用于求得被发送的授时信号的信号品质的方法

专利名称:用于求得被发送的授时信号的信号品质的方法
技术领域：
本发明涉及由一个被授时信号发送器发送的授时信号测定信号品质的方法。本发明还涉及接收器电路及无线电钟表。本发明还涉及运行接收器电路或无线电钟表的方法。
背景技术：
无线电控制的、时间信息的传输借助所谓授时信号(Zeitzeichensignale)来实现，这些授时信号由相应的发送器-以下简称为授时信号发送器(Zeitzeichensender)来发送。一个授时信号应理解为一个短持续时间的发送信号，给予它的任务是，传输由一个发送器提供的参考时间。在此情况下它涉及通常具有多个时标的调制振荡，时标解调仅表示一个脉冲，该脉冲以一定的不准确性再现所发送的参考时间。
德国长波发射台DCF-77受原子钟控制及根据官方原子时间度量MEZ以50KW功率在77.5KHz频率上持续工作地发送调幅长波时间信号。在其它国家，例如在英国，日本，中国及美国存在类似的发送器，它们在40KHz至120KHz之间的范围上发送长波频率上的时间信息。所述的所有这些国家对于时间信息的传送总是使用相精确为一分钟长的一个电报。
图1表示用标记A指示的、在德国授时信号发送器DCF-77的情况下编码时间信息的编码图(电报)。该编码图现在由59位组成，其中每1位相应于时间帧的1秒。因此在1分钟的过程中可传送一个所谓的授时信号电报(Zeitzeichen-Telegramm)，它以二进制编码形式尤其包括时间及日期的信息。第一个15位B包括一般的编码，例如它们包括工作信息。下个5位C包括一般信息。例如R表示天线位，A1表示传输转换到中欧洲夏令时(MESZ)及返回常规时的中欧洲时间(MEZ)的预告位，Z1，Z2表示区域时间位，A2表示转换秒的预告位及S表示被编码的时间信息的开始位。从第21位至第59位以BCD码传输时间及日期信息，其中这些数据也适用于其后面的分钟。在此情况下区域D中的位包括关于分钟的信息，区域E中的位包括关于小时的信息，区域F中的位包括关于日历日的信息，区域G中的位包括关于周日的信息，区域H中的位包括关于月的信息及区域I中的位包括关于日历年的信息。这些信息逐位地以编码形式出现。在区域D，E及I的各端部上设有所谓的校验位P1，P2，P3。电报第60位不被占用及用于指示下个时间帧的开始。M表示分钟标记及由此指示授时信号电报的开始。
图1中所示的用于发送授时信号的编码图的结构及位占用是一般公知的及例如被描述在Peter Hetzel的文章“时间信息及标准频率”，Telekom Praxis，1993年第一卷中。
授时信息的传输借助各个秒标记的幅调来实现。该调制由载波信号X在每个秒开始的下降X1，X2(或上升)形成，其中在由DCF-77发送器发送的授时信号的情况下，在每秒开始时-每分钟的第59秒除外-载波幅值对于0.1秒持续时间的X1或对于0.2秒持续时间的X2下降到幅值的约25％。这些不同持续时间的下降X1，X2确定了每个秒标记或解码形式的数据位。秒标记的不同持续时间用于钟表时间及日期的二进制编码，其中具有0.1秒持续时间的秒标记X1相应于二进制“0”及具有0.2秒持续时间的秒标记X2相应于二进制“1”。通过空缺第60秒标记可预告下个分标记。与相应秒结合则可实现由授时信号发送器发送的时间信息的求值。图2借助一个例子表示这种幅值调制的授时信号的一个区段。
但仅当一分钟的59个秒位被单值地识别及由此对每个秒标记各单值地分配“0”或“1”时，精确时间及精确日期的求值才有可能。其问题在于，被接收的时间标记信号可能被叠加了干扰信号，该干扰信号是由于例如在接收器直接外围中的、电气装置或电子装置的干扰场形成的。视干扰信号的类型及大小而定，该干扰信号可引起时间标记信号接收的干扰。这里受干扰意味着，在考察接收到的分钟协议(整个分钟时间电报)的情况下，遇到一个或多个二进制的判断错误。因此，由于干扰，分钟协议的至少一个数据位有错误或根本不能被解码。
对于无线电钟表及用于接收授时信号的接收器电路的一般背景可参考DE 198 08 431 A1，DE 43 19 946 A1，DE 43 04 321 C2，DE 4237 112 A1及DE 42 33 126 A1。对于由授时信号的时间信息获取及时间信息的信息处理可参考DE 195 14 031 C2，DE 37 33 965 C2及EP042 913 B1。用于求得秒开始的方法被描述在DE195 14 036 C2中。
在一个无线电钟表的接收器中使用了用于定量及定性地指示接收条件及由此定量及定性地指示被发送的授时信号中的干扰的指示符。在EP 455 183 A2中例如使用接收的场强作为指示符。无线电钟表指示在无线电钟表的一个确定安装位置上接收的场强有多高。借助接收的场强的指示可使用户以极简单方式寻找到一个较高场强的安装位置。因此这种授时信号接收器提供了一个评价接收的场强的信号，该信号使得用户或能将接收天线定向到最大场强的方向上或能使无线电钟表被放置到场强为最大的安装位置上。
但是其中的问题在于使用该场强指示，用户不能得到关于作为授时信号基础的电报本身是否无干扰地被接收的直接结论。用户仅得到这样的指示，即在选择的安装位置上或在接收天线的相应定向上出现了一个确定的场强。另一问题在于在接收的场强中也存在来自可能存在的干扰信号的分量。因此该方法不适合用于评估被接收的授时信号的信号品质，尤其当干扰信号的场强在数量上处于有用信号的场强的范围内时。因此该公知的评估信号品质的方法仅允许基于接收的授时信号的场强作出间接的评估，但由于可能具有的叠加在有用信号上的干扰信号的存在，其具有的说服力不大。
目前还没有基于被识别及被解码的、授时信号中的数据位评估由无线电钟表接收器接收的授时信号的信号品质的方法及装置。

发明内容
因此作为本发明的基础的任务在于提供关于由授时信号接收器接收的授时信号的信号品质的一种指示。
根据本发明，该任务将通过下述两个方法，及通过下述的接收器电路或无线电钟表来解决。
根据本发明提出-由一个被发送的授时信号求得信号品质的方法，该授时信号由恒定持续时间的多个时间帧组成，其中授时信号中的时间信息逐位地存在及其中对每个时间帧分配至少一个数据位，其中对每个时间帧的一个被解码的数据位各分配至少一个信号品质。
-用于由一个被发送的授时信号中求得信号品质的方法，该授时信号由恒定持续时间的多个时间帧组成，其中授时信号中的时间信息逐位地存在及其中对每个时间帧分配至少一个数据位，其中具有以下方法步骤确定一个数据位是无干扰地被接收的数据位还是非无干扰地被接收的数据位；及由无干扰地被接收的数据位的数目及非无干扰地被接收的数据位的数目确定被接收的授时信号的一个第二信号品质。
-用于接收及由一个授时信号发送器发送的授时信号中获得时间信息的接收器电路或无线电钟表，具有一个解码装置，用于对被接收的授时信号解码及获得数据位，其中设有一个信号品质求值装置，借助它，尤其在使用根据以上权利要求
中一项的方法的情况下，每时间帧地对每个被解码的数据位进行一个信号品质的分配。
用于运行上述接收器电路或无线电钟表的方法，为了接收所述授时信号，使所述接收天线引导到这样一个方位上，在该方位上具有所述被接收的授时信号的最佳信号品质。
为了确定信号品质确定及计算出被接收的授时信号的秒标记的持续时间。本发明在此基于对由被接收的授时信号的电报中已知的、相应秒标记的脉冲持续时间的认识。在此情况下，如果秒标记的与一个数据位相应的持续时间相对由电报已知的、相应秒标记的持续时间不偏离或仅很小偏离，则作为该秒的基础的数据位被评估为一个(很大程度上)无干扰地被接收的数据位。因此对相应时间帧的相应数据位分配一个高信号品质。该情况出现在当在接收授时信号中该授时信号尤其在秒标记的持续时间没有或几乎没有叠加干扰信号时，使得可以无干扰地接收及由此可对数据位单值地解码。相反地，也可能出现这样的情况，即授时信号被这样强地干扰，以致尤其在秒标记的持续时间上被叠加了干扰信号，它不再或很难允许数据位单值地分配给该秒标记。即，这里它是一个“非无干扰地被接收”的数据位。
这里作为本发明基础的构思在于对每个时间帧的每一个被解码的数据位各分配一个信号品质。因此当不同的数据位求值时将产生一个信息，即包含在数据位中的数据信息有多可靠地被获得。这就提供了在对授时信号中包含的时间信息求值时的更高的灵活性及可靠性。
通过根据本发明的、对单个被解码的秒标记的求值的方法或尤其是由被接收的授时信号的多个秒标记的求得值的比较获得关于被接收信号的状态的可靠信息。由此可导出有目的地改善接收的措施，例如通过无线电钟表接收器安装地点的变换或通过定向天线的转动来改善。
由此不再是或不再仅仅是使用接收的场强作为被接收的授时信号实际的信号品质的量度，而是使用相应的编码本身。正是在小场强的接收状态中，这种信号评价方式相对仅根据场强的信号品质评价方式带来了实质性的优点。
相应的数据位的值基于授时信号发送器的相应的电报由被发送的授时信号的幅值的改变的持续时间来得到。在此情况下对相应的数据位分配一个(二进制)值，该值由该改变的持续时间推导出。这里授时信号的幅值中的该改变的第一持续时间表示数据位的第一逻辑值，及第二持续时间相应地表示数据位的第二逻辑值。该第一及第二持续时间由授时信号发送器的电报预确定。附加地还可考虑，设有第三或另外的持续时间，例如在授时信号发送器WWVB及JJY的电报中那样。
典型地，相对第一或第二持续时间的偏差愈小，对被解码的数据位分配的信号品质愈高。附加地，还可考虑，为相对第一或第二持续时间的相同的偏差设置不同的信号品质。例如当幅值改变在一个持续时间的范围中的情况下相应的数据位即使在很大偏差的情况下也能可靠地被识别，而该数据位当幅值改变在另一持续时间的范围中的情况下在很小偏差时也难以被识别时，这是合乎要求的。当在不同的国家协议之间转换时，这是特别有利的。
在根据本发明的方法的第一构型中，相对第一或第二持续时间的第一偏差定义了第一时间间隔及相对第一或第二持续时间的第二偏差定义了第二时间间隔。其中这些第一偏差在数值上总是小于第二偏差。在此情况下，当偏差在第一时间间隔的范围中的情况下对数据位分配一个大的信号品质及当偏差在第二时间间隔的范围中的情况下对数据位分配一个与上相比较小的信号品质。
在一个进一步构型中，设置相对第一或第二持续时间的第三偏差，它定义了一个第三时间间隔，其中第三偏差在数值上总是大于第二偏差。当偏差在第三时间间隔的范围中的情况下对数据位分配一个比当偏差在第二时间间隔的范围中的情况下低的信号品质。
在一个附加的或变换的构型中，设置相对第一或第二持续时间的、定义了第四时间间隔的第四偏差。这些第四偏差在数值上总是大于第三或第二偏差，其中当偏差在第四时间间隔的范围中的情况下停止对相应数据位的信号品质的分配。附加地或变换地还可考虑，在第三时间间隔中的情况下也停止对相应数据位的信号品质的分配。
在根据本发明方法的另一构型中提出当偏差在第三或第四时间间隔的范围中的情况下，停止数据位的解码及由此停止对相应的时间帧分配逻辑值。在该时间间隔中，授时信号例如受到这样强的干扰，以致不能识别确定的幅值改变及由此不能单值地解码。
一旦对于相应的时间帧求得了信号品质，则典型地显示或用其它方式输出该信号品质或由其他导出的信息。在此情况下，可有利地对于每个单个的时间帧或对于每个单个的数据位显示或输出所求得的信号品质。
在一个特别有利的构型中，所求得的信号品质的值通过一个计数器的向上和/或向下计数来测定。该计数器对于不同的时间间隔及由此对于相对第一或第二持续时间的不同偏差分别具有一个不同的计数器读数。这里计数器读数是所测定的偏差的量度及由此是信号品质的量度。
在一个特别有利的构型中，通过对所求得的多个时间帧的信号品质求平均值来获得总信号品质。以此方式可附加地在超过多个时间帧上获得一个信息，即在一个长的时间范围上信号品质是如何的。除了信号品质，该总信号品质可附加地也可分开地被输出或显示。
在根据本发明的方法的一个特别有利的构型中，如果对于至少一个时间帧、但有利地是对于多个相继的时间帧未求得信号品质时，则借助存储的各国协议值执行一次对被接收的信号的检验(扫描)。该情况例如出现在当在存储器中存储的及正在被使用的授时信号电报不再是当前的，因为授时信号接收器或无线电钟表现在工作在另一国家或另一地区中。借助一次扫描可测定发送了被接收授时信号的这个授时信号发送器。这里，典型地执行一个专门国别(lnderspezifischer)的扫描，以便确定正在接收的是哪个专门国别的授时信号发送器。在一个构型中，当求得的信号品质低于预给定的阈值时，即当信号品质例如很小或很差时，可进行该扫描。
典型地，第一逻辑值表示为一个逻辑“0”(LOW，低电压电平)及第二逻辑值表示为一个逻辑“1”(HIGH，高电压电平)。当然也可考虑一个相反的逻辑。
在一个由授时信号发送器发送的授时信号的大多数电报中，其改变表示为授时信号的幅值的下降。当然也可考虑一个相反的逻辑，这就是说，二进制编码通过幅值的升高来实现。
典型地，在确定信号品质前，对被接收的授时信号的单个秒标记的持续时间进行确定及对获得的相应数据位进行评估。
在本发明的一个构型中，幅值的改变的持续时间通过已知参考频率的一个参考时钟的时钟脉冲的计数来确定。为此尤其使用一个参考时钟发生器，该发生器产生具有预定的、恒定时钟频率的参考时钟。为了进一步确定一个改变的持续时间及由此确定信号品质，仅需要一个改变的始点以及其终点。这样的终点和/或始点也可能是包含在第一或第二持续时间内的干扰。因此，由这样测定的、该重新的改变的时间点与一个改变的始点之间的差可求得该改变的持续时间及由此求得相应的偏差。
在根据本发明的方法的一个很有利的构型中，除了偏差的范围外还使用接收的场强用来确定一个数据位的信号品质。附加地或变换地，在确定信号品质时当然也可使用其它参数、例如关于由哪个授时信号发送器发送信号的信息。根据经验，不同的授时信号发送器发送的授时信号也具有不同的易受干扰性。并且对一个改变的量度、即幅值改变的绝对的值在信号品质确定时也可加以考虑。
授时信号的一个无干扰地被接收的数据位的改变(秒标记)的典型持续时间为100，200，300，400，500，800msec。在德国授时信号发送器DCF77的情况下设有持续时间为100msec及200msec的秒标记。在英国授时信号发送器MSF的情况下设有100，200，300及500msec持续时间的秒标记。在美国授时信号发送器WWVB及日本授时信号发送器JJY的情况下200，500及800msec持续时间的秒标记。
作为根据本发明的另一方法-该方法也基于上述方法构成-的基础的构思在于，由无干扰地被接收的秒标记(数据位)的数目及非无干扰地被接收的秒标记(数据位)的数目来确定关于被接收的授时信号的信号品质的信息。
在根据本发明的该方法中首先对被接收的授时信号进行解码。紧接着借助被解码的数据位来确定相应的数据位是无干扰地被接收的数据位还是非无干扰地被接收的数据位。由预给定数目的这样评估的数据位确定第二信号品质。为此目的，使用无干扰地被接收的数据位和非无干扰地被接收的数据位的比例，以便确定第二信号品质。由这样求得的第二信号品质接着可推导出作为被接收的授时信号的第二信号品质的量度的一个值，该值被相应地输出。
为了确定第二信号品质，对被接收的授时信号的秒标记的持续时间进行确定及计算。在此情况下如果秒标记的、与该数据位相应的持续时间偏离了第一持续时间及偏离了第二持续时间，则该数据位被评估为非无干扰地被接收的数据位。因为仅出于测量精确度以及在产生授时信号和测量授时信号时系统内在的波动的原因使第一及第二持续时间典型地偏离理想值-即使通常仅是在临界的，因此有意义的是，这里确定一个用于偏差的阈值，它同样考虑这些参数。为此目的，有利地，当与一个数据位相应的、改变的持续时间与相应的授时信号的电报预给定的第一或第二持续时间偏离最大为10％时，该数据位被评估为一个无干扰地被接收的数据位。在一个非常有利的构型中，这里也可设置为5％的最大偏差。通常典型地使用这样的最大偏差其中在授时信号上叠加了干扰，它使得数据位不再能够被可靠解码，但仍允许其被识别。这尤其取决于使用的资源，尤其是解码装置、求值装置及用于持续时间的测量装置。
在一个很有利的构型中，每分钟或由被接收的授时信号的电报图中的至少一个秒标记来确定第二信号品质。在另一构型中，另外的第二信号品质通过授时信号的另外的分钟的数据位的求值来确定。通过对多个第二信号品质求平均值来获得总信号品质。
根据本发明提供了用于获得信号品质的信息的、具有一个解码装置及一个信号品质求值装置的接收器电路或无线电钟表。解码装置用于对相应的授时信号解码及由此获得数据位。在信号品质求值装置中对每个时间帧的各个被解码的数据位进行一个信号品质的分配。
在另一个很有利的构型中，解码装置设有第一计数器，它通过对已知的、恒定参考频率的一个参考时钟的时钟脉冲的计数来产生一个计数器读数信号，作为一个改变的持续时间的量度。这里典型地设置了一个参考时钟发生器，它提供具有预定的、尽可能恒定的时钟频率的参考时钟。该参考时钟发生器例如可由时钟石英晶体振荡器(Uhrenquarz)构成。第一计数器可被构成递增接收器或递减计数器。
信号品质求值装置设有一个比较装置，它用于求得被测量的持续时间相对于由被接收的授时信号的协议预给定的第一或第二持续时间的偏差。该信号品质求值装置还设计用于确定时间间隔，在这些时间间隔内存在相应的偏差及由此导出相应的信号品质。此外信号品质求值装置设有一个第二计数器，它被构成递增计数器或递减计数器。根据求得的偏差的时间间隔，该第二计数器向上或向下计数。因此它的计数器读数是单个的数据位的信号品质的量度。
根据本发明的信号品质求值装置的功能可有利地通过一个固定布线的逻辑电路来实现。该逻辑电路例如可包括一个FPGA电路或PLD电路。并且该装置的功能基本上也可通过一个在无线电钟表典型地原本就具有的微控制器来完成。而根据本发明的该方案的一个特殊优点在于，可用极简单的方式求得信号品质，这里也无需用微控制器。因此微控制器可有利地供其它任务用，例如授时信号的解码及求值以及专门应用的任务。
在本发明的一个构型中，设有一个输出装置，尤其是一个显示器或一个显示器的一部分，通过该输出装置可以输出求得的信号品质或由它导出的值、例如百分比值或一个离散的值。
在本发明的一个构型中，设有一个其方位可改变的接收天线，它被设计用来接收发送出的授时信号。为了接收授时信号，使该接收天线有利地取得这样一个位置，在该位置上可测得被接收的授时信号的最佳信号品质。
本发明的有利构型及进一步的结构将由参照附图的说明中得到。



以下将借助在附图的概示图中给出的实施例来详细说明本发明。其中附图为图1一个由授时信号发送器DCF-77发送的被编码的时间信息的编码图(授时信号电报)；图2具有5秒标记的一个无干扰的、由授时信号发送器发送的调幅授时信号的片断；图3一个根据电报(A)的授时信号及相应的被发送的授时信号的片断，这些被发送的授时信号如由授时信号接收器无干扰地(B)及有干扰地(C)接收及解码的授时信号；图4用于根据本发明确定一个时间帧内的单个数据位的信号品质的概图；图5一个很简化表示的、用于实施根据本发明的方法的无线电钟表的框图。
在附图的所有图中相同的或功能相同的部件及信号-只要无其它说明-设有相同的标号。
具体实施方式
图3表示一个根据DCF-77的电报(A)的授时信号及相应的被发送的授时信号的片断，这些被发送的授时信号如由授时信号接收器无干扰地(B)及有干扰地(C)接收及解码的授时信号。将借助图3来描述根据本发明的方法。
为了说明根据本发明的方法，在图3中使用德国授时信号发送器DCF-77的授时信号X。图3表示该授时信号X的片段，其中例如表示授时信号X的三个完整的时间帧Y1-Y3。每个时间帧Y1-Y3的持续时间T＝1000msec。应当指出，图3中的示图不适于模拟一个专用的编码而只是作为示例被给出。并且为了更加清楚起见时间轴上的标度被放大地表示。
为了进行二进制编码，一个由德国授时信号发送器DCE-77发送的授时信号包括两个不同的秒标记(下降)，即持续时间T1＝100ms的第一下降部分X1及持续时间T2＝200ms的第二下降部分X2。持续时间T1＝100ms的第一下降部分X1相应于二进制数“0”及持续时间T2＝200ms的第二下降部分X2相应于二进制数“1”。这里二进制数“1”及“0”各相应于一个数据位(见图3A)。
在图3A中表示具有包含数据位的下降部分X1，X2的一个理想的授时信号。但由授时信号发送器以大致该形状发射的这个理想授时信号无论在向授时信号接收器的传输区间还是在授时信号接收器内被叠加了干扰信号。这就直接导致在授时信号接收器中被接收的授时信号不再具有与图3A所示的理想曲线相应的形状。
图3B及3C各表示一个由授时信号接收器接收到的授时信号，它被叠加了或强或弱的干扰信号。该干扰信号可能具有多个起因-在向授时信号接收器的传输区间中的电磁辐射；-在传输区间中的障碍物，例如建筑物、桥梁及类似物；-在授时信号接收器直接外围的电子装置及电气装置，例如监视器、PCs、电视机等；-在授时信号接收器内部的电气部件及电子部件。
视干扰的类型及无线电钟表接收器的结构而定干扰信号将或强或弱地构成。
但很频繁出现的是授时信号叠加的干扰信号相对地小。图3B表示这样一种情况，其中接收到的授时信号具有微小的干扰分量。所发送的授时信号的下降部分X1，X2仍然允许单值地解码及数据位的单值赋值。为了解码例如在第一时间帧Y1上求得下降部分X1的起点t1及终点t2。由这些时间点t1，t2计算下降部分X1的持续时间Δt1＝t2-t1。将该持续时间Δt1与由电报已知的理想持续时间T1相比较。如果持续时间Δt1与理想持续时间T1相一致或在考虑一个预定容差的情况下与其仅有微不足道的偏差，则配置给该下降部分X1的数据位被评估为无干扰地被接收的数据位。
在第二时间帧Y2中以相同的方式进行。这里确定用于第二下降部分X2的起始及终止的时间点t3，t2及由此确定出持续时间Δt2＝t4-t3。在本实施例中，在图3B中这样计算出的持续时间Δt2与理想持续时间T2仅有微不足道的偏差，由此这里对于第二时间帧Y2也存在无干扰地被接收的数据位。在第三时间帧Y3中也以相同的方式进行，它具有无干扰的下降部分X1。
与图3B中的曲线不同地，图3C中的授时信号X被这样强地叠加了干扰，以致不存在无干扰地被接收的数据位。为了对此现在也可作出确定，在第一时间帧Y1中例如确定出一个下降部分X1的开始的一个第一时间点t5。在下降部分X1内，在时间点t6上存在一个干扰，它使相应数据位无误的解码变难或变为不可能。该时间点t6被确定。由时间点t5及t6可求得持续时间Δt3＝t6-t5。然后将该持续时间Δt3与理想的持续时间T1，T2相比较。在本例中计算出的持续时间Δt3即使在考虑容差的情况下仍小于持续时间T1，T2。因此这里它涉及非无干扰地被接收的数据位。
在第二下降部分X2上以相同的方式进行。这里确定下降部分X2的始点t7及一个干扰开始的时间点t8。由这些时间点t7，t8计算出持续时间Δt4＝t8-t7及与授时信号X的理想持续时间T1，T2相比较。在本例中计算出的持续时间Δt4在考虑预给定的容差的情况下大于理想的持续时间T1但小于理想的持续时间T2。出于该原因，配置给下降部分X2的数据位也是一个非无干扰地被接收的数据位。
在第三时间帧Y3中，下降部分X1的区域被这样强地叠加了干扰信号，以致根本不能检测出相应的下降部分的始点和终点，及由此该数据位也被评估为一个非无干扰地被接收的数据位。
在图3B中及在图3C中授时信号的情况下，以相应的方式对多个时间帧或多个下降部分作出如下的评价相应的下降部分是涉及一个无干扰地被接收的数据位还是一个非无干扰地被接收的数据位。由此根据无干扰地被接收的数据位与非无干扰地被接收的数据位的数目或比例作出关于接收到的授时信号的信号品质的评价。例如可将无干扰地解码的数据位与非无干扰地解码的数据位的比例设置为用于信号品质的量度。变换地，信号品质也可由无干扰地被接收的数据位与被检测的数据位的总数的比例来获得。
图4表示用于本发明确定一个时间帧内信号品质的概图。同样也选择借助DCF-77的授时信号的例子。
图4表示一个任意时间帧Y内的逐个分段的区域。用t10＝0msec表示该时间帧Y的秒始点，在该时间点上授时信号X下降到一个低的逻辑电平上。为了解码及由此为了获得对于该时间帧Y固有的数据位，因此还必需确定一个时间点，在该时间点上授时信号X的幅值返回到其标称值上。在理想情况下，该幅值的重新改变对于逻辑零(“0”)是在时间点t11＝100msec上或对于逻辑一(“1”)是在时间点t12＝200msec上。对于该理想情况也就具有最佳信号品质。
但当授时信号X再达到其标称值的幅值改变时刻可能或多或少地偏离所述的时间点t11，t12。为了可以对相应的偏差分级及由此可进行信号品质的确定，例如确定如下的时间间隔I1，I2，I3，I4，在这些时间间隔内出现幅值的重新改变。
时间间隔I1这些时间间隔I1代表与时间点t11的最大偏差为Δt11＝±10msec的每个区域。因此偏差Δt1相应于持续时间T1＝T2-T1＝100msec的±10％。如果确定出的幅值重新改变在该时间间隔I1内，则识别出相应的数据位(“0”或“1”)。一个用于信号品质的计数器这时向上计数。因此该计数器读数信号是信号品质的一个量度，这就是说，在很高的计数器读数时信号品质也很高。
时间间隔I2这些时间间隔I2代表相对时间点t11的偏差在Δt12＝±[10msec-30msec]的范围中的每个区域，因此偏差最大为±30％。如果确定出的幅值重新改变在该时间间隔I2内，虽然识别出相应的数据位(“0”或“1”)，但用于信号品质的计数器停止计数。由此发出信号品质较小的信号。
时间间隔I3也可附加地设置时间间隔I3。这些时间间隔I3代表相对时间点t11，t12的偏差在Δt13＝±[30msec-50msec]的范围中的每个区域，因此偏差最大为±50％。如果确定出的幅值重新改变在该时间间隔I3内，则用于信号品质的计数器向下计数。这是一个表示信号品质很差的标记。但这里可考虑，尽管信号品质很差仍可被识别相应的数据位(“0”或“1”)时间间隔I4相对时间间隔I3附加地或变换地，也可设置时间间隔I4。这些时间间隔I4代表对时间点t11，t12的偏差大于Δt14＞±50msec的每个区域，因此偏差大于±50％。如果确定出的幅值重新改变在该时间间隔I4内，则也不再能识别相应的数据位(“0”或“1”)。
因此Δt11，Δt12，Δt13，Δt14用于对一个与一个改变的最佳时间点t11，t12的偏差进行分级。
这里所给出的数值说明仅应理解为例子。当然可设想其它的时间间隔。也可设想计数器的计数方式的相反逻辑。
与图3中的根据本发明的方法不同地，图4中的实施例是确定每个单个时间帧Y的信号品质，或相反地对于每个时间帧Y及由此对于每个解码的数据位分配一个专用于该时间帧Y或专用于该被解码的数据位的信号品质。这以很简单的方式通过一个向上/向下计数的计数器来实现，该计数器读数是信号品质的一个量度。因此除了单个时间帧Y的信号品质的确定外也可确定多个彼此相继的时间帧Y的信号品质，其方式是，视识别的时间间隔I1-I4而定，计数器相应地增加地或减少地计数。该绝对的计数器读数信号则亦为用于每个被考察的时间帧Y的信号品质的量度。
图5表示用于实施例根据本发明的方法的无线电钟表的框图。用标号1表示的无线电钟表具有一个(亦或多个)天线2，用于接收由授时信号发送器3发送的授时信号X。在天线2的后面连接着一个接收器电路5，用于接收由发送器3发送的、及由天线2接收了的授时信号X。该接收器电路5典型地包括一个或多个滤波器、例如一个带通滤波器，一个检波电路及一个放大电路，用于滤波、检波及放大被接收的授时信号X。这样一个接收器电路5的结构及功能是普遍公知的，例如已被描述在开始部分所述的文献中，由此对其无需再赘述。
此外设有一个解码装置6，它用于对这样地被接收、滤波、检波及放大的授时信号X’进行解码以获得数据位。该解码装置6可为接收器电路5的组成部分或被分开地设置在无线电钟表1中。
为了求得信号品质设有一个信号品质求值装置7，它被设置在接收器电路5及解码装置6的后面。该信号品质求值装置7由每个解码的数据位获得一个配置给该数据位的信号品质。这里可有利地使用借助图4所述的方法。
附加地或变换地，信号品质求值装置7可设计用来确定是存在一个无干扰地被接收的数据位还是存在一个非无干扰地被接收的数据位。这里可有利地使用借助图3所述的方法。此外信号品质求值装置7也可求得一个值13作为信号品质的量度。
在本实施例中无论解码装置6还是信号品质求值装置7是一个程序控制装置8的组成部分。作为程序控制装置8典型地设计为一个微控制器，它在无线电钟表的情况下例如被构成为4Bit的控制器。该微控制器8被设计来用于接收由接收器电路5或解码装置6产生的数据位及由此计算出一个精确的钟表时间及一个精确的日期。由这样计算出的钟表时间及日期产生出用于钟表时间及日期的信号12。无线电钟表1还具有一个电子钟表9，后者的钟表时间借助时钟石英晶体振荡器10控制。该电子钟表9与一个显示装置11、例如一个显示器相连接，通过它指示钟表时间。现在对钟表9还输入信号12，钟表9根据该信号12相应地校正所指示的时间。显示装置11还附加地指示信号品质的值12。
在本实施例中天线2构成为具有铁氧体磁芯的线圈14，它被并联了一个容性元件15、例如一个电容器。该天线2特别有利地设有一个调节装置4，通过该调节装置可适合地调节接收天线2的接收方向。有利地，该接收天线2由此可相应地定向在这样一个方向上，在该方向上接收到的授时信号X具有最佳的信号品质。
尽管以上借助优选实施例对本发明作出了描述，但本发明并不被限制在这些实施例上，而能以多种方式及方法变更。
尤其是，本发明当然不被限制在上述的数值说明上，它们仅作为例子给出。而本发明可在专业人员的技巧及知识的范围内以任意的方式改变。
可以理解，即使所给出的电路技术方案也仅是一个接收器电路或一个无线电钟表的可能实施形式，它可很简单地通过功能单元的更换或变换而改变。
此外无线电钟表也可被理解为这样的钟表，其中授时信号的传送是通过受制于导线(drahtgebunden)进行的，例如在钟表设备中常见的，但它具有所述的结构。
在上述实施例中编码总是通过在一个时间帧开始时载波信号的下降来实现的。不言而喻，该编码当然也可通过上升或一般地通过载波信号的幅值的改变来实现。
在上述实施例中总是确定出一个信号品质。对于信号品质也可理解为接收品质，也即被接收的授时信号的品质，在其中也考虑了可能在接收时对被发送出的授时信号产生的干扰影响。
参考标号表A 编码图B 一般的编码位C 一般的日期信息及钟表时间信息D 分钟位E 小时位F 日历日位G 周日位H 日历月位I 日历年位M 分钟标记R 天线位A1，A2 预告位S 开始位P1-P3 校验位
Z1，Z2 区域时间位CLK 参考时钟脉冲I1-I4 用于偏差分级的时间间隔T 一个时间帧的持续时间T1，T2 一个载波信号/秒标记的一个下降部分的持续时间t1-t8 时间点t10-t12 时间点Δt1-Δt4 持续时间Δt11-Δt14 表示偏差的时间区域X，X′ 时间信息信号X1，X2 一个载波信号、秒标记的下降部分Y，Y1-Y3 (时间)帧1 无线电钟表2 (接收)天线3 授时信号发送器4 调节装置5 接收器电路6 解码装置7 信号品质求值装置8 程序控制器，微控制器9 电子钟表10 时钟石英晶体振荡器11 指示器，显示器
12 用于钟表时间及日期的信号13 表示信号品质的值14 线圈15 电容器16 (递增)计数器17 计数器读数信号18 比较装置，比较器19 (递增/递减)计数器
权利要求
1.由一个被发送的授时信号(X)求得信号品质的方法，该授时信号由恒定持续时间(T)的多个时间帧(Y1-Y3)组成，其中该授时信号(X)中的时间信息逐位地存在及其中对每个时间帧(Y1-Y3)分配至少一个数据位，其特征在于对每个时间帧(Y)的一个被解码的数据位(X1，X2)各分配至少一个信号品质。
2.根据权利要求
1的方法，其特征在于通过该被发送的授时信号(X)的幅值的一个改变(X1，X2)的持续时间(T1，T2)来确定一个相应数据位的值，其中该授时信号(X)的幅值的所述改变(X1，X2)的一个第一持续时间(T1)相应于该数据位的一个第一逻辑值及该幅值改变(X1，X2)的一个第二持续时间(T2)相应于该数据位的一个第二逻辑值。
3.根据权利要求
2的方法，其特征在于相对该第一或第二持续时间(T1，T2)的一个偏差(Δt11-Δt14)愈小，对该数据位(X1，X2)分配的信号品质愈高。
4.根据权利要求
3的方法，其特征在于相对该第一或第二持续时间(T1，T2)的一些第一偏差(Δt11)定义了一个第一时间间隔(I1)；及相对该第一或第二持续时间(T1，T2)的一些第二偏差(Δt12)定义了一个第二时间间隔(I2)，其中这些第一偏差(Δt11)在数值上总是小于这些第二偏差(Δt12)，及其中当偏差(Δt11-Δt14)在该第一时间间隔(I1)的范围中的情况下对该数据位分配一个大的信号品质及当偏差(Δt11-Δt14)在该第二时间间隔(I2)的范围中的情况下对该数据位分配一个小的信号品质。
5.根据权利要求
4的方法，其特征在于相对该第一或第二持续时间(T1，T2)的一些第三偏差(Δt13)定义了一个第三时间间隔(I3)，其中这些第三偏差(Δt13)在数值上总是大于所述第二偏差(Δt12)，及其中当偏差(Δt11-Δt14)在该第三时间间隔(I3)的范围中的情况下对该数据位分配一个比当偏差(Δt11-Δt14)在该第二时间间隔(I2)的范围中的情况下低的信号品质。
6.根据权利要求
4或5的方法，其特征在于相对该第一或第二持续时间(T1，T2)的一些第四偏差(Δt14)定义了一个第四时间间隔(I4)，其中这些第四偏差(Δt14)在数值上总是大于所述第三或第二偏差(Δt12，Δt13)，及其中当偏差(Δt11-Δt14)在该第四时间间隔(I4)的范围中的情况下停止对相应数据位的信号品质的分配。
7.根据权利要求
4至6中一项的方法，其特征在于当偏差(Δt11-Δt14)在所述第三或第四时间间隔(I3，I4)的范围中的情况下停止该数据位的解码及由此停止对相应的时间帧(Y)分配一个逻辑值。
8.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于对于每个时间帧(Y)指示或输出所求得的信号品质。
9.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于所述信号品质通过一个计数器的向上和/或向下计数来求得，其中该计数器对于这些不同的时间间隔(I1-I4)分别具有一个不同的计数器读数。
10.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于总的信号品质通过对所求得的多个时间帧(Y)的信号品质求平均值来获得。
11.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于如果对于至少一个时间帧(Y)未求得信号品质和/或求得的信号品质低于一个预定的阈值，则执行一次扫描、尤其是用于求得一个发送该被接收的授时信号的授时信号发送器的、专门国别的扫描。
12.根据权利要求
2至11中一项的方法，其特征在于该第一逻辑值表示为一个逻辑零及该第二逻辑值表示为一个逻辑一。
13.根据权利要求
2至12中一项的方法，其特征在于该授时信号(X)的幅值的一个改变(X1，X2)表示为该授时信号(X)的幅值的下降。
14.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于在确定该信号品质前，对该被接收的授时信号(X)的幅值的一个改变(X1，X2)的持续时间(Δt1-Δt4)进行确定及估值。
15.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于该幅值的一个改变(X1，X2)的持续时间(Δt1-Δt4)通过已知参考频率的一个参考时钟(CLK)的时钟脉冲的计数来确定。
16.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于具有以下用于确定该幅值的一个改变(X1，X2)的持续时间(Δt1-Δt4)的方法步骤-确定一个被接收的授时信号(X)的该幅值的一个改变的始点(t1，t3，t5，t7)；-测量当该授时信号(X)具有该幅值的一个重新的改变时的时间点(t2，t4，t6，t8)；-由该被测量到的时间点(t2，t4，t6，t8)与该始点(t1，t3，t5，t7)之间的差确定该改变(X1，X2)的持续时间(Δt1-Δt4)。
17.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于为了确定该信号品质对接收到的场强也一起进行考虑。
18.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于所述第一或第二持续时间(T1，T2)持续100msec和/或200msec和/或300msec和/或400msec和/或500msec和/或800msec。
19.一种方法，尤其是根据以上权利要求
中一项的方法，用于由一个被发送的授时信号(X)中求得信号品质，该授时信号由恒定持续时间(T)的多个时间帧(Y1-Y3)组成，其中该授时信号(X)中的时间信息逐位地存在及其中对每个时间帧(Y1-Y3)分配至少一个数据位，其特征在于具有以下方法步骤(a)确定一个数据位是无干扰地被接收的数据位还是非无干扰地被接收的数据位；(b)由所述无干扰地被接收的数据位的数目及所述非无干扰地被接收的数据位的数目确定该被接收的授时信号(X)的一个第二信号品质。
20.根据权利要求
19的方法，其特征在于在该方法步骤(a)以前解码该被接收的授时信号(X)以获得数据位。
21.根据权利要求
19或20的方法，其特征在于如果该幅值的改变(X1，X2)的与一个数据位相应的持续时间(Δt1-Δt4)相对该第一持续时间(T1)及相对该第二持续时间(T2)偏离一个预给定值，则该数据位被评估为非无干扰地被接收的数据位。
22.根据权利要求
19至21中一项的方法，其特征在于当该幅值的改变(X1，X2)的与该数据位相应的持续时间(Δt1-Δt4)与由该相应的授时信号(X)的电报预给定的第一和/或第二持续时间(T1，T2)的偏离最大为±10％，尤其是最大至多为±5％时，则存在一个无干扰地被接收的数据位。
23.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于一个第二信号品质通过对该授时信号(X)的电报中的一分钟的这些数据位的求值来确定。
24.根据权利要求
23的方法，其特征在于另外的第二信号品质通过对该授时信号(X)的另外的分钟的数据位的求值来确定；及通过对多个第二信号品质求平均值来获得一个总信号品质。
25.根据以上权利要求
中一项的方法，其特征在于该被接收的授时信号(X)的信号品质由无干扰地被接收的数据位与非无干扰地被接收的数据位的比例或由无干扰地被接收的数据位与这些被接收的数据位的总数的比例来获得。
26.用于接收及由一个授时信号发送器(3)发送的授时信号(X)中获得时间信息的接收器电路(5)或无线电钟表(1)，具有一个解码装置(6)，用于对被接收的授时信号(X)解码及获得数据位，其特征在于设有一个信号品质求值装置(7)，借助它，尤其在使用根据以上权利要求
中一项的方法的情况下，对每个时间帧(Y)的每个被解码的数据位进行一个信号品质的分配。
27.根据权利要求
26的接收器电路或无线电钟表，其特征在于该解码装置(6)具有一个第一计数器(16)，它通过对已知的恒定参考频率的一个参考时钟(CLK)的时钟脉冲的计数来产生一个计数器读数信号(17)，作为一个改变(X1，X2)的持续时间(Δt1-Δt4)的量度。
28.根据权利要求
26或27的接收器电路或无线电钟表，其特征在于该信号品质求值装置(7)具有一个比较装置(18)，它求得被测量的持续时间(Δt1-Δt4)相对于由该被接收的授时信号(X)的协议预给定的第一和/或第二持续时间(T1，T2)的偏差。
29.根据权利要求
26至28中一项的接收器电路或无线电钟表，其特征在于该信号品质求值装置(7)具有一个第二计数器(19)，它的计数器读数是一个时间帧内的一个数据位的信号品质的量度。
30.根据权利要求
26或27的接收器电路或无线电钟表，其特征在于该信号品质求值装置(7)是一个固定布线的逻辑电路(8)的组成部分，尤其是一个FPGA电路或PLD电路的组成部分。
31.根据权利要求
26至30中一项的接收器电路或无线电钟表，其特征在于设有一个输出装置(11)、尤其是一个显示器或一个显示器的一部分，用于输出所求得的信号品质。
32.根据权利要求
26至31中一项的接收器电路或无线电钟表，其特征在于设有至少一个可改变的接收天线(2，14，15)，它们被设计用来接收所述被发送的授时信号(X)。
33.用于运行根据权利要求
25至31中一项的接收器电路或无线电钟表的方法，其特征在于为了接收所述授时信号(X)，使所述接收天线(2，14，15)引导到这样一个方位上，在该方位上具有所述被接收的授时信号(X)的最佳信号品质。
34.根据权利要求
33的方法，其特征在于由所述第一和/或第二信号品质推导出一个作为所述信号品质的量度的值(13)，该值由该无线电钟表(1)的该显示装置(11)输出。
专利摘要
本发明涉及由一个被发送的授时信号中求得信号品质的方法，该授时信号由恒定持续时间的多个时间帧组成，其中授时信号中的时间信息逐位地存在及其中对每个时间帧分配至少一个数据位，其中对每个时间帧的一个被解码的数据位各分配至少一个信号品质。本发明还涉及用于求得信号品质的另一方法，及用于执行特别是这种方法的接收器电路或无线电钟表及其执行方法。
文档编号G04R20/12GKCN1648798SQ200510005759
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月25日
发明者霍斯特·黑夫纳, 罗兰·波洛尼奥, 汉斯-约阿希姆·赛勒 申请人:Atmel德国有限公司, C-Max欧洲有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan