem gewissen Abstand vom Back-End-Gerät 204 angeordnet sein. Des Weiteren können Signale zwischen dem Front-End- und dem Back-End-Gerät 202 und 204 über bekannte Signalübertragungsmedien, wie etwa Koaxialkabel, übertragen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft das Back-End-Gerät 204, wie nachfolgend näher beschrieben.
FRONT-END-GERÄT
Das Front-End-Gerät 202 umfasst einen Downstream-Frequenzwandler 204, einen Upstream-Frequenzwandler 206 und einen freilaufenden Oszillator 208. Der Downstream-Frequenzwandler 204 umfasst einen Mischer 210, auf den ein Bandpassfilter 212 folgt, und der Upstream-Frequenzwandler 206 umfasst ein Bandpassfilter 214, auf das ein Mischer 216 folgt. Der freilaufende lokale Oszillator (LO) 208 führt dem Mischer 210 ein freilaufendes Downstream-LO-Signal 218 und dem Mischer 216 ein freilaufendes Upstream-LO-Signal 220 zu. Die LO-Signale 218 und 220 können dasselbe Signal sein und daher dieselbe Frequenz haben.
Der freilaufende LO 208 ist nicht mit einem stabilen, genauen, externen Referenzoszillator synchronisiert (z. B. phasensynchronisiert oder frequenzsynchronisiert). Der freilaufende LO 208 kann beispielsweise ein relativ kostengünstiger, freilaufender dielektrischer Resonanzoszillator (DRO – Dielectric Resonator Oscillator) zum Generieren der LO-Signale 218 und 220 im GHz-Frequenzbereich sein. Ein DRO generiert eine Frequenz, die dazu neigt, mit der Zeit, der Temperatur, dem Verfahren und so weiter erheblich abzuweichen, wenn er nicht mit einem stabilen Referenzoszillator synchronisiert ist. Daher haben die freilaufenden LO-Signale 218 und 220 jeweils Frequenzen, die dazu neigen, einen unerwünschten Frequenzversatz Δf_d (in 2 auch durch das Bezugszeichen 222 dargestellt) von einer vorgegebenen, gewünschten Frequenz f_LO der LO-Signale zu enthalten.
In Downstream-Richtung empfängt das Front-End-Gerät 202 das Downstream-Signal 108. Der Downstream-Frequenzwandler 204 führt basierend auf dem dem Mischer 210 zugeführten freilaufenden LO-Signal 218 an dem Downstream-Signal 108 (Frequenz f_RFd) eine Frequenzumwandlung in ein anfängliches Downstream-Signal 224 (Frequenz f_IFd + Δf_d) durch, wobei das freilaufende LO-Signal den unerwünschten Frequenzversatz Δf_d auf das anfängliche Downstream-Signal 224 überträgt. Das Front-End-Gerät 202 führt das anfängliche Downstream-Signal 224 dem Back-End-Gerät 204 zu.
In Upstream-Richtung führt das Back-End-Gerät 204 ein vorab korrigiertes Upstream-Signal (Frequenz F_IFu + Δf_d) dem Upstream-Frequenzwandler 206 des Front-End-Geräts 202 zu. Der Upstream-Frequenzwandler 206 führt basierend auf dem dem Mischer 216 zugeführten freilaufenden LO-Signal 220 an dem vorab korrigierten Upstream-Signal 226 eine Frequenzumwandlung in das Upstream-Signal 114 durch.
BACK-END-GERÄT
ÜBERBLICK
Das Back-End-Gerät 204 umfasst einen Downstream-Signalprozessor (DSP) 230, einen Upstream-Signalprozessor (USP) 232, einen lokalen Oszillator (LO) 234, einen Differenzierer 236, einen Referenzsignalgenerator 238 und eine Schätzeinrichtung 240. Der DSP 230 empfängt das anfängliche Downstream-Signal 224 vom Front-End-Gerät 202, ein Downstream-LO-Signal 242 (Frequenz f_dLO) vom LO 234 und eine Frequenzversatzschätzung Δe_d (in 2 als Schätzsignal 243 ausgewiesen) von der Schätzeinrichtung 240, die den freilaufenden Frequenzversatz Δf_d angibt, der im anfänglichen Downstream-Signal 224 enthalten ist. Der DSP 230 verwendet das LO-Signal 242 und die Schätzung Δe_d, um an dem anfänglichen Downstream-Signal 224 eine Frequenz-Abwärtswandlung durchzuführen und außerdem den unerwünschten Frequenzversatz Δf_d aus dem anfänglichen Downstream-Signal 224 zu beseitigen, wodurch ein korrigiertes Downstream-Signal 110 mit einer Basisbandfrequenz erzeugt wird.
Ebenso empfängt der USP 232 das anfängliche Upstream-Signal 112, ein Upstream-LO-Signal 244 vom LO 234 und die Frequenzversatzschätzung Δe_d von der Schätzeinrichtung 240. Der USP 232 verwendet das LO-Signal 244 und die Schätzung Δe_d dazu, an dem anfänglichen Upstream-Signal 112 eine Frequenz-Aufwärtswandlung durchzuführen und auch dazu, an dem anfänglichen Upstream-Signal eine Vorab-Frequenzkorrektur vorzunehmen, und zwar um einen Betrag, der gleich der Schätzung Δe_d ist, wodurch das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 mit der vorab korrigierten Zwischenfrequenz (ZF) (f_IFu + Δf_d) erzeugt wird. Der USP 232 führt das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 dem Upstream-Frequenzwandler 206 des Front-End-Geräts 202 zu.
Der DSP 230 führt dem LO 234 das korrigierte Downstream-Signal 110 oder alternativ ein vom Downstream-Signal abgeleitetes Signal 274 als Steuersignal zu. Der LO 234 generiert das Downstream-LO-Signal 242 und das Upstream-LO-Signal 244 in Antwort auf das Steuersignal. Das Steuersignal synchronisiert (z. B. frequenzsynchronisiert) das Downstream- und das Upstream-LO-Signal 242 und 244 in dem Maße mit dem anfänglichen Downstream-Signal 224 und somit mit dem Downstream-Signal 108, in dem das korrigierte Downstream-Signal 110 frei von dem unerwünschten Frequenzversatz Δf_d ist (d. h. in dem Maße, in dem die Schätzung Δe_d den Frequenzversatz Δf_d repräsentiert).
Der Differenzierer 236 leitet basierend auf einer Frequenzdifferenz zwischen dem Upstream- und dem Downstream-LO-Signal 242 und 244 ein Differenzsignal 246 ab, das den Teil des unerwünschten Frequenzversatzes Δf_d angibt, der das korrigierte Downstream-Signal 110 korrumpiert. Die Schätzeinrichtung 240 empfängt das Differenzsignal 246 und ein oder mehrere Referenzsignale (nachfolgend beschrieben) und leitet die Schätzung Δe_d von dem Differenzsignal und den Referenzsignalen ab.
GENAUER BETRIEB
DOWNSTREAM-SIGNALPROZESSOR
Der DSP 230 umfasst einen ersten Mischer 252, auf den ein ZF-Bandpassfilter 254 folgt. Der Mischer 252 führt basierend auf dem LO-Signal 242 an dem anfänglichen Downstream-Signal 224 (auch als erstes ZF-Signal 224 bezeichnet) eine Frequenzumwandlung in ein zweites ZF-Signal 256 durch. Dabei verlagert der Mischer 252 den im ersten ZF-Signal 224 enthaltenen Frequenzversatz Δf_d auf das zweite ZF-Signal 256. Das Filter 254 filtert das zweite ZF-Signal 256, um ein gefiltertes zweites ZF-Signal 258 zu erzeugen. Das Filter 254 führt das zweite ZF-Signal 258 (einschließlich des Frequenzversatzes Δf_d) einem zweiten Mischer 260 zu. Bei einer alternativen Anordnung der vorliegenden Erfindung digitalisiert ein zwischen dem Filter 254 und dem zweiten Mischer 260 angeschlossener Analog-/Digital-(ND-)Umsetzer das vom Filter 254 ausgegebene Signal. Bei dieser alternativen Anordnung ist das dem zweiten Mischer 260 zugeführte zweite ZF-Signal 258 digitalisiert.
Der DSP 230 umfasst einen Korrektursignalgenerator 262, bei dem ein Kombinierer 263 mit einem numerisch gesteuerten Oszillator (NCO – Numerically Controlled Oscillator) 264 verbunden ist. Der Kombinierer 263 leitet basierend auf der Frequenzversatzschätzung Δe_d und einem Frequenz-Referenzsignal 266 ein Frequenzsteuersignal 265 ab. Das Frequenz-Referenzsignal 266 repräsentiert einen vorgegebenen Frequenzversatz, der notwendig ist, um, in Abwesenheit des Frequenzversatzes Δf_d, an dem ZF-Signal 258 eine Frequenzverlagerung in das Basisband vorzunehmen. Wenn das ZF-Signal 258 beispielsweise eine nominale, vorgegebene ZF-Frequenz von 6 Megahertz (MHz) hat, repräsentiert das Frequenz-Referenzsignal 266 einen Frequenzversatz von gleich 6 MHz.
In Antwort auf die Frequenzversatzschätzung Δe_d und das Frequenz-Referenzsignal 266 generiert der NCO 264 ein Downstream-Korrektursignal 267 mit einer Frequenz, die repräsentativ für die Frequenzversatzschätzung Δe_d ist. Bei der in 2 dargestellten Anordnung beispielsweise hat das Korrektursignal 267 eine Frequenz f_c, die angegeben wird durch: Frequenz f_c = Frequenzversatzschätzung Δe_d + die Frequenz, die durch das Frequenz-Referenzsignal 266 angegeben wird (das heißt, die Frequenz, die notwendig ist, um das ZF-Signal 258 in das Basisband zu verlagern).
Bei der in 2 dargestellten Anordnung sind die Frequenzversatzschätzung Δe_d, das Frequenzsteuersignal 265 und das Frequenz-Referenzsignal 266 numerische Eingänge, die repräsentativ für ihre jeweiligen Frequenzen sind. Eine alternative Anordnung des Korrektursignalgenerators 262 umfasst einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO – Voltage Controlled Oscillator) anstelle des NCO 264. Bei einer solchen alternativen Anordnung können die Signale Δe_d, 265 und 266 auf Spannung oder Strom basierende Signale (anstatt numerische Signale) sein, die repräsentativ für ihre jeweiligen Frequenzen sind.
Der Mischer 260 führt basierend auf dem Downstream-Frequenzkorrektursignal 267 an dem zweiten ZF-Signal 258 eine Frequenzumwandlung in ein Basisbandsignal 268 durch. Der Mischer 260 beseitigt den Teil des durch die Schätzung Δe_d repräsentierten Frequenzversatzes Δf_d aus dem ZF-Signal 258. Das heißt, der Mischer 260 beseitigt den Frequenzversatz Δf_d in dem Maße aus dem zweiten ZF-Signal 258, in dem die Frequenz des Downstream-Korrektursignals 267 den Frequenzversatz Δf_d repräsentiert. Daher umfasst, wenn die Schätzung Δe_d den Frequenzversatz Δf_d nicht genau repräsentiert, das Basisbandsignal 268 einen unerwünschten Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d. Der Mischer 260 führt das Basisbandsignal 268 einem Filter 270 zu. Das Filter 270 filtert das Signal 268, um das korrigierte Downstream-Signal 110 zu erzeugen, das aus den oben genannten Gründen den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d umfassen kann.
Das Filter 270 führt das korrigierte Downstream-Signal 110 einem fakultativen Prozessor 272 zu, um das korrigierte Downstream-Signal 110 zu verarbeiten. Der Prozessor 272 wird dazu verwendet, komplexe Basisbandwellenformen, wie etwa ein Basisband-OFDM-Signal, zu verarbeiten, wenn das Downstream-Signal 110 solche Wellenformen umfasst. Der Prozessor 272 leitet ein LO-Frequenzsteuersignal 274 von dem korrigierten Downstream-Signal 110 ab. Daher gibt das Frequenzsteuersignal 274 (z. B. proportional dazu) den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d an, der in dem korrigierten Downstream-Signal 110 verbleibt. Der Prozessor 272 führt das Steuersignal dem LO 234 zu.
Alternative Anordnungen des DSP 230 liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Der erste Mischer 252 kann bei einer alternativen Anordnung beispielsweise als Frequenz-Aufwärtswandler (anstatt als Frequenz-Abwärtswandler) arbeiten. Bei einer weiteren alternativen Anordnung kann der DSP 230 nur einen einzelnen Mischer umfasst, um an dem anfänglichen Downstream-Signal 224 eine Frequenz-Abwärtswandlung in eine Basisbandfrequenz durchführen.
LOKALER OSZILLATOR
Der LO 234 umfasst einen frequenzabstimmbaren Referenzoszillator 276. Der Referenzoszillator 276 generiert ein Referenzsignal 278 (Frequenz f_r), das auf das Steuersignal 274 anspricht. Wenn das korrigierte Downstream-Signal 110 frei von dem Frequenzversatz Δf_d ist, bewirkt das Steuersignal 274, dass der Oszillator 276 das Referenzsignal 278 mit einer nominalen vorgegebenen Frequenz generiert. Wenn andererseits das korrigierte Downstream-Signal 110 einen Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d umfasst, bewirkt das Steuersignal 274, dass die Frequenz f_r von der nominalen vorgegebenen Frequenz des Referenzsignal 278 um einen Betrag ΨΔf_d frequenzverschoben wird, der repräsentativ für den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d ist, wobei Ψ eine Proportionalitätskonstante repräsentiert.
Der Referenzoszillator 276 führt das Referenzsignal 278 einem Downstream-Multiplizierer 280 und einem Upstream-Multiplizierer 282 zu. Der Downstream-Multiplizierer 280 multipliziert die Frequenz des Referenzsignals 278 mit einer vorgegebenen Zahl (n), um das Downstream-LO-Signal 242 zu erzeugen, das eine Frequenz f_dLO = nf_r hat. Der Multiplizierer 280 führt das Downstream-LO-Signal 242 dem Mischer 252 zu. Ebenso multipliziert der Upstream-Multiplizierer 282 das Referenzsignal 278 mit einer anderen vorgegebenen Zahl (k), um das Upstream-LO-Signal 244 zu erzeugen, das eine Frequenz f_uLO = kf_r hat. Der Multiplizierer 282 führt das Upstream-LO-Signal 244 dem USP 232 zu. Die Frequenzen f_uLO und f_dLO stellen beispielsweise linear skalierte Versionen der Frequenz f_r dar.
Der DSP 230, der LO 234 und der Prozessor 272 arbeiten als Frequenzregelkreis (FLL – Frequency Locked Loop) zusammen, der umfasst: den Mischer 252, das Filter 254, den Mischer 260 und das Filter 270 des DSP 230, den Prozessor 272 sowie den Oszillator 276 und den Multiplizierer 280 des LO 234. Der FLL frequenzsynchronisiert den Referenzoszillator 276 (das heißt, die Frequenz f_r des Referenzsignals 278) mit der Frequenz f_Ifd des ZF-Signals 224 und somit mit der Frequenz f_RFd des Downstream-Signals 108, zumindest in dem Maße, in dem der Mischer 260 den Frequenzversatz Δf_d aus dem ZF-Signal 258 beseitigt. Der Grund, warum der FLL die Frequenz f_r mit der Frequenz f_IFd und nicht mit der Frequenz f_IFd + Δf_d frequenzsynchronisiert, besteht darin, dass sich das Frequenzsteuersignal 274 von einem Signal (nämlich dem korrigierten Downstream-Signal 110) ableitet, das im Wesentlichen frei von dem Frequenzversatz Δf_d ist. Der Vorgang der Frequenzsynchronisation des Referenzoszillators 276 mit der Downstream-Frequenz f_RFd des Downstream-Signals 108 (auf die vorstehend beschriebene Weise) kann als Extraktion inhärenter Zeitsteuer- und/oder Frequenzinformationen aus dem Downstream-Signal 108 betrachtet werden.
In der Praxis generiert der Referenzoszillator 276 das Referenzsignal 278 mit der Frequenz f_r, so dass die Frequenz f_r häufig einen inhärenten Frequenzfehlerterm Δf_r enthält, der infolge von Mängeln des Referenzoszillators entsteht. Bei der Frequenzsynchronisierung der Frequenz f_r mit der Frequenz f_IFd, reduziert der FLL den Frequenzfehlerterm Δf_r auf einen ausreichend kleinen Wert, so dass er spätere Downstream-Verfahren (nicht gezeigt), die das korrigierte Downstream-Signal 110 verwenden, nicht nachteilig beeinflusst.
DIFFERENZIERER
Der Differenzierer 236 umfasst einen Mischer 284, auf den ein Bandpassfilter 286 folgt. Der Mischer 284 subtrahiert (das heißt, differenziert) die Frequenzen des Upstream- und des Downstream-Signals 244 und 242, um ein Differenzsignal 288 zu erzeugen. Das Bandpassfilter 286 filtert das Differenzsignal 288, um eine gefilterte Version desselben zu erzeugen, nämlich das vorstehend genannte Differenzsignal 246. Das Differenzsignal 246 hat eine Frequenz Δf_LO = |f_uLO – f_dLO| = |(n – k)f_r|.
Wenn das korrigierte Downstream-Signal 110 frei von dem Frequenzversatz Δf_d ist, erzeugt der Differenzierer 236 basierend auf der nominalen vorgegeben Frequenz der Frequenz f_r das Differenzsignal 246 mit einer nominalen vorgegebenen Differenzfrequenz α. Wenn andererseits das korrigierte Downstream-Signal 110 einen Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d enthält, ist die Differenzfrequenz Δf_LO von der nominalen vorgegebenen Differenzfrequenz α um einen Betrag |(n – k)| ΨΔf_d frequenzverschoben, der repräsentativ für den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d ist, der die Frequenz f_r korrumpiert. Daher gibt das Differenzsignal 246 die nominale vorgegeben Frequenz α und einen Frequenzfehlerterm an, der repräsentativ (z. B. proportional dazu) für den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d ist, der das korrigierte Downstream-Signal 110 korrumpiert.
Der Differenzierer 236 kann alleine oder in Kombination mit dem LO 234 im Allgemeinen als Schaltung betrachtet werden, die ein Signal generiert, das im Allgemeinen als Schätzsignal bezeichnet wird, welches den Restanteil des Frequenzversatzes Δf_d angibt, der das korrigierte Downstream-Signal 110 korrumpiert. Das Schätzsignal (z. B. das Differenzsignal 246 bei der Ausführungsform gemäß 2) wird von dem korrigierten Downstream-Signal 110 abgeleitet und kann sich daher mit der Zeit verändern, um jedwede entsprechende Änderung in dem Teil des Frequenzversatzes Δf_d genau widerzuspiegeln, der das korrigierte Downstream-Signal 110 korrumpiert. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung des Differenzierers 236 (und des LO 234) begrenzt ist, um das Schätzsignal abzuleiten, und dass andere Schaltungen verwendet werden können, um das Schätzsignal abzuleiten/zu generieren, was für einen Durchschnittsfachmann auf dem relevanten Gebiet nach einem Studium der vorliegenden Erfindung offenkundig sein sollte.
SCHÄTZEINRICHTUNG
Der Differenzierer 236 führt das Differenzsignal 246 der Schätzeinrichtung 240 zu. Die Schätzeinrichtung 240 umfasst einen Frequenzdetektor 290, einen Kombinierer 292 und ein Schleifenfilter bzw. einen Integrator 294, die in Reihe geschaltet sind. Der Frequenzdetektor 290 empfängt das Differenzsignal 246 und ein Referenzsignal 296 vom Referenzsignalgenerator 238. Das Referenzsignal 296 repräsentiert eine Referenzfrequenz f_TRC oder einen Standard, anhand dessen der Frequenzdetektor 290 Frequenzmessungen ableiten kann. Der Frequenzdetektor 290 ermittelt/misst die Frequenz des Differenzsignals 246 und führt eine ermittelte Frequenz 298 dem Kombinierer 292 zu. Die ermittelte Frequenz 298 repräsentiert die vorgegebene nominale Differenzfrequenz α zusammen mit dem Frequenzfehlerterm (das heißt, |(n – k)| ΨΔf_d), die im Differenzsignal 246 enthalten und beide vorstehend erwähnt sind.
Der Kombinierer 292 empfängt die ermittelte Frequenz 298 und ein Referenzsignal 320 (von einer nicht gezeigten Quelle), das den Frequenzwert α angibt. Der Kombinierer 292 subtrahiert den Frequenzwert α von der ermittelten Frequenz 298, um ein Restsignal 322 zu erzeugen, das den Frequenzfehlerterm angibt, der im Differenzsignal 246 enthalten ist und somit den Teil des Frequenzversatzes Δf_d angibt, der im korrigierten Downstream-Signal 110 enthalten ist.
Der Kombinierer 292 führt das Restsignal 322 dem Schleifenfilter 294 zu. Das Schleifenfilter 294 integriert das Restsignal 322 in die Frequenzversatzschätzung Δe_d, wodurch die Frequenzversatzschätzung im Laufe der Zeit kontinuierlich adaptiv aktualisiert wird. Die Schätzeinrichtung 240, der DSP 230, der Prozessor 272, der LO 234 und der Differenzierer 236 arbeiten in der vorstehend beschriebenen Weise als adaptive Frequenzversatzschätzschleife zusammen. Wenn die Frequenzversatzschätzung Δe_d bezogen auf den Frequenzversatz Δf_d zu hoch oder zu niedrig ist, reduziert bzw. erhöht die Frequenzversatzschätzschleife die Frequenzversatzschätzung. Wenn die Frequenzversatzschätzung Δe_d den Frequenzversatz Δf_d genau widerspiegelt, hält die Frequenzversatzschätzschleife den gegenwärtigen Wert der Frequenzversatzschätzung Δe_d aufrecht.
Bei dem Gerät 200 repräsentieren der freilaufende Frequenzversatz Δf_d vom freilaufenden Oszillator 208 und der Frequenzfehler Δf_r vom Oszillator 276 zwei unbekannte (und unerwünschte) Variablen oder Größen. Der FLL und die Frequenzversatzschätzschleife der vorliegenden Erfindung arbeiten im Wesentlichen zusammen, um die zwei unbekannten Größen aufzulösen, so dass aus den Unbekannten resultierende Frequenzfehler erheblich reduziert werden können. Das bedeutet, dass der FLL und die Frequenzversatzschätzschleife, angesichts der willkürlichen anfänglichen Zustände der vorstehend genannten Größen, zusammenarbeiten, um zu bewirken, dass aus den Unbekannten entstehende Frequenzfehler zu einem korrekten (oder vielmehr akzeptablen) und stabilen Betriebszustand konvergieren.
UPSTREAM-SIGNALPROZESSOR
Der USP 232 umfasst ein Basisbandfilter 324, einen ersten Mischer 326, der auf das Filter folgt, und einen Upstream-Korrektursignalgenerator 328. Der Upstream-Korrektursignalgenerator 328 ähnelt dem Downstream-Korrektursignalgenerator 262. Der Upstream-Korrektursignalgenerator 328 empfängt die Frequenzversatzschätzung Δe_d und ein Referenzsignal 330. In Antwort auf diese Eingangssignale erzeugt der Korrektursignalgenerator 328 ein Upstream-Korrektursignal 331 mit einer Frequenz, die repräsentativ für die Frequenzversatzschätzung Δe_d ist (z. B. auf dieselbe Art und Weise, in der das Downstream-Korrektursignal 267 repräsentativ für die Frequenzversatzschätzung Δe_d ist). Bei einer alternativen Anordnung der vorliegenden Erfindung sind der Downstream- und der Upstream-Signalgenerator 262 und 328 derselbe Signalgenerator und die Korrektursignale 267 und 331 dasselbe Signal.
Das Upstream-Basisbandfilter 324 führt dem Mischer 326 ein gefiltertes anfängliches Upstream-Signal 332 zu. Der Mischer 326 führt basierend auf dem Upstream-Korrektursignal 331 an dem Signal 332 eine Frequenzumwandlung in ein erstes ZF-Signal 333 durch. Der Mischer 326 addiert den Teil des Frequenzversatzes Δf_d, der durch die Schätzung Δe_d repräsentiert wird, zu dem Upstream-Signal 332. Das heißt, der Mischer 326 addiert den Frequenzversatz Δf_d in dem Maße zu dem Upstream-Signal 332, in dem die Frequenz des Upstream-Korrektursignals 331 den Frequenzversatz Δf_d repräsentiert. Der Mischer 326 führt das erste ZF-Signal 333 einem ZF-Bandpassfilter 334 zu. Bei einer Anordnung der vorliegenden Erfindung sind die Signale 112, 332 und 331 digitale Signale, wobei ein Digital-/Analog-(D/A-)Umsetzer zwischen dem Mischer 326 und dem Filter 334 angeschlossen ist, um ein vom Mischer 326 ausgegebenes digitales ZF-Signal in ein analoges ZF-Signal umzuwandeln. Bei dieser Anordnung ist das dem Filter 334 zugeführte ZF-Signal 333 ein analoges Signal.
Das ZF-Bandpassfilter (ZF-BPF) 334 führt einem zweiten Upstream-Mischer 338 des USP 232 ein gefiltertes erstes ZF-Signal 336 zu. Der Mischer 338 führt basierend auf dem Upstream-LO-Signal 244 an dem ersten ZF-Signal 336 eine Frequenzumwandlung in das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 durch. Das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 umfasst außerdem den Teil des Frequenzversatzes Δf_d _, der durch die Schätzung Δe_d repräsentiert wird. Der Mischer 338 führt das vorab korrigierte Signal 226 dem Upstream-Frequenzwandler 206 des Front-End-Geräts 202 zu.
Der Mischer 216 hebt den Frequenzversatz Δf_d im LO-Signal 220 mit dem im vorab korrigierten Upstream-Signal 226 enthaltenen Frequenzversatz in dem Maße auf, in dem die zwei Frequenzversatze einander gleichen. Daher erzeugt der Mischer 216 das Upstream-Signal 114 mit einer Frequenz (Frequenz f_RFu), die im Wesentlichen frei von dem Frequenzversatz Δf_d ist. Da die vorliegende Erfindung (1) unter Verwendung eines Upstream-LO-Signals (z. B. des LO-Signals 244), welches mit dem Downstream-Signal 108 frequenzsynchronisiert ist, eine Frequenzumwandlung an dem anfänglichen Upstream-Signal 112 durchführt und (2) den freilaufenden Frequenzversatz Δf_d im Wesentlichen daran hindert, das Upstream-Signal 114 zu kontaminieren, kann die vorliegende Erfindung so angesehen werden, dass sie ein Upstream-Signal (d. h. das Signal 114) generiert, das inhärente Frequenz- und/oder Zeitsteuerinformationen umfasst, die genau an die Frequenz- und/oder Zeitsteuereigenschaften des Downstream-Signals 108 angepasst sind.
Alternative Anordnungen des USP 232 liegen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung. Der USP 232 kann beispielsweise nur einen einzelnen Mischer zur Frequenz-Aufwärtswandlung des anfänglichen Upstream-Signals 112 umfassen. Bei einer alternativen Ausführungsform des Back-End-Geräts wird der USP 232 weggelassen. Bei einer solchen Ausführungsform verarbeitet das Back-End-Gerät nur Downstream-Signale.
REFERENZSIGNALGENERATOR
Wie vorstehend in Verbindung mit 1 besprochen, kann der Sender-/Empfänger 102 das Downstream-Signal 108 mit einem Master-Zeitsteuersignal codieren, das z. B. eine Reihe von zeitlich voneinander beabstandeten Zeitstempeln umfasst. 3 ist ein Zeitsteuerdiagramm eines beispielhaften Abschnitts 350 eines Downstream-Signals, das mit periodischen Zeitstempeln t₁, t₂, t₃ und so weiter codiert ist. Die vorliegende Erfindung kann das im Downstream-Signal 108 enthaltene codierte Master-Zeitsteuersignal nutzen, um einen genauen Frequenzstandard (Referenzsignal 296) abzuleiten, anhand dessen der Frequenzdetektor 290 Frequenzmessungen ableiten kann, was nun beschrieben wird.
4 ist ein Blockdiagramm eines Referenzsignalgenerators 400 zum Ableiten des Referenzsignals 296 von dem vorstehend genannten codierten Master-Zeitsteuersignal. Der Referenzsignalgenerator 400 stellt eine alternative Ausführungsform des Referenzsignalgenerators 238 dar, der im Back-End-Gerät 204 verwendet wird. Der Referenzsignalgenerator 400 empfängt das anfängliche Downstream-Signal 224.
Wenn das Downstream-Signal 108 das codierte Master-Zeitsteuersignal umfasst, enthält auch das Downstream-Signal 224 das codierte Master-Zeitsteuersignal, da das Downstream-Signal 224 eine frequenzverlagerte Version des empfangenen Downstream-Signals 108 ist. Bei einer alternativen Anordnung kann der Referenzsignalgenerator das Downstream-Signal 108, oder alternativ das ZF-Signal 256 usw., direkt empfangen.
Der Referenzsignalgenerator 400 umfasst einen Decoder 402, der mit einem Signalgenerator 404 verbunden ist. Der Decoder 402 decodiert das im Signal 224 enthaltene codierte Master-Zeitsteuersignal, um die Zeitstempel des Master-Zeitsteuersignals zurückzugewinnen. Der Decoder 402 leitet von den Zeitstempeln ein Frequenzsteuersignal 406 ab. In Antwort auf das Frequenzsteuersignal 406 (d. h. die zurückgewonnenen Zeitstempel) generiert der Generator 404 das Referenzsignal 296, so dass das Referenzsignal 296 eine Referenzfrequenz des Sender-/Empfängers 102 (d. h. eines dort festgelegten Frequenzstandards) genau repräsentiert.
BEISPIELHAFTE FREQUENZEN

Die nachstehende Tabelle 1 umfasst eine Liste von Signalfrequenzen, die bei beispielhaften Anordnungen der Umgebung 100 und des Sender-/Empfängers 200 verwendet werden.

Frequenzbezeichnung oder Signalbezeichnung aus Fig. 2	Nominale, vorgegebene Frequenz (MHz) (d. h. ohne Frequenzversatz/-fehler)
f_RFu	2500
f_RFd	2596
f_LO	2170
f_IFu (f_RFu – f_LO)	2500 – 2170 = 330
f_IFd (f_RFd – f_LO)	2596 – 2170 = 426
f_r	24
f_uLO (= kf_r)	336 (k = 14)
f_dLo (= nf_r)	432 (n = 18)
Δf_LO	96 (= α)
Downstream-ZF-Signale 256, 258	6 (f_r/4)
Upstream-ZF-Signale 333, 336	6 (f_r/4)
Referenzsignale 266, 330	6 (f_r/4)

Tabelle 1

VERFAHRENSFLUSSDIAGRAMME
Bei der nachstehenden Beschreibung der verschiedenen Verfahren wird aus rein beispielhaften Gründen Bezug auf in den 1–4 dargestellte Signale und/oder Elemente genommen. Solche Bezugnahmen sollen die Verfahren nicht auf spezifische Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung beschränken.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zum Kompensieren eines Frequenzversatzes von einem freilaufenden Oszillator in Upstream- und Downstream-Richtung. Das Verfahren 500 wird beispielsweise im Back-End-Gerät 204 ausgeführt, wobei davon ausgegangen wird, dass das Back-End-Gerät 204 mit dem Front-End-Gerät 202 zusammenarbeitet. Das Verfahren 500 entspricht dem Betrieb der vorliegenden Erfindung in einem stationären Zustand, nachdem der Mischer 260 basierend auf einem willkürlichen anfänglichen Wert der Frequenzversatzschätzung Δe_d erstmals einen Frequenzversatz aus den ZF-Signalen 256/258 beseitigt hat, um das korrigierte Signal 110 zu erzeugen. Das Front-End-Gerät 202 empfängt das Downstream-Signal 108 und sendet das Upstream-Signal 114. Das Front-End-Gerät 202 mischt das Downstream-Signal 108 mit dem freilaufenden LO-Signal 218, das den unerwünschten Frequenzversatz Δf_d enthält, und erzeugt dadurch das anfängliche Downstream-Signal 224, das ebenfalls den Frequenzversatz Δf_d enthält.
In einem ersten Schritt 502 des Verfahrens 500 empfängt das Back-End-Gerät 204 das anfängliche Downstream-Signal 224, das den unerwünschten Frequenzversatz Δf_d (nachfolgend auch als unerwünschter Frequenzversatz (FO) bezeichnet) enthält.
In einem nächsten Schritt 504 arbeiten der DSP 230, der Prozessor 272, der LO 234, der Differenzierer 236 und die Schätzeinrichtung 240 zusammen, um von dem korrigierten Downstream-Signal 110 (das im stationären Zustand verfügbar ist) die Frequenzversatzschätzung Δe_d abzuleiten, die den Frequenzversatz Δf_d angibt, der im anfänglichen Downstream-Signal 224 enthalten ist.
In einem nächsten Schritt 506 beseitigt der DSP 230 den geschätzten Frequenzversatz Δe_d aus dem anfänglichen Downstream-Signal 224, wodurch das korrigierte Downstream-Signal 110 erzeugt wird. Dabei führt der DSP 230 an dem anfänglichen Downstream-Signal 224 außerdem eine Frequenzumwandlung in eine Basisbandfrequenz durch. Die Schritte 504 und 506 umfassen zusammen das adaptive Schätzen des Frequenzversatzes Δf_d.
In einem nächsten Schritt 508 führt der USP 232 unter Verwendung des geschätzten Frequenzversatzes Δe_d an dem anfänglichen Upstream-Signal 112 eine Vorab-Frequenzkorrektur durch, wodurch das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 generiert wird. Dabei führt der USP 232 an dem anfänglichen Upstream-Signal 112 außerdem eine Frequenzumwandlung von einer Basisbandfrequenz in eine ZF-Frequenz (des Upstream-Signals 226) durch.
In einem nächsten Schritt 510 führt das Back-End-Gerät 204 das vorab korrigierte Upstream-Signal 226 dem Front-End-Gerät 202 zu, wobei das Front-End-Gerät das vorab frequenzkorrigierte Upstream-Signal 226 mit dem freilaufenden LO-Signal 220 mischt, um das Upstream-Signal 114 zu erzeugen, so dass das Upstream-Signal in dem Maße frei von dem unerwünschten FO (d. h. dem Frequenzversatz Δf_d) ist, in dem der geschätzte FO den unerwünschten FO repräsentiert. Das Verfahren 500 wiederholt sich im Laufe der Zeit.
Das Verfahren 500 kann zu einem Verfahren zum Kompensieren eines Frequenzversatzes von einem freilaufenden Oszillator nur in Downstream-Richtung abgewandelt werden, indem die Verfahrensschritte 508 und 510 weggelassen werden.
6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 600 zum Ableiten der Frequenzversatzschätzung Δe_d (auch als geschätzter Frequenzversatz Δe_d bezeichnet). Das Verfahren 600 erweitert den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt 504. Das Verfahren 600 umfasst die Schritte höherer Ebene 602 und 604 (in 6 durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet). In Schritt 602 arbeiten der LO 234 und der Differenzierer 236 zusammen, um das Schätzsignal 246 zu generieren, das den Teil des unerwünschten Δf_d angibt, der im korrigierten Downstream-Signal 110 enthalten ist.
In einem ersten Unterschritt 606 des Schritts 602 generiert der LO 234 das Upstream-LO-Signal 244 und das Downstream-LO-Signal 242, die jeweils eine Frequenz haben, die auf das korrigierte Downstream-Signal 110 anspricht. Dadurch werden das Upstream- und das Downstream-LO-Signal 244, 242 in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät 202 empfangenen Downstream-Signal 108 frequenzsynchronisiert, in dem das korrigierte Downstream-Signal 110 frei von dem unerwünsch ten Frequenzversatz Δf_d ist. In einem nächsten Unterschritt 608 des Schritts 602 differenziert der Differenzierer 236 das Upstream- und das Downstream-LO-Signal 242, 244, um das Schätzsignal 246 zu erzeugen.
In einem nächsten Schritt höher Ebene 604 schätzt die Schätzeinrichtung 240 den Frequenzversatz Δf_d, um die Frequenzversatzschätzung Δe_d zu erzeugen. In einem ersten Unterschritt 610 des Schritts 604 ermittelt der Detektor 290 die Frequenz des Schätzsignals 246. In einem nächsten Unterschritt 612 subtrahiert der Kombinierer 292 die vorgegebenen Differenzfrequenz α von der ermittelten Frequenz 298, um dadurch ein Restsignal 322 zu erzeugen, das den Teil des unerwünschten Δf_d angibt, der das korrigierte Downstream-Signal 110 kontaminiert. In einem nächsten Unterschritt 614 integriert der Integrator 294 das Restsignal 322 in die Frequenzversatzschätzung Δe_d.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend mit Hilfe von Funktionsbausteinen und Verfahrensschritten beschrieben, die die Ausführung spezifizierter Funktionen und deren Beziehungen veranschaulichen. Die Bereiche dieser Funktionsbausteine und Verfahrensschritte wurden hierin aus Gründen einer einfacheren Beschreibung willkürlich festgelegt. Alternative Bereiche können festgelegt werden, solange die spezifizierten Funktionen und deren Beziehungen angemessen ausgeführt werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass diese Funktionsbausteine auch durch diskrete Bauteile, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, Prozessoren, die geeignete Software ausführen, und dergleichen oder eine beliebige Kombination aus diesen implementiert werden können. Daher soll der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht durch eine der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen begrenzt, sondern vielmehr nur gemäß den folgenden Ansprüchen und deren Entsprechungen definiert werden.

Claims

Verfahren zum Kompensieren eines Frequenzversatzes, FO, in einem Back-End-Kommunikations-Gerät (204), das dafür ausgelegt ist, mit einem Front-End-Gerät (202) zu arbeiten, wobei das Front-End-Gerät (202) ein Downstream-Signal (108) empfängt und das Downstream-Signal (108) mit einem freilaufenden LO-Signal (218) mischt, welches einen unerwünschten Frequenzversatz, FO, umfasst, wodurch ein anfängliches Downstream-Signal (224) erzeugt wird, das den unerwünschten FO enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: (a) Empfangen (502) des anfänglichen Downstream-Signals (224), welches den unerwünschten FO enthält, (b) Ableiten (504) einer Schätzung des im anfänglichen Downstream-Signal (224) enthaltenen FO von einem korrigierten Downstream-Signal (110), und (c) Beseitigen (506) des geschätzten FO aus dem anfänglichen Downstream-Signal (224), wodurch das korrigierte Downstream-Signal (110) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: – Generieren (508) eines Downstream-Korrektursignals (267), das repräsentativ für den geschätzten FO ist, – wobei Schritt (c) eine Frequenzumwandlung des anfänglichen Downstream-Signals (224) vom Front-End-Gerät (202) unter Verwendung des Downstream-Korrektursignals (267) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: – Generieren eines Downstream-LO-Signals (242) mit einer Frequenz in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110), wodurch das Downstream-LO-Signal (242) in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert wird, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, und – Frequenzumwandeln des anfänglichen Downstream-Signals (224) vom Front-End-Gerät (202) in ein ZF-Downstream-Signal (256) unter Verwendung des Downstream-LO-Signals (242), – wobei Schritt (c) das Frequenzumwandeln des ZF-Downstream-Signals (256) in das korrigierte Downstream-Signal (110) unter Verwendung des Downstream-Korrektursignals (267) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Schritt (b) umfasst: – Generieren eines Schätzsignals (246), das einen Teil des unerwünschten FO angibt, der in dem korrigierten Downstream-Signal (110) enthalten ist, und – Schätzen des FO basierend auf dem Schätzsignal (246).
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das vom Front-End-Gerät (202) empfangene Downstream-Signal (108) ein Master-Zeitsteuerungssignal enthält und Schritt (b) ferner umfasst: – Ableiten einer Referenzfrequenz vom Master-Zeitsteuerungssignal, und – Schätzen des FO basierend auf dem Schätzsignal (246) und der Referenzfrequenz.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Generierens des Schätzsignals (246) umfasst: – Generieren (606) eines ersten LO-Signals (242) und eines zweiten LO-Signals (244) jeweils mit einer Frequenz in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110), wodurch das erste (242) und das zweite (244) LO-Signal in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert werden, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, und – Differenzieren des ersten (242) und des zweiten (244) LO-Signals, um das Schätzsignal (246) zu erzeugen, wobei das Schätzsignal (246) repräsentativ ist sowohl für: – eine vorgegebene Frequenzdifferenz zwischen dem ersten (242) und dem zweiten (244) LO-Signal, als auch – den Teil des unerwünschten FO, der in dem korrigierten Downstream-Signal (110) enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Schätzens des FO umfasst: – Ermitteln (610) einer Frequenz des Schätzsignals (246), – Subtrahieren (612) der vorgegebenen Frequenzdifferenz von der ermittelten Frequenz, wodurch ein Restsignal (322) erzeugt wird, das den Teil des unerwünschten FO angibt, der das korrigierte Downstream-Signal (110) kontaminiert, und – Integrieren (614) des Restsignals (322) in den geschätzten FO.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner umfasst: (d) Vorab-Frequenzkorrigieren (508) eines anfänglichen Upstream-Signals (112) mit dem geschätzten FO, wodurch ein vorab korrigiertes Upstream-Signal (226) generiert wird, und (e) Bereitstellen (510) des vorab korrigierten Upstream-Signals (226) im Front-End-Gerät (202), wobei das Front-End-Gerät (202) das vorab frequenzkorrigierte Upstream-Signal (226) mit dem freilaufenden LO-Signal (220) mischt, um ein Upstream-Signal (114) zu erzeugen, so dass das Upstream-Signal (114) in dem Maße frei von dem unerwünschten FO ist, in dem der geschätzte FO den unerwünschten FO repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: – Generieren eines Upstream-Korrektursignals (331), das für den geschätzten FO repräsentativ ist, – wobei Schritt (d) das Frequenzumwandeln des anfänglichen Upstream-Signals (112) in das vorab korrigierte Upstream-Signal (226) unter Verwendung des Upstream-Korrektursignals (331) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst: – Generieren eines Upstream-LO-Signals (244) mit einer Frequenz in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110), wodurch das Upstream-LO-Signal (244) in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert wird, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, – wobei Schritt (d) das Frequenzumwandeln des anfänglichen Upstream-Signals (112) in das vorab korrigierte Upstream-Signal (226) unter Verwendung des Upstream-Korrektursignals (331) und des Upstream-LO-Signals (244) umfasst.
Back-End-Kommunikations-Gerät (204), das dafür ausgelegt ist, mit einem Front-End-Gerät (202) zu arbeiten, wobei das Front-End-Gerät (202) ein Downstream-Signal (108) empfängt und das Downstream-Signal (108) mit einem freilaufenden LO-Signal (218) mischt, welches einen unerwünschten Frequenzversatz, FO, umfasst, wodurch ein anfängliches Downstream-Signal (224) erzeugt wird, das den unerwünschten FO enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Back-End-Gerät (204) umfasst: – eine Schätzeinrichtung (240), die dafür ausgelegt ist, den FO basierend auf einem korrigierten Downstream-Signal (110) zu schätzen, und – einen Downstream-Signalprozessor (230), der dafür ausgelegt ist, den geschätzten FO aus dem anfänglichen Downstream-Signal (224) zu beseitigen, um das korrigierte Downstream-Signal (110) zu erzeugen.
Gerät nach Anspruch 11, wobei der Downstream-Signalprozessor (230) umfasst: – einen Downstream-Korrektursignalgenerator (262), der dafür ausgelegt ist, ein Downstream-Korrektursignal (267) zu generieren, das repräsentativ für den geschätzten FO ist, und – einen Frequenzwandler (260), der dafür ausgelegt ist, an dem anfänglichen Downstream-Signal (224) vom Front-End-Gerät (202) unter Verwendung des Downstream-Korrektursignals (267) eine Frequenzumwandlung durchzuführen.
Gerät nach Anspruch 12, das ferner umfasst: – einen lokalen Oszillator, LO, (208), der dafür ausgelegt ist, in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110) ein Downstream-LO-Signal (242) mit einer Frequenz zu generieren, und das dadurch in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert wird, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, – wobei der Downstream-Signalprozessor (230) ferner einen zweiten Frequenzwandler (252) umfasst, der dafür ausgelegt ist, an dem anfänglichen Downstream-Signal (224) vom Front-End-Gerät (202) eine Frequenzumwandlung in ein Downstream-ZF-Signal (256) durchzuführen, und – wobei der Frequenzumwandler (260) dafür ausgelegt ist, unter Verwendung des Downstream-Korrektursignals (267) an dem Downstream-ZF-Signal (258) eine Frequenzumwandlung in das korrigierte Downstream-Signal (110) durchzuführen.
Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, das ferner umfasst: – eine Schaltung (236), die dafür ausgelegt ist, ein Schätzsignal (246) zu generieren, das einen Teil des unerwünschten FO angibt, der in dem korrigierten Downstream-Signal (110) enthalten ist, wobei die Schätzeinrichtung (240) dafür ausgelegt ist, den FO basierend auf dem Schätzsignal (246) zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 14, wobei das vom Front-End-Gerät (202) empfangene Downstream-Signal (108) ein Master-Zeitsteuerungssignal enthält, wobei das Gerät ferner umfasst: – einen Referenzsignalgenerator (238), der dafür ausgelegt ist, eine Referenzfrequenz vom Master-Zeitsteuerungssignal abzuleiten, wobei die Schätzeinrichtung (240) dafür ausgelegt ist, den FO basierend auf dem Schätzsignal (246) und der Referenzfrequenz zu schätzen.
Gerät nach Anspruch 14, das ferner umfasst: – einen LO (234), der dafür ausgelegt ist, in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110) ein erstes LO-Signal (242) und ein zweites LO-Signal (244) jeweils mit einer Frequenz zu generieren, und die dadurch in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert werden, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, und – wobei die Schaltung einen Signaldifferenzierer (236) umfasst, der dafür ausgelegt ist, das Schätzsignal (246) basierend auf dem ersten (242) und dem zweiten (244) LO-Signal zu generieren, wobei das Schätzsignal (246) repräsentativ ist sowohl für: – eine vorgegebene Frequenzdifferenz zwischen dem ersten (242) und dem zweiten (244) LO-Signal, als auch – den Teil des unerwünschten FO, der das korrigierte Downstream-Signal (110) kontaminiert.
Gerät nach Anspruch 16, wobei die Schätzeinrichtung (240) umfasst: – einen Frequenzdetektor (290), der dafür ausgelegt ist, eine Frequenz des Schätzsignals (246) zu ermitteln, – einen Subtrahierer (292), der dafür ausgelegt ist, die vorgegebene Frequenzdifferenz von der ermittelten Frequenz zu subtrahieren, wodurch ein Restsignal (322) erzeugt wird, das den Teil des unerwünschten FO angibt, der das korrigierte Downstream-Signal (110) kontaminiert, und – einen Integrator (294), der dafür ausgelegt ist, das Restsignal (322) in den geschätzten FO zu integrieren.
Gerät nach Anspruch 11, das ferner umfasst: – einen Upstream-Signalprozessor (232), der dafür ausgelegt ist, an einem anfänglichen Upstream-Signal (112) eine Vorab-Frequenzkorrektur mit dem geschätzten FO durchzuführen, wodurch ein vorab korrigiertes Upstream-Signal (226) generiert wird, wobei der Upstream-Signalprozessor (232) dafür ausgelegt ist, das vorab korrigierte Upstream-Signals (226) dem Front-End-Gerät (202) zuzuführen, wobei das Front-End-Gerät (202) das vorab frequenzkorrigierte Upstream-Signal (226) mit dem freilaufenden LO-Signal (220) mischt, um ein Upstream-Signal (114) zu erzeugen, so dass das Upstream-Signal (114) in dem Maße frei von dem unerwünschten FO ist, in dem der geschätzte FO den unerwünschten FO repräsentiert.
Gerät nach Anspruch 18, wobei der Upstream-Signalprozessor (232) umfasst: – einen Upstream-Korrektursignalgenerator (328), der dafür ausgelegt ist, ein Upstream-Korrektursignal (331) zu generieren, das für den geschätzten FO repräsentativ ist, und – einen Frequenzumwandler (326), der dafür ausgelegt ist, unter Verwendung des Upstream-Korrektursignals (331) an dem anfänglichen Upstream-Signal (112) eine Frequenzumwandlung in ein Upstream-ZF-Signal (333) durchzuführen.
Gerät nach Anspruch 19, das ferner umfasst: – einen LO (234), der dafür ausgelegt ist, in Antwort auf das korrigierte Downstream-Signal (110) ein Upstream-LO-Signal (244) mit einer Frequenz zu generieren, und das dadurch in dem Maße mit dem vom Front-End-Gerät (202) empfangenen Downstream-Signal (108) frequenzsynchronisiert wird, in dem das korrigierte Downstream-Signal (110) frei von dem unerwünschten FO ist, – wobei der Upstream-Signalprozessor (232) ferner einen zweiten Frequenzumwandler (338) umfasst, der dafür ausgelegt ist, unter Verwendung des Upstream-LO-Signals (244) an dem Upstream-ZF-Signal (336) eine Frequenzumwandlung in das vorab korrigierte Upstream-Signal (226) durchzuführen.