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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR MATCHING THE TRANSMITTER CLOCK FREQUENCY AND THE RECEIVER CLOCK FREQUENCY, METHOD AND SYSTEM FOR MATCHING A MIXING FREQUENCY AND A CARRIER FREQUENCY, METHOD AND SYSTEM FOR POSITION DETERMINATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/233589
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for matching the transmitter clock frequency (fsc) of a transmitter (BS1-BS8) which transmits a signal and the receiver clock frequency (fec) of a receiver (MD) which receives the signal, in which method – the signal received by the receiver is supplied to a mixer (14), a frequency matching mixer, in which mixing, more particularly downmixing, takes place with a mixing frequency that corresponds to the receiver clock frequency (fec) or has a fixed, preferably integer ratio to the receiver clock frequency (fec), − it is determined whether the frequency component of the output signal of the frequency matching mixer (14) has a fixed, preferably integer ratio to the receiver clock frequency (fec), and – if this is not the case, the receiver clock frequency (fec) and/or the transmitter clock frequency (fsc) is/are adapted so that this is the case. Furthermore, the invention relates to a method and a system for matching the mixing frequency of a mixer (10) of a receiver (MD) and the carrier frequency of a signal received by the receiver (MD), and to a method and a system for position determination, more particularly indoor position determination.

Inventors:
GREWING, Christian (Jülich NRW, DE)
VAN WAASEN, Stefan (Hückelhoven, DE)
ROBENS, Markus (Aachen, DE)
ZAMBANINI, André (Aachen, DE)
LIEBAU, Daniel (Dormagen, DE)
Application Number:
PCT/EP2021/056928
Publication Date:
November 25, 2021
Filing Date:
March 18, 2021
Export Citation:
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Assignee:
FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH GMBH (Jülich, DE)
International Classes:
H04W64/00; G01S5/02; H04L7/00; H03D7/00
Attorney, Agent or Firm:
PAUL & ALBRECHT PATENTANWÄLTE PARTG MBB (Neuss, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz (fsc) eines ein Signal bevorzugt kabellos sendenden Senders (BS1-BS8) und der Empfän- ger-Clockfrequenz (fec) eines das Signal empfangenden Empfängers (MD), wobei sich das von dem Sender (BS1-BS8) gesendete Signal durch eine Trägerfrequenz (fc1-fc8) und eine Modulationsfrequenz (fm+df) auszeichnet, bevorzugt, wobei die Modulationsfrequenz (fm+df) der Sender-Clockfrequenz (fsc) entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Sender-Clockfrequenz (fsc) steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Sender-Clockfrequenz (fsc) ist, bei dem

- das Signal einem Mischer (14), Frequenzabgleich-Mischer, in dem ein Mischen, insbesondere Heruntermischen mit einer Mischfrequenz er folgt, die der Empfänger-Clockfrequenz (fec) entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz (fec) ist, zugeführt wird, insbesondere, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das eine Frequenzkomponente enthält, die der aktuellen Frequenzdifferenz (df) zwischen der Sender-Clockfrequenz (fsc) und der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) entspricht,

- ermittelt wird, ob die Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers (14) in einem festen, bevorzug ganzzah ligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, insbe sondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) ist, und - für den Fall, dass dem nicht so ist, die Empfänger-Clockfrequenz (fec) und/oder die Sender-Clockfrequenz (fsc) angepasst wird, bevorzug derart, dass dies der Fall ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Er mittlung, ob die Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenz- abgleich-Mischers (14) in einem festen Verhältnis zu der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) steht, mit einschließt oder dadurch erfolgt, dass das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers (14) einerseits wenigstens einem Verzögerungselement (15, 16, 17) zugeführt wird, um wenigstens ein Verzögerungssignal (SV1-SV3) zu erhalten, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers (14) andererseits an dem wenigstens einen Verzögerungselement (15, 16, 17) vorbeigeführt wird, um zusätzlich ein un verzögertes Signal (SU) zu erhalten, und die Differenz und/oder die Summe aus dem oder wenigstens einem der Verzögerungssignale (SV1-SV3) und dem unverzögerten Signal (SU) gebildet und als Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und davon ausgegangen wird, dass die Frequenzkomponente des Ausgangssig nals des Frequenzabgleich-Mischers (14) in einem festen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, wenn die Differenz einen minimalen Wert und/oder wenn die Summe einen maximalen Wert hat, bevorzugt, wobei für den Fall, dass die Differenz keinen minimalen Wert hat, die Empfänger-Clockfrequenz (fec) und/oder die Sender-Clockfrequenz (fsc) derart angepasst wird, dass die Differenz reduziert, insbesondere ein mini maler Wert dieser erhalten wird, und/oder für den Fall, dass die Summe kei nen maximalen Wert hat, die Empfänger-Clockfrequenz (fec) und/oder die Sender-Clockfrequenz (fesc)derart angepasst wird, dass die Summe erhöht, insbesondere ein maximaler Wert dieser erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus- gangssignal des Frequenzabgleich-Mischers (14) zum Erhalt des oder we nigstens eines der Verzögerungssignale (SV1-SV3) einem oder mehreren Verzögerungselementen (15, 16, 17) zugeführt wird, das, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung bedingt, oder die zusammen genommen, insbesondere im eingeschwungenen Zustand, eine Verzögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Emp fänger-Clockfrequenz (fec) ist, oder die einem Vielfachen dieses reziproken Wertes entspricht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, zweites und drittes Verzögerungselement (15, 16, 17) vorgesehen sind, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers (14) mit dem ersten Verzögerungselement (15) verzögert wird, wodurch eine erstes Verzöge rungssignal (SV1) erhalten wird, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers mit dem ersten und dem zweiten Verzögerungselement (15, 16) verzögert wird, wodurch ein zweites Verzögerungssignal (SV1) erhalten wird, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers (14) mit dem ers ten, zweiten und dritten Verzögerungselement (15, 16, 17) verzögert wird, wodurch ein drittes Verzögerungssignal (SV3) erhalten wird, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Ver zögerungssignal (SV2) gebildet und als der Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Verzögerungssignal (SV2) gebildet und als der Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal (SV1, SV2) gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal (SV1 , SV2) gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet wird, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzöge rungssignal (SV3) gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzögerungssignal (SV3) gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet wird, und von dem Verhältnis des oder des jeweiligen hohen und des oder des jeweili gen niedrigen Kontrollwertes (vhigh, vlow) darauf geschlossen wird, ob die Sender-Clockfrequenz vergrößert oder verkleinert werden muss und/oder ob die Empfänger-Clockfrequenz vergrößert oder verkleinert werden muss, bevorzugt, wobei das erste und das dritte Verzögerungselement (15, 17) eine beliebige Verzögerung bedingen, und/oder das erste und das zweite Verzögerungs element (15, 16) zusammengenommen diejenige Verzögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevor- zugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfän- ger-Clockfrequenz (fec) ist, oder die dem Vielfachen dieses reziproken Wer tes entspricht.

5. Verfahren zum Abgleichen der Mischfrequenz eines Mischers (10) eines Empfängers (MD) und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger

(MD) empfangenen Signals, bei dem ein Signal von dem Empfänger (MD) bevorzugt kabellos empfangen wird, das eine Trägerfrequenz ohne Modulation aufweist, und das Signal in dem Mischer (10) mit einer Mischfrequenz gemischt, insbesondere herunterge- mischt wird, und das erhaltene Ausgangsignal des Mischer (10) einerseits wenigstens einem Verzögerungselement (15, 16, 17), zugeführt wird, um wenigstens ein Verzögerungssignal (SV1-SV3) zu erhalten, und das Ausgangssignal des Mischers (10) andererseits an dem wenigstens ei nen Verzögerungselement (15, 16, 17) vorbeigeführt wird, um zusätzlich ein unverzögertes Signal (SU) zu erhalten, und die Differenz und/oder die Summe aus dem oder wenigstens einem der Ver zögerungssignale (SV1-SV3) und dem unverzögerten Signal (SU) ermittelt und als Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und die Mischfrequenz des Mi schers (10) bei Bedarf derart angepasst wird, dass die Differenz reduziert, insbesondere ein minimaler Wert dieser erhalten wird, und/oder dass die Summe erhöht, insbesondere ein maximaler Wert dieser erhalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aus gangssignal des Mischers (10) zum Erhalt des oder wenigstens eines der Verzögerungssignale (SV1-SV3) einem oder mehreren Verzögerungsele menten (15, 16, 17) zugeführt wird, das, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung bedingt, oder die zusammengenommen, insbe- sondere im eingeschwungenen Zustand, eine Verzögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer vorgegebenen Frequenz oder einem Vielfachen des reziproken Werts einer vorgegebenen Frequenz entspricht. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, zweites und drittes Verzögerungselement (15, 16, 17) vorgesehen sind, und das Ausgangssignal des Mischers (10) mit dem ersten Verzöge rungselement (15) verzögert wird, wodurch eine erstes Verzögerungssignal (SV1) erhalten wird, und das Ausgangssignal des Mischers (10) mit dem ersten und dem zweiten Verzögerungselement (15, 16) verzögert wird, wodurch ein zweites Verzögerungssignal (SV2) erhalten wird, und das Aus gangssignal des Mischers (10) mit dem ersten und dem zweiten und dem dritten Verzögerungselement (15, 16, 17) verzögert wird, wodurch ein drittes Verzögerungssignal (SV3) erhalten wird, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Verzö gerungssignal (SV2) gebildet und als der Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Verzögerungssignal (SV2) gebildet und als der Kontrollwert (vctrl) erachtet wird, und die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal (SV1, SV2) gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal (SV1 , SV2) gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet wird, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzöge rungssignal (SV3) gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet wird, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzögerungssignal (SV3) gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet wird, und von dem Verhältnis des hohen und des niedrigen Kontrollwertes (vhigh, vlow) darauf geschlossen wird, ob die Mischfrequenz vergrößert oder verkleinert werden muss, bevorzugt, wobei das erste und das dritte Verzögerungselement (15, 17) eine beliebige vorgegebene Verzögerung bedingen, und/oder das erste und das zweite Verzögerungselement (15, 16) zusammengenommen diejenige Ver zögerung bedingen, die dem reziproken Wert der vorgegebenen Frequenz oder einem Vielfachen des reziproken Wertes der vorgegebenen Frequenz entspricht.

8. System (7) zum Abgleichen einer Sender-Clockfrequenz (fsc) und ei ner Empfänger-Clockfrequenz (fec), umfassend wenigstens einen Mischer (14), Frequenzabgleich-Mischer, und wenigstens ein Verzögerungselement (15, 16, 17), wobei das System zur Durchführung des Verfahrens nach ei nem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet und eingerichtet ist.

9. System (7) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Fre quenzabgleich-Mischer (14) dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Mischen, insbesondere Fieruntermischen mit einer Mischfrequenz zu reali sieren, die der Empfänger-Clockfrequenz (fec) entspricht oder in einem fes ten, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Emp fänger-Clockfrequenz (fec) ist, bevorzugt, wobei das oder eines der Verzögerungselemente (15, 16, 17) dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung zu bedingen, oder mehrere der Verzögerungs elemente (15, 16, 17) dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sind zusam mengenommen, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzöge rung zu bedingen, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfän- ger-Clockfrequenz (fec) steht, insbesondere eine Harmonische oder Sub harmonische der Empfänger-Clockfrequenz (fec) ist, oder die einem Vielfa chen dieses reziproken Wertes entspricht, und dass das System (1) wenigstens eine Auswerte- und Steuereinheit um- fasst, die dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, die Differenz und/oder Summe aus einem Signal, das mit dem Verzögerungselement oder den Verzögerungselementen (15, 16, 17) verzögert wurde, und einem unverzö gerten Signal (SU) zu ermitteln, und bei Bedarf ein Steuersignal zur Anpas sung der Empfänger-Clockfrequenz (fec) und/oder der Sender-Clockfrequenz (fsc) auszugeben, und/oder die Empfänger-Clockfrequenz (fec) und/oder die Sender-Clockfrequenz (fsc) anzupassen, bevorzugt derart, dass die Differenz reduziert, insbesondere auf einen minimalen Wert gebracht wird, und/oder dass die Summe erhöht, insbesondere auf einen maximalen Wert gebracht wird.

10. System (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sys tem (7) ein erstes, zweites und drittes Verzögerungselement (15, 16, 17) umfasst, und ausgebildet und/oder eingerichtet ist, um ein mit dem ersten Verzögerungselement (15, 16, 17) verzögertes erstes Verzögerungssignal (SV1) zu erhalten, und um ein mit dem ersten und dem zweiten Verzöge rungselement (15, 16) verzögertes zweites Verzögerungssignal (SV2) zu er- halten, und um ein mit dem ersten, zweiten und dritten Verzögerungselement (15, 16, 17) verzögertes drittes Verzögerungssignal (SV3) zu erhalten, und die Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Verzö- gerungssignal (SV2) zu bilden, die als Kontrollwert (vctrl) erachtet werden kann, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem zweiten Verzögerungssignal (SV2) zu bilden, die als Kontrollwert (vctrl) er achtet werden kann, und die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal (SV1, SV2) zu bilden, die als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet wer den kann, und/oder die Summe aus dem ersten und dem zweiten Verzöge rungssignal (SV1, SV2) zu bilden, die als zusätzlicher hoher Kontrollwert (vhigh) erachtet werden kann, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzöge- rungssignal (SV3) zu bilden, die als zusätzlicher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet werden kann, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal (SU) und dem dritten Verzögerungssignal (SV3) zu bilden, die als zusätzli cher niedriger Kontrollwert (vlow) erachtet werden kann, und, um in Abhängigkeit des Verhältnisses des hohen und des niedrigen Kon- trollwertes (vhigh, vlow) ein Steuersignal zur Vergrößerung oder Verkleine rung der Sender-Clockfrequenz (fsc) und/oder zur Vergrößerung oder Ver kleinerung der Empfänger-Clockfrequenz (fec) auszugeben, und/oder um die Sender-Clockfrequenz (fsc) zu vergrößern oder zu verkleinern und/oder die Empfänger-Clockfrequenz (fec) zu vergrößern oder zu verkleinern, bevorzugt, wobei das erste und das dritte Verzögerungselement (15, 17) derart ausgebildet und/oder eingerichtet sind, dass sie eine beliebige Verzö gerung bedingen, und/oder das zweite Verzögerungselement (16) derart ausgebildet und/oder eingerichtet ist, dass es zusammengenommen mit dem ersten Verzögerungselement (15) diejenige Verzögerung bedingt, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz (fec) steht, insbe- sondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) ist, oder die dem Vielfachen dieses reziproken Wer tes entspricht.

11. System zum Abgleichen einer Mischfrequenz eines Mischers und ei- ner Trägerfrequenz eines von einem Empfänger (MD) empfangenen Signals, umfassend wenigstens einen insbesondere dem Empfänger (MD) zugeord neten oder von dem Empfänger (MD) umfassten Mischer (10) und wenigs tens ein Verzögerungselement (15, 16, 17), wobei das System zur Durch führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7 ausgebildet und/oder eingerichtet ist.

12. Verfahren zur Positionsbestimmung, insbesondere Ind- dor-Positionsbestimmung, eines Empfängers (MD), der von mehreren Sen dern (BS1-BS8) jeweils ein Signal bevorzugt kabellos empfängt, das sich durch eine Trägerfrequenz (fc1-fc8) und eine Modulationsfrequenz (fm+df) auszeichnet, wobei sich die Trägerfrequenzen (fc1-fc8) verschiedener Sen der (BS1-BS8) voneinander unterscheiden, und die Modulationsfrequenz (fm+df) für aller Sender (BS1-BS8) gleich ist, bevorzugt, wobei die Modulati onsfrequenz (fm+df) der Sender-Clockfrequenz (fsc) entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Sender-Clockfrequenz (fsc) steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Sen der-Clockfrequenz (fsc) ist, und die empfangenen Signale von dem Empfän- ger (MD) empfangen werden, bei dem wenigstens ein Mal unter Durchfüh rung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 die Empfän- ger-Clockfrequenz (fec) und die Sender-Clockfrequenz (fsc) wenigstens ei nes der Sender (BS1-BS8) abgeglichen werden, und anschließend die Posi tionsbestimmung erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Sendern (BS1-BS8) gesendeten und vom Empfänger (MD) empfange nen Signale, einem insbesondere dem Empfänger (MD) zugeordneten oder von dem Empfänger (MD) umfassten Mischer (10), insbesondere einer Gil bertzelle, zugeführt werden, in der sie mit einer Mischfrequenz gemischt, insbesondere heruntergemischt werden, und die Mischfrequenz dieses Mi schers (10) vor der Positionsbestimmung wenigstens ein Mal unter Durch führung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 mit einer Trägerfrequenz eines von einem der Sender (BS1-BS8) stammenden Signals abgeglichen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmung erfolgt, indem der Empfänger (MD) das jeweilige Signal mit einer von der Sender-Clockfrequenz (fsc) verschieden Frequenz abtastet, um eine virtuelle Überabtastung des jeweiligen Signals zu realisie ren, und die Ankunftszeiten der von den Sendern (BS1-BS8) gesendeten Signale bei dem Empfänger (MD) bestimmt werden, und aus den Ankunfts zeiten die Position des Empfängers (MD) relativ zu den Sendern (BS1-BS8) ermittelt wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des jeweiligen Senders (BS1-BS8) von dem Empfänger (MD) derart abgetastet wird, dass aus mehreren hintereinanderliegenden, bevorzugt 64 aufeinanderfolgenden Signalperioden (CP1-CP64), deren Dauer insbeson- dere jeweils dem reziproken Wert der Sender-Clockfrequenz (fsc) entspricht, Abtastwerte erhalten werden, wobei durch die Abtastung mit der von der Sender-Clockfrequenz (fsc) verschiedenen Frequenz Abtastwerte erhalten werden, die an verschiedenen Positionen innerhalb der Signalperioden (CP1-CP64) liegen, und dass die aus den verschiedenen Signalperioden (CP1-CP64) stammenden Abtastwerte zusammengesetzt werden und aus dem Ergebnis die Ankunftszeit des von dem jeweiligen Sender (BS1-BS8) gesendeten Signals bei dem Empfänger (MD) bestimmt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb jeder Signalperiode (CP1-CP64) mindestens vier in der ersten Hälfte der

Signalperiode (CP1-CP64) liegende Abtastwerte bestimmt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Grobbestimmung des Nulldurchgangs am Anfang der jeweili- gen Periode (CP 1-CP64) erfolgt.

18. System (1) zur Positionsbestimmung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 bis 17, umfassend wenigstens einen Empfänger (MD) und mehrere Sender (BS1-BS8), wobei die Sender (BS1-BS8) jeweils dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sind, Signale insbesondere kabellos auszusenden, die sich jeweils durch eine Trägerfre quenz (fc1-fc8) und eine Modulationsfrequenz (fm+df) auszeichnen, wobei sich die Trägerfrequenzen (fc1-fc8) verschiedener Sender (BS1-BS8) vonei nander unterscheiden, und die Modulationsfrequenz (fm+df) für aller Sender gleich ist, bevorzugt, wobei die Modulationsfrequenz (fm+df) der Sen- der-Clockfrequenz (fsc) des jeweiligen Senders (BS1-BS8) entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Sen- der-Clockfrequenz (fsc) des jeweiligen Senders (BS1-BS8) steht, insbeson dere eine Harmonische oder Subharmonische der Sender-Clockfrequenz (fsc) des jeweiligen Senders (BS1-BS8) ist, und ein System zum Abgleichen einer Sender-Clockfrequenz (fsc) und einer Empfänger-Clockfrequenz (fec) nach einem der Ansprüche 8 bis 10.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sys tem zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz (fsc) und der Empfän ger-Clockfrequenz (fec) dem Empfänger (MD) Bestandteil des Empfängers (MD) oder diesem zugeordnet ist.

20. System (1) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der oder wenigstens einer der Empfänger (MD) eine Kanal auswahleinheit (6) aufweist, die wenigstens einen, bevorzugt mehrere Mi scher (12), Kanalauswahl-Mischer, und wenigstens einen Filter (13) umfasst, insbesondere, wobei der oder die Kanalauswahl-Mischer (12) als digitale Mischer ausgebildet sind, bevorzugt, wobei der oder die Kanalaus wahl-Mischer (12) jeweils wenigstens einen CORDIC umfassen oder durch wenigstens einen CORDIC gegeben sind.

21. System (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der oder wenigstens einer der Empfänger (MD) eine Emp- fangseinheit (5) aufweist, die einen Mischer (10), der insbesondere eine Gil bertzelle umfasst oder durch eine Gilbertzelle gegeben ist, und bevorzugt einen A/D-Wandler (11) umfasst. 22. System (1) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der

Ausgang der Empfangseinheit (5) mit dem Eingang des oder im Falle meh rerer des ersten der Verzögerungselemente (15, 16, 17) gekoppelt oder koppelbar ist. 23. System (1) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 7 ausgebildet und/oder eingerichtet ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren und System zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz und der Empfänger-Clockfrequenz, Verfahren und System zum Abgleichen einer Mischfrequenz und einer Trägerfrequenz, Verfahren und System zur Positionsbestimmung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz eines ein Signal sendenden Senders und der Emp- fänger-Clockfrequenz eines das Signal empfangenden Empfängers. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren und System zum Abgleichen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals sowie ein Verfahren und ein System zur Positionsbestimmung, insbesondere In- door-Positionsbestimmung.

Bei einer Empfangsstrecke eines digitalen Systems mit wenigstes einem Sender und wenigstens einem Empfänger nutzen sowohl Sender als auch Empfänger eine digitale Taktfrequenz, die auch als Clockfrequenz bezeich- net wird. Eine mögliche Fehlerquelle in einem solchen Empfangszug liegt in einer nicht abgeglichenen Taktfrequenz des Senders und Empfängers.

Solche Empfangsstrecken mit Sendern und Empfängern finden sich bei spielsweise bei Systemen zur Positionsbestimmung, die insbesondere in- nerhalb von Gebäuden zum Einsatz kommen können. Man spricht auch von Systemen zur Indoor-Positionsbestimmung bzw. Indoor-Positioniersystemen. Indoor-Funk-Kommunikationssysteme sind beispielsweise in der Veröffen tlichung „ Propagation data and prediction methods for the planning of in- door radiocommunication Systems and radio local area networks in the fre- quency ränge 900 MFIz to 100 GFIz“, Recommendation ITU-R P.1238-7 (02/2012) der International Telecommunication Union, bzw. des Radiocom- munication Sectors dieser, thematisiert.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Techniken vorbekannt, um aus den empfangenen Daten in einem Sender einer digitalen Empfangsstre cke die Clockfrequenz des Senders, also die Sender-Clockfrequenz, zu ext rahieren. Sie werden sowohl in draht- und fasergebundenen Systemen als auch in kabellosen Systemen verwendet Die Frequenz ist aber hinlänglich genau durch das Matching der frequenzgebenden Komponenten, etwas ei- nes Quarzes im Sender bzw. im Empfänger, gegeben. Es wird oftmals ein reiner Phasenvergleich der Daten mit der Empfängerclock zum Frequenzab- gleich benutzt, da dieser einfach und ohne großen Aufwand realisierbar ist.

Es kann wünschenswert sein, das empfangene Signal in einem Positionier- System mit sehr hoher Zeitauflösung zu untersuchen. Nach Auffassung der Anmelderin ist es erstrebenswert, die Ankunftszeit (englisch: Time of Arrival, kurz ToA) des Empfangssignales mit einer Auflösung im Pikosekun- den-Bereich zu bestimmen, insbesondere, um eine besonders hohe Ortsauf lösung, beispielsweise 1 mm oder darunter, zu gewährleisten. Würde man die Clockfrequenzen entsprechend erhöhen, wäre ein sehr hoher Stromver brauch erforderlich, weshalb dies in der Regel nicht umsetzbar ist.

Eine Alternative besteht aus Sicht der Anmelderin darin, Sender und Emp fänger mit Clocks arbeiten zu lassen, die einen sehr kleinen aber genauen Frequenzunterschied haben. Man kann auch von inkommensurablen Clock frequenzen sprechen. Dann wäre ein virtuelle Überabtastung ohne den er höhten Stromverbrauch möglich.

Bei einem Positionierungssystem besteht das Sendesignal oftmals aus einer festen Symbolfolge, einem sogenannten Chip. Dieser Chip wird immer wie- derholt und bei den konventionellen Systemen die Phase des Chipsignales zur Ankunftszeitbestimmung genutzt. Um eine virtuelle Überabtastung zu ermöglichen, könnte anstelle eines Chips eine Anzahl aufeinanderfolgender Chips benutzt werden. Die aufeinanderfolgenden Chips können auch als auch als Sequenz bezeichnet werden. Der Frequenzunterschied wäre dann so zu wählen, dass Sender und Empfänger-Clock nach einer Signalsequenz wieder gleich sind, also eine gemeinsame subharmonische Frequenz besit zen. Ein genauer Abgleich dieser Frequenzen wäre notwendig, aber mit den vorbekannten Methoden nicht möglich, da bei inkommensurablen Clockfre- quenzen die Phase der beiden Clockfrequenzen nicht gleich ist, sondern sich zyklisch zueinander verändert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit für einen Abgleich inkommensurabler Clockfrequenzen zu schaffen. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und System zur Positionsbestim mung, insbesondere Indoor-Positionsbestimmung anzugeben, die eine hohe Ortsauflösung bei gleichzeitig vertretbarer Stromverbrauch gewährleisten.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz eines ein Signal bevorzugt kabellos sendenden Senders und der Empfänger-Clockfrequenz eines das Signal empfangenden Empfängers, wobei sich das von dem Sender gesendete Signal durch eine Trägerfrequenz und eine Modulationsfrequenz auszeichnet, bevorzugt, wobei die Modulationsfrequenz der Sender-Clockfrequenz entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Sender-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Sen der-Clockfrequenz ist, bei dem

- das Signal einem Mischer, Frequenzabgleich-Mischer, in dem ein Mi schen, insbesondere Runtermischen mit einer Mischfrequenz erfolgt, die der Empfänger-Clockfrequenz entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist, zugeführt wird, insbesondere, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das eine Frequenzkomponente enthält, die der aktuellen Differenz zwischen der Sender-Clockfrequenz und der Empfänger-Clockfrequenz entspricht,

- ermittelt wird, ob die Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist, und

- für den Fall, dass dem nicht so ist, die Empfänger-Clockfrequenz und/oder die Sender-Clockfrequenz angepasst wird, bevorzug derart, dass dies der Fall ist.

Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein System zum Abgleichen einer Sender-Clockfrequenz und einer Empfänger-Clockfrequenz, umfassend we nigstens einen Mischer, Frequenzabgleich-Mischer, und wenigstens ein Verzögerungselement, wobei das System zur Durchführung des erfindungs- gemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz eines ein Signal bevorzugt kabellos sendenden Senders und der Empfän ger-Clockfrequenz eines das Signal empfangenden Empfängers ausgebildet und eingerichtet ist. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Positionsbestimmung, insbesondere Indoor-Positionsbestimmung, eines Empfängers, der von mehreren Sendern jeweils ein Signal bevorzugt kabellos empfängt, das sich durch eine Trägerfrequenz und eine Modulationsfrequenz auszeichnet, wobei sich die Trägerfrequenzen verschiedener Sender voneinander unterschei- den, und die Modulationsfrequenz für aller Sender gleich ist, bevorzugt, wo bei die Modulationsfrequenz der Sender-Clockfrequenz entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Sen der-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmoni- sehe der Sender-Clockfrequenz ist, und die empfangenen Signale von dem Empfänger empfangen werden, bei dem wenigstens ein Mal unter Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Sender- und der Empfänger-Clockfrequenz die Empfänger-Clockfrequenz und die Sen der-Clockfrequenz wenigstens eines der Sender abgeglichen werden, und anschließend die Positionsbestimmung erfolgt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein System zur Positionsbestimmung, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Po sitionsbestimmung, umfassend wenigstens einen Empfänger und mehrere Sender, wobei die jeweils dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sind, Sig nale insbesondere kabellos auszusenden, die sich jeweils durch eine Träger frequenz und eine Modulationsfrequenz auszeichnen, wobei sich die Träger frequenzen verschiedener Sender voneinander unterscheiden, und die Mo dulationsfrequenz für aller Sender gleich ist, bevorzugt, wobei die Modulati- onsfrequenz der Sender-Clockfrequenz des jeweiligen Senders entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Sen der-Clockfrequenz des jeweiligen Senders steht, insbesondere eine Harmo nische oder Subharmonische der Sender-Clockfrequenz des jeweiligen Senders ist, und ein erfindungsgemäßes System zum Abgleichen einer Sender-Clockfrequenz und einer Empfänger-Clockfrequenz.

Es gilt insbesondere, dass sich die (jeweilige) Sender- und Empfän ger-Clockfrequenz voneinander unterscheiden bzw. voneinander unter scheiden sollen. Dies insbesondere zur Realisierung einer virtuellen Über- abtastung. Man kann auch sagen, dass es sich um inkommensurable Clock- frequenzen handelt. Der gewünschte Frequenzunterschied für die virtuelle Überabtastung kann beispielsweise im Bereich von PPM (Parts per Million) der Sender- und/oder Empfänger-Clockfrequenz liegen. Er kann zum Bei- spiel einige kHz betragen, wenn die Größenordnung der Sender- und/oder Empfänger-Clockfrequenz beispielsweise im Bereich von einigen hundert MHz liegt. Als beispielhafte Werte seien eine Trägerfrequenz von 5 GHz, ei ne Sender-Clockfrequenz von 500 MHz, eine Modulationsfrequenz von 1 MHz und eine Frequenzabweichung (df) zwischen Sender- und Empfän- ger-Clockfrequenz von 1 kHz, also 2 PPM, genannt.

Die vorliegende Erfindung basiert mit anderen Worten auf dem Grundge danken, für die Frequenzabstimmung das Empfangssignal im Empfänger derart zu modulieren, dass ein Signal generiert wird, das eine Frequenz- komponente enthält, die dem Offset der beiden Clockfrequenzen, also dem Offset zwischen Sender- und Empfänger-Clockfrequenz entspricht. Da diese in einem festen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht bzw. ste hen soll, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische dieser ist bzw. sein soll, kann der Abgleich durch Frequenzvergleich der Offsetfre- quenz mit der Empfänger-Clockfrequenz erfolgen. Man kann auch sagen, die Clock- Offsetfrequenz wird mit der Empfänger-Clockfrequenz vermessen.

Der bzw. die Sender und/oder der bzw. die Empfänger sind bevorzugt Teil einer digitalen Sende- und Empfangsstrecke. Für den Fall eines Systems zur Positionsbestimmung, insbesondere zu Indoor-Positionsbestimmung, sind die Sender zweckmäßiger Weise an verschiedenen Stellen, also voneinan der beabstandet, ortsfest angeordnet bzw. für eine ortsfeste Anordnung an verschiedenen, voneinander beabstandeten Stellen bestimmt. Beispielsweise kann ein Raum mit mehreren, an verschiedenen Stellen ortsfest angeordne- ten Sendern ausgestattet sein bzw. werden, zum Beispiel mit acht Stück, von denen sich jeweils einer in einer Ecke des Raumes befindet bzw. dort ange ordnet wird. Man kann bei den Sendern eines Systems zur Positionsbestim mung auch von Basisstationen sprechen. Von dem Empfänger oder, im Falle mehrerer, den Empfängern, der frei bewegbar ist bzw. die frei bewegbar sind, kann dann die Position bestimmt werden, dies insbesondere in an sich vorbekannter Weise in Abhängigkeit von Signalen, die von den Sendern ge sendet und dem (jeweiligen) Empfänger empfangen werden. Insbesondere aus den Laufzeitunterschieden der Signale von dem jeweiligen Sender zum Empfänger kann die Positionsbestimmung erfolgen. Der (jeweilige) Empfän- ger kann auch als mobiles Gerät bezeichnet werden bzw. Teil eines solchen sein.

Das von dem Sender gesendete Signal wird insbesondere zunächst von dem Empfänger empfangen und anschließend an dem Frequenzabgleich-Mischer zugeführt. Nach dem Empfang und vor dem Zuführen zu dem Frequenzab gleich-Mischer kann das Signal noch weiterverarbeitet werden.

Die Frequenzen in dem Sender und Empfänger, insbesondere die Sender und Empfänger-Clockfrequenz, werden bevorzugt mit einem Frequenzgene- rator aus der Frequenz eines Quarzoszillators jeweils im Sender und Emp fänger erzeugt bzw. sind auf diese Weise erzeugt worden. Der jeweilige Frequenzgenerator erzeugt ein Signal mit einer Frequenz, das in einem fes ten Verhältnis zur Frequenz des jeweiligen Quarzoszillators steht (Frequen zumsetzungsfaktor). Dieser Frequenzumsetzungsfaktor kann hochgenau eingestellt werden, um eine eventuelle, nicht gewollte Differenz der beiden Quarzoszillatoren von Sender und Empfänger zu kompensieren. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist zweckmäßiger Weise der Frequenzumset zungsfaktor im Sender von dem Frequenzumsetzungsfaktor im Empfänger verschieden. Bei der Sender- und Empfänger-Clockfrequenz handelt es sich insbesondere um digitale Clockfrequenzen.

Der Empfänger ver- bzw. bearbeitet das empfangene Signal zweckmäßiger Weise mit der Empfänger-Clockfrequenz. Der Empfänger tastet das emp fangene Signal insbesondere mit der Empfänger-Clockfrequenz oder mit ei ner Frequenz, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Sub harmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist, ab.

Das erfindungsgemäße System zum Abgleichen einer Sender-Clockfrequenz und einer Empfänger-Clockfrequenz bildet bevorzugt einen Bestandteil eines erfindungsgemäßen Systems zur Positionsbestimmung. Es kann insbeson dere einem Empfänger eines solches zugeordnet sein. Besonders bevorzugt ist es als Bestandteile eines Empfängers eines solchen ausgebildet. Es ist auch nicht ausgeschlossen, dass ein erfindungsgemäße System zum Ab gleichen einer Sender-Clockfrequenz und einer Empfänger-Clockfrequenz separat zu einem Positionierungssystem bzw. Empfänger eines solchen ausgebildet ist. Dann bekommt es zweckmäßiger Weise die Empfän- ger-Clockfrequenz übergeben, wobei es hierfür mit dem Positionierungssys tem, insbesondere Empfänger eines solchen, gekoppelt oder koppelbar ist.

Dass sich das Signal des oder des jeweiligen Senders durch eine Trägerfre quenz und eine Modulationsfrequenz auszeichnet bedeutet insbesondere, dass ein Trägersignal einer gegebenen Trägerfrequenz vorliegt, das modu liert ist und zwar mit der Modulationsfrequenz. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein sinusförmiges Trägersignal der Trägerfrequenz, dessen Pha se sich mit der Modulationsfrequenz ändert, insbesondere jeweils um 180°. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Abgleich von Sender- und Empfänger-Clockfrequenz zeichnet sich dadurch aus, dass die Ermittlung, ob die Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers in einem festen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, mit einschließt oder dadurch erfolgt, dass das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers einerseits we nigstens einem Verzögerungselement zugeführt wird, um wenigstens ein Verzögerungssignal zu erhalten, und das Ausgangssignal des Frequenzab gleich-Mischers andererseits an dem wenigstens einen Verzögerungsele- ment vorbeigeführt wird, um zusätzlich ein unverzögertes Signal zu erhalten, und die Differenz und/oder Summe aus dem oder wenigstens einem der Verzögerungssignale und dem unverzögerten Signal gebildet und als Kon- trollwert erachtet wird, und davon ausgegangen wird, dass die Frequenz komponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers in einem festen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, wenn die Differenz einen minimalen Wert hat und/oder wenn die Summe einen maximalen Wert hat, bevorzugt, wobei für den Fall, dass die Differenz keinen minimalen Wert hat, die Empfänger-Clockfrequenz und/oder die Sender-Clockfrequenz derart angepasst wird, dass die Differenz reduziert, insbesondere ein minimaler Wert dieser erhalten wird, und/oder für den Fall, dass die Summe keinen maximalen Wert hat, die Empfänger-Clockfrequenz und/oder die Sen der-Clockfrequenz derart angepasst wird, dass die Summe erhöht, insbe sondere ein maximaler Wert dieser erhalten wird. Bei dem angestrebten Minimum kann es sich, insbesondere aufgrund der Periodizität, um ein lokales Minimum handeln. Gleiches kann - im Falle der Summenbildung - für das Maximum gelten.

Dann ist zweckmäßiger Weise vorgesehen, dass das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers zum Erhalt des oder wenigstens eines der Ver- zögerungssignale einem oder mehreren Verzögerungselementen zugeführt wird, das, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung be dingt, oder die zusammengenommen, insbesondere im eingeschwungenen Zustand, eine Verzögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer Fre- quenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist, oder die einem Vielfa chen dieses reziproken Wertes entspricht. Die Verzögerung, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfän ger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmoni sche der Empfänger-Clockfrequenz ist, oder die einem Vielfachen dieses reziproken Wertes entspricht, kann mit anderen Worten mittels nur eines Verzögerungselementes bedingt werden, oder mit mehreren, die dann zweckmäßiger Weise jeweils einen Anteil an dieser Verzögerung haben, und denen das Signal zweckmäßiger Weise nacheinander zugeführt wird, um in Summe diese Verzögerung zu erhalten. Ein Verzögerungselement kann beispielsweise durch eines oder mehrere Flipflops realisiert sein oder eines oder mehrere Flipflops umfassen. Das heißt dann insbesondere, dass das Signal um einen Clockzyklus verzögert wird. So kann eine Verzögerung durch genau eine Clockperiode bewirkt werden.

Bevorzugt gilt, dass das oder wenigstens eines der Verzögerungselemente, im Falle mehrerer bevorzugt alle Verzögerungselemente, ein Flipflop bzw. eine Anzahl Flipflops umfassen, die der Bitbreite des Signals entsprechen oder dadurch gebildet sind. Dies stellt eine sehr einfache, kleine und leis- tungsarme Implementierung dar. Das erfindungsgemäße System zum Abgleichen der Sender- und Empfän- ger-Clockfrequenz zeichnet sich zweckmäßiger Weise dadurch aus, dass der Frequenzabgleich-Mischer dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Mischen, insbesondere Heruntermischen mit einer Mischfrequenz zu reali sieren, die der Empfänger-Clockfrequenz entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfän ger-Clockfrequenz ist.

Das oder die Verzögerungselemente können Bestandteil einer Frequenzab- gleichseinheit sein.

Das oder eines der Verzögerungselemente kann weiterhin dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sein, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung zu bedingen, oder mehrere der Verzögerungselemente können weiterhin dazu ausgebildet und/oder eingerichtet sein zusammengenommen, insbesondere im eingeschwungen Zustand, eine Verzögerung zu bedingen, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, be- Vorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, ins besondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfän ger-Clockfrequenz ist, oder die einem Vielfachen dieses reziproken Wertes entspricht. Das System zum Abgleichen von Sender- und Empfänger-Clockfrequenz umfasst weiter bevorzugt wenigstens eine Auswerte- und Steuereinheit, die dazu ausgebildet und/oder eingerichtet ist, die Differenz und/oder Summe aus einem Signal, das mit dem Verzögerungselement oder den Verzöge rungselementen verzögert wurde, und einem unverzögerten Signal zu ermit- teln, und bei Bedarf ein Steuersignal zur Anpassung der Empfän- ger-Clockfrequenz und/oder der Sender-Clockfrequenz auszugeben oder die Empfänger-Clockfrequenz und/oder die Sender-Clockfrequenz anzupassen, bevorzugt derart, dass die Differenz reduziert, insbesondere auf einen mini- malen Wert gebracht wird, und/oder dass die Summe erhöht, insbesondere auf einen maximalen Wert gebracht wird. Bedarf besteht in der Regel dann, wenn die ermittelte Differenz nicht den minimalen Wert hat und/oder die er mittelte Summe nicht den maximalen. Ob Bedarf besteht, kann an einem initial erhaltenen Differenzwert alleine - sofern kein weiterer Bezugspunkt bzw. -wert existiert - ggf. nicht ablesbar sein. Dies insbesondere aus dem Grunde, dass aufgrund von Rauschen das Minimum der Differenz nicht Null betragen muss. Ob das Minimum vorliegt oder nicht, kann beispielsweise ermittelt werden, indem die Empfänger- oder Sender-Clockfrequenz versuchsweise verändert wird, zweckmäßiger Weise in beide Richtungen, und abgelesen wird, ob bzw. in welche Richtung sich die Differenz verkleinert. Auch die Frage, ob im Falle der Summenbildung das Maximum vorliegt, kann durch Probieren ermittelt werden. Es ist auch möglich, hier zusätzliche Orientierung zu bieten, damit die ver suchsweise Änderung nicht entfallen und direkt eine gezielte Anpassung er folgen kann.

Eine weitere, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich daher dadurch aus, dass ein erstes, zweites und drittes Verzögerungselement vorgesehen sind, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers mit dem ersten Verzögerungselement verzögert wird, wodurch eine erstes Verzögerungssignal erhalten wird, und das Aus gangssignal des Frequenzabgleich-Mischers mit dem ersten und dem zwei- ten Verzögerungselement verzögert wird, wodurch ein zweites Verzöge- rungssignal erhalten wird, und das Ausgangssignal des Frequenzab- gleich-Mischers mit dem ersten, zweiten und dritten Verzögerungselement verzögert wird, wodurch ein drittes Verzögerungssignal erhalten wird. Dann wird die Differenz zwischen dem unverzögerten Signal und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als der Kontrollwert erachtet, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als der Kontrollwert erachtet, und die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert erachtet, und/oder die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher hoher Kon trollwert erachtet, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontroll wert erachtet und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontroll- wert erachtet. Von dem Verhältnis des oder des jeweiligen hohen und des oder des jeweiligen niedrigen Kontrollwertes wird dann darauf geschlossen, ob die Sender-Clockfrequenz vergrößert oder verkleinert werden muss und/oder, ob die Empfänger-Clockfrequenz vergrößert oder verkleinert wer den muss.

Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass das erste und das dritte Ver zögerungselement eine beliebige Verzögerung bedingen, und/oder das erste und das zweite Verzögerungselement zusammengenommen diejenige Ver zögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfän ger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmoni sche der Empfänger-Clockfrequenz ist, oder die dem Vielfachen dieses re ziproken Wertes entspricht. In analoger Weise zu dieser bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens kann sich das erfindungsgemäße System zum Abglei chen von Sender- und Empfänger- Clockfrequenz in Weiterbildung dadurch auszeichnen, dass es ein erstes, zweites und drittes Verzögerungselement vorgesehen ist und das System ausgebildet und/oder eingerichtet ist, um ein mit dem ersten Verzögerungselement verzögertes erstes Verzögerungssig nal zu erhalten, und um ein mit dem ersten und dem zweiten Verzögerungs element verzögertes zweites Verzögerungssignal zu erhalten, und um ein mit dem ersten, zweiten und dritten Verzögerungselement verzögertes drittes Verzögerungssignal zu erhalten. Die Auswerte- und Steuereinheit ist dann zweckmäßiger Weise dazu ausgebildet und/oder eingerichtet, die Differenz aus dem unverzögerten Signal und dem zweiten Verzögerungssignal zu bil den, die als Kontrollwert erachtet werden kann, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem zweiten Verzögerungssignal zu bilden, die als Kontrollwert erachtet werden kann, und die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal zu bilden, die als zusätzlicher hoher Kontrollwert erachtet werden kann, und/oder die Summe aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal zu bilden, die als zusätzlicher hoher Kon trollwert erachtet werden kann, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal zu bilden, die als zusätzlicher niedriger Kontrollwert erachtet werden kann, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal zu bilden, die als zusätzlicher niedriger Kontrollwert erachtet werden kann, und um in Abhän gigkeit des Verhältnisses des hohen und des niedrigen Kontrollwertes ein Steuersignal zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Sen- der-Clockfrequenz und/oder zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Emp- fänger-Clockfrequenz auszugeben, und/oder um die Sender-Clockfrequenz zu vergrößern oder zu verkleinern und/oder die Empfänger-Clockfrequenz zu vergrößern oder zu verkleinern. Weiter bevorzugt sind dann das erste und das dritte Verzögerungselement derart ausgebildet und/oder eingerichtet, dass sie eine beliebige Verzöge rung bedingen, und/oder ist das zweite Verzögerungselement derart ausge bildet und/oder eingerichtet ist, dass es zusammengenommen mit dem ers- ten Verzögerungselement diejenige Verzögerung bedingt, die dem rezipro ken Wert einer Frequenz entspricht, die in einem festen, bevorzug ganzzah ligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist, oder die dem Vielfachen dieses reziproken Wertes entspricht

Für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kontrollwert größer 1 ist, also der niedrige Kontrollwert größer als der hohe Kontrollwert ist, wird zweckmäßiger Weise die Empfänger-Clockfrequenz gesenkt oder die Sender-Clockfrequenz erhöht. Für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kontrollwert kleiner 1 ist, also der niedrige Kontrollwert kleiner als der hohe Kontrollwert ist, wird zweckmäßiger Weise die Empfän ger-Clockfrequenz erhöht oder die Sender-Clockfrequenz gesenkt. Sind der hohe und der niedrige Kontrollwert gleich groß, erfolgt bevorzugt keine An passung der Empfänger- und/oder Sender-Clockfrequenz. Dies wird in der Regel nur der Fall sein, wenn das Kontrollsignal (zufällig) bereits den mini malen Wert hat und entsprechend die Frequenzkomponente des Ausgangs signals des Frequenzabgleich-Mischers in einem festen, bevorzug ganzzah ligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist. Das erfindungsgemäße System, insbesondere eine Auswerte- und Steuereinheit dieses ist bevorzugt entsprechend ausgebildet und/oder eingerichtet, insbe sondere, um Steuersignale für entsprechende Anpassungen auszugeben.

Es sei angemerkt, dass es zwar zur Anpassung der Differenz bzw. Summe aus der Sender- und Empfänger-Clockfrequenz prinzipiell keinen Unter- schied macht, ob die Empfänger- oder Senderclock verändert wird. Da das empfängerseitige Signal betrachtet wird, wird es jedoch, zumindest für den Fall, dass die Auswertung bei dem oder nahe des Empfängers erfolgt, eine Anpassung der Empfänger-Clock in der Regel leichter zu realisieren sein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass dann nicht die Clock mehrere Sender sondern nur die des oder des jeweiligen Empfängers anzupassen ist.

Es hat sich als ganz besonders vorteilhaft erwiesen, für den Frequenzab- gleich eines oder mehrere Verzögerungselemente zu nutzen. Das oder die Verzögerungselemente können, wie vorstehend beschrieben, in vorteilhafter Ausgestaltung eines oder mehrere Flipflops umfassen bzw. dadurch gege ben sein. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Abgleichen der Misch frequenz eines Mischers eines Empfängers und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals, bei dem ein Signal von dem Empfänger empfangen wird, das eine Trägerfrequenz ohne Modulation auf weist, und das Signal in dem Mischer mit einer Mischfrequenz gemischt, insbesondere heruntergemischt wird, und das erhaltene Ausgangsignal des Mischer einerseits wenigstens einem Verzögerungselement, zugeführt wird, um wenigstens ein Verzögerungssignal zu erhalten, und das Ausgangssignal des Mischers andererseits an dem wenigstens einen Verzögerungselement vorbeigeführt wird, um zusätzlich ein unverzögertes Signal zu erhalten, und die Differenz und/oder Summe aus dem oder wenigstens einem der Verzö gerungssignale und dem unverzögerten Signal ermittelt und als Kontrollwert erachtet wird, und die Mischfrequenz des Mischers bei Bedarf derart ange passt wird, dass die Differenz reduziert, insbesondere ein minimaler Wert dieser erhalten wird, und/oder dass die Summe erhöht, insbesondere ein maximaler Wert dieser erhalten wird. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Abgleichen einer Mischfrequenz eines Mischers und einer Trägerfrequenz eines von einem Empfänger emp fangenen Signals, umfassend wenigstens einen insbesondere dem Empfän- ger zugeordneten oder von dem Empfänger umfassten Mischer und wenigs tens ein Verzögerungselement, wobei das System zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Mischfrequenz eines Mi schers eines Empfängers und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals ausgebildet und/oder eingerichtet ist.

Das Trainingssignal zeichnet sich durch eine Trägerfrequenz ohne Modula tion aus, es ist mit anderen Worten unmoduliert.

In Weiterbildung kann sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Abglei- chen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Träger frequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals dadurch aus zeichnen, dass das Ausgangssignal des Mischers zum Erhalt des oder we nigstens eines der Verzögerungssignale einem oder mehreren Verzöge rungselementen zugeführt wird, das, insbesondere im eingeschwungen Zu- stand, eine Verzögerung bedingt, oder die zusammengenommen, insbeson dere im eingeschwungenen Zustand, eine Verzögerung bedingen, die dem reziproken Wert einer vorgegebenen Frequenz oder einem Vielfachen des reziproken Werts einer vorgegebenen Frequenz entspricht. Die Periode der Trägerfrequenz zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass deren Unterschied zu der Periode der Mischfrequenz des Mischers derjeni gen Verzögerung entspricht, die durch das oder wenigstens eines der Ver zögerungselemente bedingt wird. Sie wird insbesondere explizit so gewählt bzw. eingestellt. Besonders bevorzugt gilt auch hier, dass ein erstes, zweites und drittes Ver zögerungselement vorgesehen ist, und das Ausgangssignal des Mischers mit dem ersten Verzögerungselement verzögert wird, wodurch eine erstes Ver- zögerungssignal erhalten wird, und das Ausgangssignal des Mischers mit dem ersten und dem zweiten Verzögerungselement verzögert wird, wodurch ein zweites Verzögerungssignal erhalten wird, und das Ausgangssignal des Mischers mit dem ersten und dem zweiten und dem dritten Verzögerungs element verzögert wird, wodurch ein drittes Verzögerungssignal erhalten wird. Dann kann die Differenz aus dem unverzögerten Signal und dem zwei ten Verzögerungssignal gebildet und als der Kontrollwert erachtet werden, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem zweiten Ver zögerungssignal gebildet und als der Kontrollwert erachtet werden, und die Differenz aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher hoher Kontrollwert erachtet werden, und/oder die Summe aus dem ersten und dem zweiten Verzögerungssignal gebildet und als zu sätzlicher hoher Kontrollwert erachtet werden, und die Differenz aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert erachtet werden, und/oder die Summe aus dem unverzögerten Signal und dem dritten Verzögerungssignal gebildet und als zusätzlicher niedriger Kontrollwert erachtet werden. Von dem Verhältnis des hohen und des niedrigen Kontrollwertes kann dann darauf geschlossen werden, ob die Mischfrequenz bzw. Trägerfrequenz vergrößert oder verklei nert werden muss. Bevorzugt bedingen das erste und das dritte Verzöge- rungselement jeweils eine beliebige vorgegebene Verzögerung, und/oder das erste und das zweite Verzögerungselement zusammengenommen dieje nige Verzögerung, die dem reziproken Wert der vorgegebenen Frequenz oder einem Vielfachen des reziproken Wertes der vorgegebenen Frequenz entspricht. Das erfindungsgemäße System zum Abgleichen einer Mischfrequenz eines Mischers und einer Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals kann in Weiterbildung entsprechend ausgebildet und/oder eingerich tet sein.

Dann kann, wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit der analogen be vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ab gleichen der einer Empfänger- und Sender-Clockfrequenz erläutert, eine ge zielte Frequenzanpassung, vorliegend der Mischfrequenz, erfolgen. Hier gilt dann zweckmäßiger Weise, dass für den Fall, dass das Verhältnis des nied rigen zum hohen Kontrollwert größer 1 ist, also der niedrige Kontrollwert größer als der hohe Kontrollwert ist, die Mischfrequenz gesenkt oder die Trägerfrequenz erhöht wird. Für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kontrollwert kleiner 1 ist, also der niedrige Kontrollwert kleiner als der hohe Kontrollwert ist, wird zweckmäßiger Weise die Mischfrequenz er höht oder die Trägerfrequenz gesenkt. Sind der hohe und der niedrige Kon trollwert gleich groß, erfolgt bevorzugt keine Anpassung der Misch- und/oder Trägerfrequenz. Dies wird in der Regel nur der Fall sein, wenn das Kontroll- signal (zufällig) bereits den minimalen Wert hat und entsprechend die Fre- quenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Mischfrequenz steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Mischfrequenz ist. Das erfindungsgemäße System, insbesondere eine Auswerte- und Steu ereinheit dieses ist bevorzugt entsprechend ausgebildet und/oder eingerich- tet, insbesondere, um Steuersignale für entsprechende Anpassungen aus zugeben.

Es hat sich gezeigt, dass für den Fall, dass ein Trainingssignal, das nicht moduliert ist, also nur eine Trägerfrequenz ohne Modulation gesendet wird, direkt die Offsetfrequenz ohne das vorherige Heruntermischen mit dem Fre- quenzabgleich-Mischer abgeglichen werden kann.

Dies wird besonders bevorzugt auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Positionsbestimmung genutzt. In Weiterbildung zeichnet sich dieses entsprechend dadurch aus, dass die von den Sendern gesendeten Signale, bevor sie mit der Empfänger-Clockfrequenz abgetastet werden, ei nem Mischer, insbesondere einer Gilbertzelle, zugeführt werden, in der sie mit einer Mischfrequenz gemischt, insbesondere runtergemischt werden, und die Mischfrequenz dieses Mischers vor der Positionsbestimmung wenigstens ein Mal unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ab gleichen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Trä gerfrequenz mit einer Trägerfrequenz des von einem der Sender stammen den Signal abgeglichen wird..

Für den Abgleich der Sender- und Empfänger-Clockfrequenz und für den Abgleich der Trägerfrequenz vom Trainingssignal und der Mischfrequenz kann dasselbe bzw. können dieselben Verzögerungselemente genutzt wer den. Es kann insbesondere dasselbe System zum Einsatz kommen, welches solche umfasst. Mit anderen Worten kann gelten, dass ein System, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abgleich der Sender und Empfänger-Clockfrequenz ausgebildet und/oder eingerichtet ist, auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals ausgebildet und/oder ein gerichtet ist. Der Frequenzabgleich-Mischer - und ggf. weitere Komponen ten - können dann beispielsweise überbrückt werden, das Signal also an diesem vorbei dem oder den Verzögerungselementen zugeführt werden. Die Positionsbestimmung erfolgt im Rahmen des erfindungsgemäßen Ver fahrens für diese bevorzugt, indem der Empfänger das jeweilige Signal mit der von der Sender-Clockfrequenz verschieden Empfänger-Clockfrequenz oder mit einer Frequenz, die oder in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz steht, insbesondere eine Har monische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz ist abtastet, um eine virtuelle Überabtastung der Signale zu realisieren, und die An kunftszeiten der von den Sendern gesendeten Signale bei dem Empfänger bestimmt werden, und aus den Ankunftszeiten die Position des Empfängers relativ zu den Sendern ermittelt wird.

Das Signal des jeweiligen Senders wird von dem Empfänger besonders be vorzugt derart abgetastet, dass aus mehreren hintereinanderliegenden, be vorzugt 64 aufeinanderfolgenden Signalperioden, deren Dauer insbesondere jeweils dem reziproken Wert der Sender-Clockfrequenz entspricht, Abtast werte erhalten werden, wobei durch die Abtastung mit der von der Sen der-Clockfrequenz verschiedenen Frequenz Abtastwerte erhalten werden, die an verschiedenen Positionen innerhalb der Signalperioden liegen, und dass die aus den verschiedenen Signalperioden stammenden Abtastwerte zusammengesetzt werden, und aus dem Ergebnis die Ankunftszeit des von dem jeweiligen Sender gesendeten Signals bei dem Empfänger bestimmt wird.

Die Signalperioden können auch als Chips erachtet und bezeichnet werden, wie es aus dem Bereich konventioneller Systeme und Verfahren zur Positi onsbestimmung, etwa Indoor-Positionsbestimmung, bekannt ist. Mehrere aufeinanderfolgende Signalperioden bzw. Chips können auch als Sequenz bzw. Signal- oder Chipsequenz bezeichnet werden. Innerhalb jeder Signalperiode bzw. innerhalb jedes Chips können beispiels weise vier in der ersten Hälfte der Signalperiode bzw. des Chips liegende Abtastwerte bestimmt werden. Andere Anzahlen von Abtastwerten je Flanke sind natürlich ebenfalls möglich. Die Anzahl kann im Einzelfall mit Hinblick auf die Abtastrate und die Flankensteilheit geeignet gewählt werden.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zunächst eine Grobbestimmung des Nulldurchgangs am Anfang der jeweiligen Periode erfolgt. Dies bedeutet insbesondere oder schließt insbesondere mit ein, dass die Flanke ohne eine virtuelle Überabtastung bestimmt wird, im vorstehend beispielhaft genannten Fall mit 64 für die Überabtastung berücksichtigten Flanken also mit einer 64 mal größeren Ungenauigkeit. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um die Ab tastwerte zu bestimmen, die die Flanke beschreiben. Das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung kann sich in wei terer vorteilhafter Ausgestaltung ferner dadurch auszeichnen, dass der oder wenigstens einer der Empfänger eine Kanalauswahleinheit aufweist, die we nigstens einen, bevorzugt mehrere Mischer, Kanal-Auswahlmischer, und we nigstens einen Filter umfasst, insbesondere, wobei der oder die Ka- nal-Auswahlmischer als digitale Mischer ausgebildet sind, bevorzugt, wobei der oder die Kanalauswahl-Mischer jeweils wenigstens eine Schaltung um fassen, die eine CORDIC-Algorithmus realisieren, oder durch wenigstens eine solche Schaltung gegeben sind. Die Abkürzung CORDIC steht dabei in bekannter Weise für COordinate Rotation Digital Computer. So kann eine Frequenzumsetzung mit einer hohen Genauigkeit bei vergleichsweise gerin gem Aufwand, insbesondere vergleichsweise geringem Platz- und Leis tungsaufwand, realisiert werden. Eine Multiplikation ist ebenfalls denkbar, diese ist jedoch in der Regel mit deutlich mehr Platz- und Leistungsaufwand verbunden. Die Kanalauswahleinheit ist zweckmäßiger Weise dem Fre- quenz-Abgleichmischer vorgeschaltet. Dann ist insbesondere der Ausgang der Kanalauswahleinheit mit dem Eingang des Frequenz-Abgleichmischers gekoppelt.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der oder wenigstens einer der Emp fänger eine Empfangseinheit aufweist, die einen Mischer, der insbesondere wenigstens eine Gilbertzelle umfasst oder durch wenigstens eine Gilbertzelle gegeben ist, und einen A/D-Wandler umfasst. Die Empfangseinheit ist zweckmäßiger Weise dem Frequenzabgleich-Mischer und, wenn vorhanden, der Kanalauswahleinheit vorgeschaltet. Dann ist insbesondere der Ausgang der Empfangseinheit mit dem Eingang der Kanalauswahleinheit gekoppelt und der Ausgang der Kanalauswahleinheit mit dem Eingang des Frequenz- abgleich-Mischers.

Der Ausgang der Empfangseinheit kann dann mit dem Eingang des oder im Falle mehrerer des ersten der Verzögerungselemente gekoppelt oder kop pelbar sein. Dies ermöglicht es insbesondere, dass ein von einem Sender gesendetes Trainingssignal ohne Modulation genutzt wird, um die Clock-Offsetfrequenz ohne das Fieruntermischen in dem Frequenzab gleich-Mischer direkt abzugleichen. Der Frequenz-Abgleichmischer und ge gebenenfalls vorhandene weitere Komponenten, etwa eine ggf. vorhandene Kanalauswahleinheit können dann mit anderen Worten „ überbrückt“ wer den und es ist möglich, das Trainingssignal nach einem Fieruntermischen in einem insbesondere analogen Mischer, das bevorzugt dem Erhalt eines gut A/D-wandelbaren Signales dient, direkt dem oder dem ersten Verzögerungs element zugeführt werden.

Das erfindungsgemäße System zur Positionsbestimmung kann weiter be- vorzugt zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abglei- chen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Träger frequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals ausgebildet und/oder eingerichtet ist. Es können insbesondere, wie vorstehend dargelegt, für den Abgleich der Sender- und Empfänger-Clockfrequenz und für den Ab- gleich von Mischfrequenz und Trägerfrequenz dasselbe wenigstens eine Verzögerungselement genutzt werden.

Sämtliche Einheiten können sowohl in Hardware als auch in Software als auch in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein.

Hinsichtlich der Ausgestaltungen der Erfindung wird auch auf die Unteran sprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungs beispiele unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine rein schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zur Indoor-Positionsbestimmung; Figur 2 einige Komponenten eines Empfängers des Systems aus Figur 1 in vergrößerter, rein schematischer Darstellung;

Figur 3 die von mehreren Sendern des Systems aus Figur 1 stammen den, von dem Empfänger empfangenen Signale sowie deren Weiterverar- beitung in Frequenzdarstellung;

Figur 4 eine Signalsequenz in rein schematischer Darstellung;

Figur 5 eine rein schematische Darstellung zur virtuellen Überabtastung der Signalsequenz aus Figur 4; und Figur 6 eine rein schematische Darstellung zu Ankunftszeiten der Sig nale der Sender des Systems aus Figur 1 beim Empfänger. Die Figur 1 zeigt in rein schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Indoor-Positionierungssystems 1. Das System umfasst acht jeweils einen Sender bildende Basisstationen BS1-BS8, von denen in der Figur nur zwei beispielhaft gezeigt sind, und ein einen Empfän ger bildendes Mobilgerät MD, dessen Position im Raum zu bestimmen ist. Die Basisstationen BS1-BS8 und das Mobilgerät MD bilden Bestandteile ei nes digitalen Sende- und Empfangszuges.

Die acht Basisstationen BS1-BS8 sind auf die acht Ecken eines nicht weiter gezeigten Raumes verteilt und dort jeweils ortsfest angeordnet. Konkret ist in bzw. nahe jeder Ecke eine der Basisstationen BS1-BS8 vorgesehen. Es sei betont, dass sich die Anzahl von acht Basisstationen BS1-BS2 insbesondere für einen quaderförmigen Raum besonders bewährt hat, diese Anzahl jedoch keineswegs zwingend ist. Vielmehr kann ein erfindungsgemäßes System prinzipiell auch weniger oder mehr als acht Basisstationen BS1-BS8 umfas- sen. Weiterhin sei betont, dass, auch wenn nur ein Mobilgerät MD beispiel haft gezeigt ist, das System natürlich auch mehrere solche umfassen kann. Der Aufbau und zugehörige Ablauf wird im Folgenden beispielhaft anhand des einen Mobilgerätes MD beschrieben. Die Basisstationen BS1-BS8 senden im Betrieb jeweils ein Signal S1-S8 aus. Die Signale S1-S8 aller Basisstationen BS1-BS8 werden von dem Mobilgerät MD empfangen. Die Signalübertragung ist dabei kabellos. Entsprechend weist jede Basisstation BS1-BS8 und auch das Mobilgerät MD jeweils eine Antenne 2 auf. Die von den Basisstationen BS1-BS8 gesendeten Signale S1-S8 zeichnen sich jeweils durch eine Trägerfrequenz fc1-fc8 und eine Modulationsfrequenz fm+df aus. Die Trägerfrequenzen aller Basisstationen BS1-BS8 unterschei den sich. Die Modulationsfrequenz fm+df hingegen ist für alle Basisstationen BS1-BS8 gleich. Die Trägerfrequenzen fc1-fc8 können auch als Kanalfre quenzen bezeichnet werden. Dies davon ausgehend, dass zu jedem Sender, also jeder Basisstation BS1-BS8, ein Kanal gehört.

Jede der Basisstationen BS1-BS8 umfasst in an sich bekannter Weise einen Quarzoszillator und einen Frequenzgenerator, mit dem aus der Frequenz des Quarzoszillators die Sender-Clockfrequenz generiert wird. Dies gilt gleicher maßen für das Mobilgerät MD, wobei mit dessen Frequenzgenerator die Empfänger-Clockfrequenz aus der Frequenz deren Quarzoszillators erzeugt wird. Der jeweilige Frequenzgenerator erzeugt ein Signal mit einer Frequenz, das in einem festen Verhältnis zur Frequenz des jeweiligen Quarzoszillators steht (Frequenzumsetzungsfaktor). Dieser Frequenzumsetzungsfaktor kann hochgenau eingestellt werden.

In der Figur 1 oben links ist - rein schematisch - die Trägerfrequenz fc1 der ersten Basisstation BS1 in einem Graphen in der Frequenzdarstellung und rechts daneben das Signal über der Zeit gezeigt. Wie man erkennt, handelt es sich um eine sinusförmige Schwingung mit entsprechender Frequenz. Die Trägerfrequenz fc1 der ersten Basisstation BS1 beträgt etwa 5,8 GFIz, wobei dies rein beispielhaft zu verstehen ist. Unterhalb der sinusförmigen Träger- frequenz fc1 ist die Modulation schematisch dargestellt. Konkret wird mit der Modulationsfrequenz fm+df die Phase um 180° geändert. Das resultierende Signal S1, also das ein sinusförmige Trägersignal mit der Trägerfrequenz fc1 , dessen Phase sich mit der Modulationsfrequenz fm+df ändert, konkret jeweils um 180°, ist darunter gezeigt. Links davon findet sich wieder die zu- gehörige Frequenzdarstellung. Die Modulationsfrequenz beträgt 1,25 MHz zuzüglich einer Überabtastfrequenz df, auf die weiter unten noch näher ein gegangen wird, also 1,25 MHz + df, was in dem Graphen mit der Frequenz darstellung eingetragen ist. Es findet sich um die Trägerfrequenz fc1 ein Peak im Abstand von -1,25 MHz + df und ein weiterer Peak im Abstand von 1,25 MHz + df.

Die Modulationsfrequenz fm+df entspricht einer Harmonischen oder Sub harmonischen der für alle Basisstationen BS1-BS8 gleichen Sen- der-Clockfrequenz fsc.

Das Signal wird in einem Mischer 3 der jeweiligen Basisstation BS1-BS8 er halten. Der Mischer 3 umfasst vorliegend eine logische Verknüpfung, mit der man mit einem Eingangssignal eine Invertierung eines zweiten Eingangssig nals am Ausgang der Verknüpfung bewirken kann. Diese logische Verknüp- fung kann beispielsweise durch ein XNOR-Glied geschehen bzw. implemen tiert sein. Die Abkürzung XNOR steht dabei in bekannter Weise für den eng lischen Ausdruck „ eXclusive Not OR“. Es soll erreicht werden, dass das Vorzeichen des einen Signals mit dem Vorzeichen des anderen Signals ver ändert wird. Jede Basisstation BS1-BS8 umfasst ferner einen Leistungsver- stärker 4.

Es gilt: Länge der Sendestrecke As ist proportional zu der Zeit Dΐ, in der die Welle die Strecke zurücklegt, und diese ist proportional zur Phase der Fre quenz Apoc, wobei die Abkürzung poc für phase of carrier steht.

Die Signale S1-S8 aller Basisstationen BS1-BS8 werden im Betrieb von dem Mobilgerät MD empfangen und mit der Empfänger-Clockfrequenz fec be- bzw. verarbeitet. Aus den Ankunftszeiten TOA der Signale S1-S8 bei dem Mobilgerät MD kann in an sich vorbekannter Weise die Position von MD im Raum bestimmt werden. Eine besonders hohe Ortsauflösung von beispielsweise 1mm wäre für die Positionsbestimmung sehr erstrebenswert. Die Ankunftszeit (englisch: Time of Arrival, kurz ToA) des (jeweiligen) Empfangssignales ist dann mit einer Auflösung im Pikosekunden-Bereich zu bestimmen. Würde man die die Clo- ckfrequenzen entsprechend wählen, würde ein sehr hoher Stromverbrauch anfallen.

Eine deutlich energieeffizientere Lösung, die gleichzeitig eine Zeitauflösung im Pikosekunden-Bereich und somit sehr gute Ortsauflösung bietet, besteht darin, die Clockfrequenzen nicht zu erhöhen, sondern eine virtuelle Überab tastung zu realisieren. Hierfür arbeiten Sender BS1-BS8 und Empfänger MD mit Clocks, die einen sehr kleinen aber genauen Frequenzunterschied ha ben. Dieser kann beispielsweise im Bereich von 1 Hz liegen. Man kann auch von inkommensurablen Clockfrequenzen sprechen. Die Clockfrequenz des Mobilgerätes MD, also die Sender-Clockfrequenz, wird vorliegend als fsc bezeichnet und der Frequenzunterschied zwischen Sender- und Empfän- gerclockfrequenz fsc, fec als Clock-Offsetfrequenz df. Bei einem konventionellen Positionierungssystem besteht das Sendesignal in der Regel aus einer festen Symbolfolge, einem sogenannten Chip. Dieser Chip wird immer wiederholt und bei den konventionellen Systemen die Phase des Chipsignales zur Ankunftszeitbestimmung genutzt. Für die virtuelle Überabtastung wird eine Anzahl aufeinanderfolgender Chips, die vorliegend auch als Sequenz bzw. Signalsequenz bezeichnet wird, genutzt. In der Figur 4 ist rein schematisch und beispielhaft eine Sequenz mit 64 Chips CP1-CP64 dargestellt. Aufgrund des Frequenzunterschiedes zwischen der Sen der-Clockfrequenz fsc und der Empfänger-Clockfrequenz fec, also aufgrund des df „ driften“ die Abtastpunkte (englisch: sampling points) in jedem Chip bzw. Zyklus. Dann können die Abtastpunkte aus mehreren aufeinanderfol- genden Chips bzw. Zyklen CP1-CP64 für die Rekonstruktion einer Flanke mit sehr hoher Auflösung herangezogen werden, wie es rein schematisch in Fi gur 5 dargestellt ist. Der Frequenzunterschied zwischen Sender- und Empfänger-Clockfrequenz fsc, fec, also die Clock-Offsetfrequenz df, wird für die Überabtastung gezielt so gewählt, dass Sender- und Empfänger-Clock fsc, fec nach einer Sig nalsequenz wieder gleich sind, also insbesondere eine gemeinsame sub harmonische Frequenz besitzen. Der Frequenzunterschied df kann bei- spielsweise für eine Empfänger-Clockfrequenz fec von 1 ,25 MFIz bei z.B. ca. 1,19 Flz liegen. Gewünschte bzw. geeignete Werte der Sender- und Emp fänger- Clockfrequenz fsc, fec und somit auch die Clock-Offsetfrequenz df, werden zweckmäßiger Weise vorab festgelegt. Daraus ergibt sich auch, welche Chipanzahl für die Überabtastung herangezogen wird. In der Figur 4 ist rein schematisch und beispielhaft eine Sequenz mit 64 Chips CP1-CP64 dargestellt.

Eine mögliche Fehlerquelle in einem digitalen Empfangszug liegt in einer nicht abgeglichenen Clockfrequenz des Senders und Empfängers. Bei in- kommensurablen Clockfrequenzen ist ein genauer Abgleich dieser Frequen zen mit aus dem Stand der Technik vorbekannten Methoden nicht möglich, da die Phase der beiden Clockfrequenzen nicht gleich ist, sondern sich zyk lisch zueinander verändert. Die vorliegende Erfindung macht einen Abgleich möglich. Hierfür ist das in Figur 1 dargestellte System 1, konkret das Mobilgerät MD dieses dazu aus gebildet und eingerichtet, ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Sender-Clockfrequenz fsc eines ein Signal sendenden Senders BS1-BS8 und der Empfänger-Clockfrequenz fec eines das Signal empfangenden Empfängers MD durchzuführen. Das Mobilgerät MD umfasst eine Empfangseinheit 5, eine Kanalauswahlein heit 6 und eine Frequenzabgleichseinheit 7, die ein Ausführungsbeispiel ei nes erfindungsgemäßen Systems zum Abgleich von Sender- und Empfän- ger-Clockfrequenz fsc, fec bildet. Es weist ferner eine Einheit 8 zur Bestim mung der jeweiligen Time of Arrival TOA der Signale, also insbesondere des Startpunktes der Chips (Eins Null Durchgang), und der Phase der Trägerfre quenz, auf. Der zugehörige Ablauf ist rein schematisch unterhalb des Blo ckes dargestellt. Es sind in zwei schematische, dimensionslose Graphen beispielhaft für die Basisstationen BS1 und BS2 gezeigt, in denen mehrere Chips exemplarisch dargestellt sind. Wie man sieht, liegt die Ankunftszeit TOA1 der Flanke des Signals von BS1 bei MD für das gezeigte Beispiel später als die Ankunftszeit TOA2 der Flanke des Signals von BS2 bei MD. Dies Ankunftszeiten können insbesondere für eine Grobbestimmung der Po- sition von MD genutzt werden. Wie man ferner sieht, gilt für C1 , dass I > Q ist und für C2, dass I < Q ist. Das Verhältnis von l/Q entspricht einem Winkel im I/Q-Diagramm, welches jeweils neben dem Graphen von C1 und C2 rein schematisch dargestellt ist. Die Phase kann zur Feinbestimmung der Position genutzt werden.

Die Empfangseinheit 5, Kanalauswahleinheit 6 und Frequenzabgleichseinheit 7 können auch der Figur 2 entnommen werden, die eine vergrößerte Dar stellung einiger Komponenten des Mobilgerätes MD aus Figur 1 zeigt. Die Einheit 8 ist in der Figur 2 nicht zusätzlich dargestellt, kann aber der Figur 1 entnommen werden.

Die Empfangseinheit 5 umfasst einen rauscharmen Vorverstärker 9, einen analogen Mischer 10, der bei dem dargestellten Beispiel durch eine Gilbert zelle gegeben ist oder eine solche umfasst, und zur Abgrenzung gegenüber weiteren Mischern vorliegend als Empfangsmischer 10 bezeichnet wird, und einen Analog/Digital-Wandler 11, mittels dem im Betrieb eine Abtastung empfangener Signale mit einer Frequenz, die der der Empfän- ger-Clockfrequenz fec entspricht oder in einem festen, bevorzug ganzzahli gen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz fec steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz fec ist, erfolgen kann bzw. erfolgt. Die Mischfrequenz des Empfangsmischers 10 ist in der Figur als flo=5.8 GHz eingetragen.

Die Kanalauswahleinheit 6 umfasst mehrere digitale Mischer 12, die vorlie- gend - zur Abgrenzung gegenüber dem Mischer 10 aus Einheit 5 - als Kanalauswahlmischer 12 bezeichnet werden. Von den Kanalauswahlmi schern 12 sind insgesamt acht Stück vorgesehen, für jeden der acht zu den acht Basisstationen BS1-BS8 gehörigen Kanäle C1-C8 einer. Die weiteren sieben Kanalauswahlmischer 12 sind zu dem einen, in den Figuren 1 und 2 gezeigte Kanalauswahlmischer 12 parallel geschaltet. In der schematischen Figur 2 ist beispielhaft nur einer der acht Kanalauswahlmischer 12 gezeigt. Den Kanalauswahlmischern 12 nachgeschaltet ist ein Filterelement 13, wel ches wenigstens einen Filter, konkret wenigstens einen digitalen Kammfilter, umfasst bzw. als solcher ausgebildet ist. Die Kanalauswahlmischer 12 kön- nen jeweils durch einen CORDIC bzw. eine zugehörige Schaltung implemen tiert sein, so dass platzsparend und leistungsarm das Signal gemischt wer den kann.

Die Frequenzabgleichseinheit 7 des Mobilgerätes MD umfasst einen Mischer 14, der zur Abgrenzung gegenüber den weiteren Mischern 10, 12 der Ein heiten 5, 6 als Frequenzabgleich-Mischer 14 bezeichnet wird. Auch der Fre- quenzabgleichs-Mischer 14 kann durch einen CORDIC bzw. eine zugehörige Schaltung implementiert sein, so dass besonders platzsparend und leis tungsarm das Signal gemischt werden kann. Der Frequenzabgleich-Mischer 14 ist derart ausgebildet und/oder eingerich tet, dass in diesem ein Mischen, insbesondere Heruntermischen mit einer Mischfrequenz flo=fm erfolgen kann, die der Empfänger-Clockfrequenz fec entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz fec steht, insbesondere eine Harmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz fec ist. So kann ein Aus gangssignal erhalten werden, das eine Frequenzkomponente enthält, die der aktuellen Differenz df zwischen der Sender-Clockfrequenz fsc und der Emp fänger-Clockfrequenz fec entspricht. Vorliegend entspricht die Mischfrequenz dieses Mischer der Modulationsfrequenz fm+df des Senders abzüglich der Frequenzdifferenz df, also fm.

Der Ausgang der Kanalauswahleinheit 6 ist mit dem Eingang des Frequenz- abgleich-Mischers 14 über eine Leitung 21 verbunden. Es ist ferner eine Überbrückungsleitung 22 vorgesehen, über welche der Ausgang der Emp fangseinheit 5 mit dem Eingang des ersten Verzögerungselementes 15 ver bindbar ist. Diese Leitung 22 kann bei Bedarf geöffnet werden, um das Sig nal bei Bedarf entsprechend umzuleiten. Es sei betont, dass die Bezeichnungen „ Empfangs- . Kanalauswahl-,, und „ Frequenzabgleichs-,, keine Funktionsangaben für die Mischer 10, 12, 14 darstellen, sondern nur für der Unterscheidung dienen. Es handelt sich bei diesen Komponenten jeweils um herkömmliche, konventionelle digitale bzw. analoge Mischer.

Die Frequenzabgleichseinheit 7 umfasst ferner drei Verzögerungselemente 15, 16, 17, und drei Additions- und Subtraktionselemente 18, 19, 20. Die Verzögerungselemente 15, 16, 17 umfassen bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel Flipflops bzw. sind durch solche gegeben. Die Additions- und Subtraktionselemente 18, 19, 20 sind vorliegend digital ausgebildet, konkret als AND-Glied mit Carry over, wobei auch dies rein beispielhaft zu verstehen ist.

Es sei angemerkt, dass in der schematischen Figur 1 nur ein Verzögerungs- element und ein Additions- und Subtraktionselement beispielhaft gezeigt sind und je alle drei Elemente nur der vergrößerten Darstellung aus Figur 2 ent nommen werden können.

Das erste Verzögerungselement 15 bedingt, insbesondere im eingeschwun- genen Zustand, eine vorgegebene Verzögerung At1. Diese kann beispiels weise 256/df betragen. Da zweite Verzögerungselement 16 bedingt, insbe sondere im eingeschwungenen Zustand eine Verzögerung, Dΐ, die der Diffe renz aus dem reziproken Wert der vorgegebenen Clock-Offsetfrequenz df und der Verzögerung des ersten Verzögerungselementes 15 entspricht. Mit anderen Worten gilt At = 1 /df — At1. Das dritte Verzögerungselement 17 be dingt, in Analogie zu dem ersten, insbesondere im eingeschwungenen Zu stand, eine vorgegebene Verzögerung At2, die beispielsweise 256/df betra gen kann. Die Anordnung ist derart getroffen, dass das Ausgangssignal des Frequenz- abgleich-Mischers 14 einerseits nacheinander durch alle drei Verzögerungs elemente 15, 16, 17 geführt und andererseits an den Verzögerungselemen ten 15, 16, 17 vorbeigeführt werden kann, um ein unverzögertes Signal SU zu erhalten. Es wird, wie man der Figur 2 entnehmen kann, hinter jedem der drei Verzögerungselemente 15, 16, 17 jeweils das Signal abgegriffen. Das bedeutet, das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers 14 wird mit dem ersten Verzögerungselement 15 verzögert, wodurch eine erstes Verzö gerungssignal SV1 erhalten wird, und das Ausgangssignal des Frequenzab gleich-Mischers 14 wird mit dem ersten und dem zweiten Verzögerungsele- ment 15 ,16 verzögert, wodurch ein zweites Verzögerungssignal SV2 erhal- ten wird, und das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers 14 wird mit dem ersten und dem zweiten und dem dritten Verzögerungselement 15, 16, 17 verzögert, wodurch ein drittes Verzögerungssignal SV3 erhalten wird. Mittels der drei Additions- und Subtraktionselemente 18, 19, 20 können dann drei verschiedene Differenzen gebildet werden, nämlich: vctrl = SV2 - SU mit dem Verzögerungselement 18 vlow = SV3 - SU mit dem Verzögerungselement 19 vhigh = SV2 - SV1 mit dem Verzögerungselement 20.

Hierdurch werden der Abgleich und eine gezielte Einstellung möglich, worauf im Folgenden noch näher eingegangen wird.

Alternativ oder zusätzlich dazu, dass die drei vorstehenden Differenzen ge- bildet werden, ist es natürlich auch möglich, entsprechende Summen zu bil den.

Es sei angemerkt, dass bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kontrollwert und die beiden zusätzlichen Kontrollwerte als Spannungssignale vorliegen, die insbesondere Ausgangssignale der Additions- und Subtrakti onselemente 18, 19, 20 sind. Dies ist aber rein beispielhaft und nicht ein schränkend zu verstehen.

Weiterhin sei angemerkt, dass die drei Additions- und Subtraktionselemente 18, 19, 20 Bestandteil einer nicht weiter dargestellten Auswerte- und Steuer einheit sind.

Ein Abgleich der Clockfrequenzen erfolgt zweckmäßiger Weise wenigstens ein Mal, bevor eine Positionsbestimmung durchgeführt wird, um besonders zuverlässige Werte zu erhalten. Um den Abgleich durchzuführen, senden die Basisstationen BS1-BS8 ihre Signale, die sich jeweils durch eine Trägerfrequenz fc1-fc8 und die für alle gleiche Modulation mit der Modulationsfrequenz fm auszeichnen, die vorlie- gend einer Harmonischen oder Subharmonischen der Sender-Clockfrequenz fsc entspricht. Das Mobilgerät MD empfängt die Signale.

Die Figur 3 a) zeigt in vereinfachter Darstellung die Signale aller acht Basis stationen BS1-BS8 in der Frequenzdarstellung. Ein Pfeil soll hier jeweils eine Frequenzkomponente darstellen. Zu jedem Sender BS1-BS8 gehören zwei Pfeile, die um 1250 kHz voneinander beabstandet sind (vgl. auch die Figur 1). Ein entsprechendes Paar von Pfeilen ist hervorgehoben und mit BSs für die selektierte Basisstation bezeichnet. Die Pfeile der verbleibenden Basis stationen BS1-BS8 sind mit dem Bezugszeichen BSo versehen. Der Abstand zwischen zwei Pfeilen ist ebenfalls eingetragen, beträgt hier konkret 156 kHz. Dies ist der Frequenzabstand zwischen zwei Trägerfrequenzen fc1-fc8. Es sei angemerkt, dass auch unterschiedliche Abstände gewählt werden kön nen, solange die Summe der Abstände kleiner als die Modulationsfrequenz ist, und sich somit die Frequenzspektren nicht überlagern.

Mittig der 16 Pfeile und somit Frequenzkomponenten aller Basisstationen BS1-BS8 liegt die Frequenz 5,8 GHz. Dies ist somit die zentrale Frequenz des Bandes. Zu beiden Seiten der insgesamt 16 Pfeile der Basisstation sind ferner Harmonische dargestellt, die mit dem Bezugszeichen h versehen sind.

Die Figur a) zeigt das Signal bzw. die Signale, wie sie von dem Mobilgerät MD empfangen werden. In der Empfangseinheit 5 erfolgt zunächst ein Her untermischen in dem Mischer 10 mit der Mischfrequenz flo = 5.8 GHz, also der zentralen Frequenz des Bandes. Dies kann man auch als analoge Down-Conversion bezeichnen. Das Resultat ist in der Figur 3 b) dargestellt. In dem A/D-Wandler erfolgt die Abtastung mit der Empfänger-Clockfrequenz fec oder einer Frequenz, die in einem festen, bevorzug ganzzahligen Ver hältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz fec steht. Bei dem dargestellten Beispiel erfolgt die Abtastung mit einer Harmonischen oder Subharmoni- sehen der Empfänger-Clockfrequenz fec.

In demjenigen Kanalauswahlmischer 12, der zu der ausgesuchten Basissta tion BSs gehört, erfolgt dann ein Mischen mit der Mischfrequenz flo = fif. Dies ist eine Zwischenfrequenz, bei der es vorteilhafter Weise möglich ist, das Signal kanalunabhängig zu filtern und analog/digital zu wandeln. Vorliegend betragen die Zwischenfrequenzen für die acht Kanäle +312,5 kHz, -+312,5 kHz, + 250 kHz, -250kHz, +156,25 kHz, - 156,25 kHz, +78,125 kHz und -78,125 kHz, wobei dies wieder rein beispielhaft zu verstehen ist. Das Resultat kann der Figur 3 c) entnommen werden. Die zu der ausge suchten Basisstation BSs gehörigen Pfeile sind nun um Null zentriert.

In dem nachfolgenden Filterelement 13 werden mittels des digitalen Kamm filters die Signale der anderen, nicht ausgesuchten Basisstationen BSo un- terdrückt, wodurch das in Figur 3 d) dargestellte Ergebnis erhalten wird.

Das Signal wird an die Frequenzabgleicheinheit 7 übergeben und dort mittels des Frequenzabgleich-Mischers 14 nochmals heruntergemischt, konkret mit der Mischfrequenz fm, die der Empfänger-Clockfrequenz fec entspricht oder in einem festen, bevorzugt ganzzahligen Verhältnis zu der Empfän ger-Clockfrequenz fec steht, insbesondere eine Harmonische oder Subhar monische der Empfänger-Clockfrequenz fec ist. Für diesen Mischer 14 gilt also flo = fm. Hierdurch wird ein Signal erhalten, das eine Frequenzkompo nente enthält, die der aktuellen Differenz zwischen der Sen- der-Clockfrequenz fsc und der Empfänger-Clockfrequenz fec entspricht. An- schließend wird ermittelt, ob die Frequenzkomponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers 14 in einem festen, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz fec steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz fec ist.

Dies erfolgt bei dem dargestellten Beispiel, indem das Ausgangssignal des Frequenzabgleich-Mischers 14 einerseits den Verzögerungselementen 15, 16, 17 zugeführt wird, um das erste Verzögerungssignal SV1, das zweite Verzögerungssignal SV2 und das dritte Verzögerungssignal SV3 zu erhalten, und andererseits an den Verzögerungskomponenten 15, 16, 17 vorbeigeführt wird, um das unverzögerte Signal SU zu erhalten, und die vorgenannten Dif ferenzen (und/oder Summen) zu ermitteln, die dann als der Kontrollwert vctrl, der zusätzliche hohe Kontrollwert vhigh und der zusätzliche niedrige Kon trollwert vlow erachtet werden.

Bei Bedarf wird die Empfänger-Clockfrequenz angepasst. Bedarf zur An passung besteht, wenn - im Falle der Differenzen - vctrl nicht den minima len Wert aufweist bzw. im Falle der Summen nicht den maximalen. Denn dieser Wert ist dann im Falle der Differenzbildung minimal bzw. im Falle der Summenbildung maximal, wenn die Frequenzkomponente des Ausgangs signals des Frequenzabgleich-Mischers 14 in einem festen, bevorzug ganz zahligen Verhältnis zu der Empfänger-Clockfrequenz fec steht, insbesondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Empfänger-Clockfrequenz fec ist.

Ob vctrl den minimalen Wert aufweist, kann an vctrl alleine in der Regel nicht abgelesen werden. Man erhält immer einen Absolutwert und aufgrund von Rauschen kann der minimale Wert von Null verschieden sein bzw. ist immer von Null verschieden. Ob das Minimum vorliegt, kann natürlich dadurch er mittelt werden, dass die Empfänger-Clockfrequenz fec versuchsweise ver- ändert wird, zweckmäßiger Weise in beide Richtungen, und abgelesen wird, ob bzw. in welche Richtung sich die Differenz verkleinert. Auch für den Fall der Summenbildung gibt der Kontrollwert vctrl alleine keine Auskunft und es kann bzw. müsste probiert werden.

Dank der zusätzlichen Kontrollwerte vhigh und vlow kann auf ein solches Probieren auch verzichtet werden. Denn es gilt, dass für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kontrollwert, insbesondere vlow/vhigh größer 1 , der niedrige Kontrollwert also größer als der hohe ist, die Empfän- ger-Clockfrequenz fec gesenkt werden muss, um das Minimum von vctrl zu erreichen. Ist hingegen der niedrige Kontrollwert vlow größer als der hohe Kontrollwert vhigh, muss die Empfänger-Clockfrequenz fec erhöht werden, um das Minimum von vctrl zu erreichen. Der Verlauf von vctrl, vhigh und vlow ist in der Figur 2 rechts oben - rein schematisch in einem Graphen ohne Skalierung - dargestellt.

Je nachdem, wie das Verhältnis von vhigh und vlow ist, wird also die Emp fänger-Clockfrequenz fec erhöht oder gesenkt bzw. von der Auswerte- und Steuereinheit ein entsprechendes Steuersignal ausgegeben. Dieses Signal wird dazu benutzt, die Clockfrequenz zu verändern. Dies kann insbesondere durch ein Verändern des Frequenzumsetzungsverhältnisses in der Clock- synthese des Empfängers MD erreicht werden.

Wurde der minimale Wert von vctrl erzielt, ist der Abgleich erfolgreich durch- geführt. Wie man dem Graphen aus Figur 2 entnehmen kann, gilt beim Mi nimum von vctrl, dass vhigh und vlow gleich groß sind. Flieran könnte man somit auch erkennen, dass kein Bedarf an einer Anpassung der Empfän ger-Clockfrequenz fec besteht, weil die vorgenannte Bedingung bereits erfüllt ist. Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass es natürlich auch möglich wäre, die Sender-Clockfrequenz fsc anzupassen, wobei hier ein Änderung in umgekehrte Richtungen erforderlich wäre. Weiterhin sei angemerkt, dass es in der Regel ausreichend ist, den Abgleich mit dem Signal einer der Basisstationen BS1-BS8 wie vorstehend beschrie ben durchzuführen und dann anzunehmen, dass die Sender-Clockfrequenz fsc der verbleibenden der Basisstationen BS1-BS8 gleich ist. Es hat sich gezeigt, dass unter Nutzung eines Trainingssignals ohne Modula tion ein Abgleich der Mischfrequenz des Mischers 10 der Empfangseinheit 5 ohne Heruntermischen in dem Frequenzabgleichs-Mischer 14 möglich ist.

Dafür wird - zweckmäßiger Weise von nur einer der Basisstationen BS1-BS8 - ein solches Trainingssignal gesendet, in der Empfangseinheit 5 genau wie vorstehend für die Signale mit Modulation beschrieben verarbeitet, dann jedoch über die Überbrückungsleitung 22, die hierfür gezielt aktiviert werden kann, den Verzögerungselementen 15, 16, 17 zugeführt. Die Periode der Trägerfrequenz des Trainingssignals zeichnet sich dabei dadurch aus, dass deren Unterschied zu der Periode der Mischfrequenz des Mischers 10 derjenigen Verzögerung entspricht, die durch das erste und zweite Verzögerungselement 15, 16 zusammengenommen bedingt wird, also 1/df. Sie wird insbesondere explizit so gewählt bzw. eingestellt.

Es ist zweckmäßig, dass für diesen Abgleich nur eine der Basisstationen sendet, da die Kanalauswahleinheit 6 ebenfalls überbrückt wird.

Das Trainingssignal wird mit anderen Worten von dem Mobilgerät MD emp- fangen, in dem Mischer 10 mit Mischfrequenz heruntergemischt, im A/D-Wandler gewandelt und dann direkt den Verzögerungselementen 15, 16, 17 der Frequenzabgleichseinheit 7 zugeführt sowie daran vorbeigeführt. Es werden - in völliger Analogie zu dem vorstehen beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel des Verfahrens zum Abgleichen der Clockfrequenzen - ein erstes, zweites und drittes Verzögerungssignal SV1, SV2, SV3 und zusätz lich ein unverzögertes Signal SU erhalten und die gleichen Differenzen ge bildet, um vctrl, vhigh und vlow zu erhalten.

Bei Bedarf wird dann die Mischfrequenz des Empfangsmischers 10 derart angepasst, dass die Differenz, also vctrl reduziert, insbesondere ein minima ler Wert hiervon erhalten wird. Von vhigh und vlow kann wieder abgelesen werden, ob eine Anpassung erforderlich ist und wenn ja, ob die Mischfre quenz des Empfangsmischers 10 vergrößert oder verkleinert werden muss. Konkret wird für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kon- trollwert größer 1 ist, also der niedrige Kontrollwert größer als der hohe Kon- trollwert ist, die Mischfrequenz gesenkt. Es kann auch die Trägerfrequenz erhöht werden. Für den Fall, dass das Verhältnis des niedrigen zum hohen Kontrollwert kleiner 1 ist, also der niedrige Kontrollwert kleiner als der hohe Kontrollwert ist, wird zweckmäßiger Weise die Mischfrequenz erhöht oder die Trägerfrequenz gesenkt. Sind der hohe und der niedrige Kontrollwert gleich groß, erfolgt bevorzugt keine Anpassung der Misch- und/oder Trägerfre quenz. Dies wird in der Regel nur der Fall sein, wenn das Kontrollsignal (zu fällig) bereits den minimalen Wert hat und entsprechend die Frequenzkom ponente des Ausgangssignals des Frequenzabgleich-Mischers in einem fes- ten, bevorzug ganzzahligen Verhältnis zu der Mischfrequenz steht, insbe sondere eine Flarmonische oder Subharmonische der Mischfrequenz ist. Das System, insbesondere die Auswerte- und Steuereinheit dieses ist bevorzugt entsprechend ausgebildet und/oder eingerichtet, insbesondere, um Steuer signale für entsprechende Anpassungen auszugeben. Dies stellt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abgleichen der Mischfrequenz eines Mischers eines Empfängers und der Trägerfrequenz eines von dem Empfänger empfangenen Signals dar. Das erfindungsgemäße Positioniersystem mit der Einheit 7 mit der Leitung 22 ist dazu ausgebildet und eingerichtet.

Bevorzugt werden beide erfindungsgemäßen Abgleiche wenigsten ein Mal durchgeführt, bevor die eigentliche Positionsbestimmung erfolgt. Für die Positionsbestimmung des Mobilgerätes MD empfängt dieses von al len Basisstationen BS1-BS8 Signale, die sich durch die jeweilige Trägerfre quenz fc1-fc8 und die Modulationsfrequenz auszeichnen.

Die Signale werden der Empfangseinheit 5, der Kanalauswahleinheit 6 und der Einheit 8 zugeführt.

Das Signal von der jeweiligen Basisstation BS1-BS8 wird von dem Empfän ger derart abgetastet, dass aus mehreren hintereinanderliegenden, bevor zugt 64 aufeinanderfolgenden Chips CP1-CP64 bzw. Signalperioden, deren Dauer insbesondere jeweils dem reziproken Harmonischen Wert der Emp- fänger-Clockfrequenz entspricht, Abtastwerte erhalten werden, wobei durch die Abtastung mit der von der Sender-Clockfrequenz fsc verschiedenen Fre quenz Abtastwerte erhalten werden, die an verschiedenen Positionen inner halb der Chips CP1-CP64 bzw. Signalperioden liegen, wie es in den Figuren 4 und 5 rein schematisch dargestellt und vorstehend bereits erörtert wurde.

Bei dem gezeigten Beispiel werden jeweils vier Abtastpunkte in jedem Chip CP1-CP64 erfasst. Bevorzugt erfolgt zunächst eine Grobbestimmung des Zeitpunktes des Null durchgangs ND1 am Anfang des jeweiligen Chips CP1-CP64 bzw. der jewei ligen Periode und dann werden an den Nulldurchgängen ND2-ND64 der fol genden Chips CP2-CP64 Werte gesammelt.

Die aus den verschiedenen Chips CP1-CP64 Signalperioden stammenden Abtastwerte werden dann, wie ein Figur 5 schematisch dargestellt, zusam mengesetzt, woraus eine virtuell überabgetasteter Chip bzw. eine virtuell überabgetastete Signalperiode resultiert, und diesem, insbesondere aus der Ankunftszeit und Phase dieses, wird die Ankunftszeit des von der jeweiligen Basisstation BS1-BS8 gesendeten Signals bei dem Mobilgerät MD bestimmt. Dies insbesondere mittels der Einheit 8 zur Bestimmung der jeweiligen Time of Arrival TOA der Signale, also insbesondere des Startpunktes der Chips (Eins Null Durchgang), und der Phase der Trägerfrequenz, wie vorstehend im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben. So wird eine sehr hohe Ortsauflösung bei gleichzeitig verhältnismäßig geringem Stromverbrauch möglich.

In der Figur 6 ist rein schematisch ein Beispiel verschiedener Ankunftszeiten der Signale von den acht Basisstationen BS1-BS8 gezeigt, die zur Positi onsbestimmung genutzt werden können.