In vielen schnurlosen digitalen Kommunikationssystemen, wie z. B. Kommunikationssystemen gemäß dem DECT-, WDCT-, Bluetooth-oder SWAP-Mobilfunkstandard, werden zum Empfang von frequenzmodulierten Hochfrequenz-Signalen FM- Demodulatoren (Frequenzmodulation) verwendet. Als eine Art der digitalen Frequenzmodulation wird dabei häufig eine GFSK- Modulation (Gaussian Frequency Shift Keying) eingesetzt. Das Ausgangssignal derartiger FM-Demodulatoren wird in der Regel durch einen sich zeitlich langsam zeitabhängig verändernden Offset gestört, der durch Gerätetoleranzen, Frequenzoffsets oder Drift zwischen dem Sender und dem Empfänger verursacht wird. Dieser Offset ist a priori nicht bekannt.

Aus diesem Grund ist in den Empfängern der Einsatz von Schaltungsanordnungen zur Kompensation derartiger Offsets erforderlich, um nachfolgend die Symbole des offsetkompensierten Empfangssignals ungestört und korrekt entscheiden bzw. beurteilen zu können, wodurch die Leistungsfähigkeit des Empfängers optimiert und die Bitfehlerrate bei einem vorgegebenen Signal-Rausch-Abstand reduziert werden kann.

In herkömmlichen analogen Empfängern werden ausschließlich analoge Schaltungen verwendet, um einen Niederfrequenz-oder Gleichstrom-Offset zu kompensieren. Diese bekannten analogen Schaltungen bestehen aus einem analogen Tiefpaßfilter, um das Offsetsignal näherungsweise abzuschätzen und anschließend davon abhängig das tiefpaßgefilterte Signal von dem Eingangssignal zu subtrahieren, was insgesamt einer Hochpaßfilterung entspricht.

Dieses ausschließlich analoge Prinzip ist jedoch nicht geeignet, wenn relativ kurze Zeitabschnitte, wie beispielsweise die Präambel eines digitalen Bluetooth- Kommunikationssignals mit einer Dauer von lediglich 4ys, kompensiert bzw. gefiltert werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und ein entsprechendes Verfahren zur Offsetkompensation eines Signals, insbesondere eines Kommunikationssignals, mit einer verbesserten Effektivität der Offsetkompensation bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 11 gelöst. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, daß das zu kompensierende Signal in digitaler Form vorliegt. Zur Offsetkompensation wird kein analoges Filter, sondern ein rekursives digitales Filter verwendet, von dem ein oder mehrere Filterkoeffizienten zeitabhängig einstellbar sind Auf diese Weise können unterschiedliche Kompensationsphasen realisiert werden. Insbesondere ist es somit möglich, die Präambel eines Zeitschlitzes oder Bursts eines digitalen Kommunikationssignals einer relativ schnellen

Offsetkompensation und die eigentlichen Nutzinformationen desselben Zeitschlitzes oder Bursts einer eher langsamen Offsetkompensation zu unterziehen. Durch die der Erfindung zugrundeliegende zeitvariante Filterung bzw. durch das zuvor beschriebene Mehrphasenprinzip des rekursiven digitalen Filters wird die Kompensationseffektivität deutlich verbessert. Insbesondere können auch kurze zeitliche Abschnitte, wie beispielsweise die kurze Präambel eines Bluetooth-Kommunikationssignals, effektiv kompensiert werden.

Für das rekursive digitale Filter wird eine spezielle Ausgestaltung vorgeschlagen, die insbesondere ohne echte Multiplizierer auskommt und somit kosten-und aufwandsgünstig implementiert werden kann. Die Übertragungsfunktion H (z) des rekursiven digitalen Filters kann vorteilhafterweise dem <BR> <BR> 1 1-z-R<BR> <BR> <BR> Ausdruck--entsprechen.<BR> <BR> <P> _Y _Y Die Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.

In der einzigen Figur ist ein rekursives digitales Filter (IIR-Filter, Infinite Impulse Resonse) mit zeitlich veränderbaren Filtereigenschaften dargestellt, welches zur Kompensation bzw. zur Beseitigung von Niederfrequenz- Offsetkomponenten eines dem rekursiven digitalen Filter zugeführten digitalen Eingangssignals r [k] =r (k. T) dient. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem digitalen Eingangssignal um das analoge PAM-Ausgangssignal (Pulsamplitudenmodulation) eines in einem Empfänger eines entsprechenden digitalen Kommunikationssystems eingesetzten FM-Demodulators, welches digitalisiert, d. h. abgetastet und anschließend quantisiert, worden ist.

Das digitale Eingangssignal r [k] kann in überabgetasteter Form vorliegen, so daß gilt :

Tbit<BR> R=<BR> <BR> <BR> <BR> T Dabei bezeichnet R den Überabtastfaktor, Ts die Symboldauer des Eingangssignals r [k] und Tbit die Dauer eines von dem Empfänger empfangenen Bits.

Durch die mit Hilfe des rekursiven digitalen Filters durchgeführte Offsetkompensation des digitalen Eingangssignals mit der Wortbreite Nr wird ein hochpaßgefiltertes Ausgangssignal y [k] mit der Wortbreite Ny erhalten.

Das rekursive digitale Filter umfaßt im wesentlichen einen Bitverschiebe-und Subtrahierabschnitt 1, einen Bitverschiebe-und Addierabschnitt 2 sowie eine Registereinheit 3.

Der Bitverschiebe-und Subtrahierabschnitt 1 umfaßt einen Multiplizierer 5 und einen Addierer 4, dem ein digitales Zwischensignal x [k] (Wortbreite Nx) mit negiertem Vorzeichen zugeführt wird. Der Multiplizierer 5 multipliziert die Symbole des digitalen Eingangssignals r [k] mit dem Faktor 2Vt wobei der ganzzahlige Parameter v von einer Steuerung 8 insbesondere zeitabhängig verändert und eingestellt wird. Mit Hilfe des Addierers 4 wird von dem Ausgangssignal des Multiplizierers 5 das Zwischensignal x [k] subtrahiert, um somit das digitale offsetkompensierte Ausgangssignal y [k] zu erhalten.

Der Bitverschiebe-und Addierabschnitt 2 umfaßt einen Multiplizierer 6 und einen Addierer 7. Der Multiplizierer 6 multipliziert die Symbole des digitalen Zwischensignals x [k] mit dem Faktor 1-2-v. Mit Hilfe des Addierers 7 wird das Ausgangssignal des Multiplizierers 6 mit dem Eingangssignal

r [k] addiert und das Additionsergebnis der Registereinheit 3 zugeführt.

Die Registereinheit 3, welche R Register umfaßt, besitzt die Übertragungsfunktion Z-R und gibt das Ausgangssignal des Addierers 7 zeitlich um R Symbole verzögert als das Zwischensignal x [k] aus. Die einzelnen Register der Registereinheit 3 können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ebenfalls von der Steuerung 8 initialisiert werden.

Das dargestellte digitale IIR-Filter kann durch folgende Zustandsgleichungen beschrieben werden : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> x[k+R]=γ#x[k]+r[k]<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> y[k]=1/1-γ#r[k]-x[k] Die entsprechende Übertragungsfunktion H (z) des digitalen IIR-Filters lautet : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 1 1-z-R<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 1_Y'1-Y. Z-x Der Filterkoeffizient ist wie in der Figur gezeigt durch y = 1-2-V definiert.

Der Filterkoeffizient wurde wie zuvor beschrieben gewählt, um eine Realisierung des digitalen IIR-Filters ohne echte Multiplizierer zu ermöglichen. Da die von dem Filter verwendeten Filterkoeffizienten bzw. Multiplikationsfaktoren 2v bzw. 1-2-V jeweils durch Zweierpotenzen darstellbar sind, kann die Funktion der Multiplizierer 5, 6 durch einfache, dem Exponenten des jeweiligen Filterkoeffizienten entsprechende Bitverschiebeoperationen realisiert werden.

Nachfolgend soll der Betrieb des dargestellten digitalen Filters anhand eines in vordefinierte Zeitabschnitte, d. h. in Bursts oder Zeitschlitze, unterteilten empfangenen Kommunikationssignals r [k] erläutert werden, wobei die Offsetkompensation in mehreren aufeinanderfolgenden Phasen abläuft.

Zunächst wird zu Beginn eines empfangenen Bursts der Filterkoeffizienten-Parameter v von der Steuerung 8 auf einen relativ kleinen Wert eingestellt und die interne RxN,,- Registereinheit 3 mit dem Wert Null initialisiert.

Anschließend wird die Offsetkompensation des digitalen Empfangssignals r [k] auf Grundlage dieser Einstellungen durchgeführt. Aufgrund des relativ kleinen Werts für den Parameter v erfolgt eine"schnelle"Kompensation, so daß sich diese Phase insbesondere zur Offsetkompensation der Präambel des Empfangssignals r [k], welche in der Regel Signalisierungs-, Synchronisier-und Zugriffsinformationen umfaßt, eignet.

Anschließend wird für die eigentlichen Nutzdaten des Bursts eine"langsame Offsetkompensation durchgeführt. Zu diesem Zweck erfolgt eine neue Initialisierung des Parameters v sowie der Registereinheit 3. Zur Initialisierung wird zunächst das digitale Empfangssignal r [k] über ein bestimmtes Zeitintervall akkumuliert, wobei die Länge dieses Zeitintervalls so gewählt wird, daß eine näherungsweise Schätzung des in dem Empfangssignal r [k] enthaltenen Offsets möglich ist. Das Zeitintervall entspricht der Länge L Tbi" d. h. L-R Abtastwerten oder Symbolen des Empfangssignals r [k]. Das Akkumulationsergebnis wird anschließend durch die Anzahl L-R der Symbole geteilt, um auf diese Weise einen arithmetischen Mittelwert ro zu ermitteln. Als Länge des Zeitintervalls kann beispielsweise Z-=52 verwendet werden.

In Abhängigkeit von dem somit berechneten Mittelwert ro werden die R Einzelregister mit der Wortlänge Nx der Registereinheit 3 für die"langsame"Offsetkompensation mit

dem Wert 2'-ro initialisiert und der Parameter v auf einen höheren Wert als zu Beginn des Bursts eingestellt.

Anschließend erfolgt bis zum Ende des entsprechenden Bursts die"langsame"Offsetkompensation oder Filterung des digitalen Empfangssignals r [k] auf Grundlage dieser neuen Einstellungen.

Während eines Bursts werden somit zwei unterschiedliche Initialisierungsphasen durchgeführt. Für die erste Initialisierung des rekursiven digitalen Filters wird keine a-priori-Information verwendet, während für die zweite Initialisierung am Ende des Präambelbereichs empfangene Signalmuster ausgenutzt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um am Ende eines Synchronisationsworts übertragene Signalmuster etc. handeln. Auf Grundlage dieser unterschiedlichen Initialisierungen werden zwei unterschiedliche Filter-oder Offsetkompensationsphasen durchgeführt : die"schnelle"erste Filterung deckt dabei insbesondere die in der Präambel übertragenen Zugriffsinformationen ab, während die"langsame"zweite Filterung für die eigentlichen Nutzinformationen des jeweiligen Bursts durchgeführt wird.