DE10112575A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Mobilfunksignalen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Mobilfunksignalen mit einem Direct-Conversion-Empfänger, mit zumindest einem ersten und zweiten lokalen Oszillator sowie einem regenerativen Teiler zur Verarbeitung von Signalen nach unterschiedlichen Mobilfunkstandards, wobei zur Erzeugung der Zwischenfrequenz zum Senden gemäß zumindest einem der Mobilfunkstandards neben einer Drittelung alternativ auch eine Viertelung einer Oszillatorfrequenz vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren so­ wie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Mobilfunksignalen, wie durch den Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche be­ schrieben.

Drahtlose Kommunikationsnetze bzw. Mobilfunknetze haben sich im laufe der letzten Jahre zu einem wesentlichen Bestandteil der Kommunikationsinfrastruktur weltweit entwickelt. Aufgrund der riesigen Nachfrage nach Mobilfunkkapazität sind verschie­ dene Industriestandard-Kommunikationstechniken entwickelt worden, die auf digitalen Modulationsschemata basieren. So sind beispielsweise Code-Division-Multiple-Access (CDMA), Ti­ me-Division-Multiple-Access (TDMA) sowie Frequenzsprungtech­ niken verwendet worden, um moderne Kommunikationssysteme zu entwickeln. Nachdem derartige Systeme parallel zueinander im­ plementiert worden sind, hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, Empfänger vorzusehen, die in der Lage sind, mit einem oder mehreren dieser Standardtechniken zu arbeiten. Um dies zu ermöglichen, ist es notwendig, einen Empfänger vorzusehen, der in der Lage ist, Signale zu empfangen, die nach unter­ schiedlichen Modulationstechniken moduliert worden sind.

Insbesondere in Mitteleuropa, aber auch in anderen Regionen der Welt, ist in diesem Zusammenhang das GSM-Mobilfunksystem entwickelt worden, wobei innerhalb dieses Systemes verschie­ dene Frequenzbereiche angeboten werden. Hinzu kommen wird in den nächsten Jahren der Mobilfunkstandard der nächsten Gene­ ration (UMTS, 3G) der weitere Frequenzbereiche beansprucht.

Auf Seiten der Hersteller von Endgeräten wird es daher zuneh­ mend schwieriger, mit vertretbarem Aufwand eine Signalerzeu­ gung für die unterschiedlichen Bänder und Standards zu ge­ währleisten sowie umgekehrt die entsprechenden Empfangsmöglichkeiten bereitzustellen, insbesondere unter der Vorausset­ zung, daß die Anzahl der verwendeten Oszilllatoren und ihr erforderlicher Abstimmbereich möglichst gering gehalten wer­ den soll.

Bekannte Empfänger zur Bearbeitung von Signalen unterschied­ licher Modulationsstandards implementieren beispielsweise die Double-Conversion-Receiver-Architecture. Die Double- Conversion-Receiver-Architecture zeichnet sich dadurch aus, daß das empfangene Funksignal auf ein Zwischenfrequenzsignal konvertiert wird und das Zwischenfrequenzsignal sodann ins Basisband abwärts konvertiert wird. Zusätzlich wird die Zwi­ schenfrequenz auch einer Verstärkungskontrolle zugeführt. Double-Conversion-Empfänger haben jedoch den Nachteil, daß sie eine große Anzahl von Schaltkreiskomponenten benötigen, was die Kosten, die Größe und auch die Leistungsaufnahme des Empfängers vergrößert.

Eine Alternative zu diesen Double-Conversion-Empfänger sind Direct-Conversion-Empfänger, die keine Zwischenfrequenz be­ sitzen und daher keinen Filteraufwand auf der Zwischenfre­ quenz notwendig machen. Zum Empfang wird aus wahlweise einem ersten lokalen Oszillator oder einem zweiten lokalen Oszilla­ tor durch einen regenerativen Teiler zwei Drittel oder vier Drittel der Oszillatorfrequenz erzeugt, die zum Abwärtsmi­ schen des Empfangssignales ins Basisband dient.

Zum Senden wird dabei die Tatsache genutzt, daß der regenera­ tive Teiler als "Abfallprodukt" auch ein Drittel der Oszilla­ torfrequenz erzeugt. Diese wird IQ-modulierten anschließend einer Offset-PLL (phase-locked-loop) zugeführt, die sie auf die eigentliche Sendefrequenz hochsetzt. Für den speziellen Anwendungsfall UMTS wird das Ausgangssignal durch Mischen mit dem ersten lokalen Oszillator erzeugt, da hier ein amplitu­ denmoduliertes Signal vorhanden sein muß, was mit einer Offset-PLL nicht erreicht werden kann.

Der Nachteil dieser Lösung ist, daß der erste lokale Oszilla­ tor einen weiten Abstimmbereich von 1282.5 bis 1452.5 MHz ha­ ben muß. Dies ist nicht nur schwierig zu realisieren, sondern macht unter Umständen sogar zwei getrennte Oszillatoren für die jeweiligen Teilbereiche nötig. Darüber enthält die Offset-PLL intern ebenfalls zwei Oszillatoren, die einen er­ heblichen Raumbedarf fordern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuse­ hen, bei der eine möglichst kleine Anzahl von Oszillatoren zum Einsatz kommt und der erforderliche Abstimmbereich mög­ lichst gering ist, wobei die Lösung möglichst wirtschaftlich und einfach zu realisiere sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen An­ sprüche gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die Merkmale der jeweiligen Unteransprüche beschrieben sind.

Vorgesehen ist zunächst ein Verfahren zur Erzeugung von Mo­ bilfunksignalen mit einem Direct-Conversion-Empfänger, unter Verwendung zumindest eines ersten und eines zweiten lokalen Oszillators sowie eines regenerativen Teilers zur Drittelung der jeweiligen Oszillatorfrequenz, zur Verarbeitung von Si­ gnalen, die unterschiedlichen Mobilfunkstandard entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Senden eine Zwischenfrequenz für zumindest einen der zu verarbeitenden Mobilfunkstandards durch Viertelung eines der lokalen Oszillatoren erfolgt.

Ein derartiger Teiler mit dem Faktor 4 oder einem Vielfachen davon läßt sich in Silizium ohne großen Aufwand leicht inte­ grieren.

Vorzugsweise ist das Verfahren nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung derart ausgestaltet, daß wahlweise eine Frequenz­ drittelung oder Frequenzviertelung erfolgen kann.

Abgesehen von den beschriebenen zwei lokalen Oszillatoren können auch eine größere Anzahl von lokalen Oszillatoren ver­ wendet werden. Weiterhin bevorzugt wird die gedrittelte bzw. geviertelte lokale Oszillatorfrequenz IQ moduliert, wobei das modulierte Signal gemeinsam mit einem der unmodulierten loka­ len Oszillatorsignalen einer Offset-PLL zugeführt werden kann oder alternativ statt einer Offset-PLL auch einem Mischer zu­ geführt werden kann.

Die Oszillatorfrequenzen können darüber hinaus auch um einen ganzzeiligen Faktor höher liegen als vorhergehend beschrie­ ben, z. B. um den Faktor 2, wobei dann eine Frequenzsechste­ lung oder -achtelung erforderlich wäre.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anordnung zur Er­ zeugung von Mobilfunksignalen, zur Durchführung des Verfah­ rens wie oben beschrieben.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnun­ gen; darin zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Anordnung nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1.

In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Anordnung zur Erzeugung von Mobilfunksignalen dargestellt. Zu erkennen ist dabei ein Direct-Conversion-Receiver 2, der keine Zwischen­ frequenz besitzt und daher keinen Filteraufwand auf der Zwi­ schenfrequenz verlangt. Bei dem Empfangssignal 4 handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform um GSM-Signale im Bereich 925 bis 960 MHz, um DCS-Signale im Bereich 1805 bis 1880 MHz sowie um UMTS-Signale im Bereich 2110 bis 2170 MHz. Der Direct-Conversion-Receiver 2 hat darüber hinaus einen IQ- Ausgang 6. Zum Empfang wird wahlweise aus einem ersten loka­ len Oszillator 8 oder einem zweiten lokalen Oszillator 10 durch einen regenerativen Teiler 12 zwei Drittel oder vier Drittel der Oszillatorfrequenz erzeugt, die zum Abwärtsmi­ schen des Empfangssignales ins Basisband dient. Zum Senden wird auch hier die Tatsache genutzt, daß der regenerative Teiler 12 als Abfallprodukt auch ein Drittel der Oszillator­ frequenz erzeugt. Sie wird in einem IQ-Modulator 14 IQ- moduliert und anschließend einer Offset-PLL 16 zugeführt, die sie auf die eigentliche Sendefrequenz hochsetzt. Für UMTS wird das Ausgangssignal durch Mischen 20 mit dem ersten loka­ len Oszillator 8 erzeugt, da hier ein Amplituden-moduliertes Signal erzeugt werden muß, was mit einer Offset-PLL nicht er­ reicht werden kann.

Beim Senden wird die Zwischenfrequenz für GSM und UMTS vom regenerativen Teiler 12 durch Drittelung des zweiten lokalen Oszillators 10 erstellt, für DCS jedoch durch Viertelung des zweiten lokalen Oszillators 10. Der erste lokale Oszillator 8 muß auf diese Weise in nur noch einem Bereich von 1330 bis 1452,5 MHz abdecken und der zweite lokale Oszillator 10 einen Bereich von 1520 bis 1627,5 MHz. Die Anzahl der verwendeten Oszillatoren bleibt dabei unverändert.

In der Fig. 2 ist eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit entsprechendem Be­ zugszeichen bezeichnet sind. In diesem Falle wird die modu­ lierte Zwischenfrequenz in einem entsprechenden Low-pass- Filter 22 gefiltert und anschließend nicht durch eine Offset- PLL wie in der Fig. 1, sondern durch Mischen 24 mit dem er­ sten lokalen Oszillator 8 ins Sendeband umgesetzt. Dies er­ möglicht das Senden Amplituden-modulierter Signale auch bei GSM und DCS, so daß Erweiterungen des Standards, wie z. B. Ed­ ge, mitberücksichtigt werden können. Vorteilhaft ist dabei, daß mit der Offset-PLL auch deren Oszillatoren entfallen, wo­ bei anders als bei der Variante nach Fig. 1 Filtermaßnahmen, wie ein Diplexer 24 und eine LO-Sperre vorgesehen sind.

Mit dem dargestellten Verfahren bzw. der entsprechenden An­ ordnung wird mit einem vertretbaren Aufwand eine Signalerzeu­ gung für die unterschiedlichen Bänder und Standards gewähr­ leistet und umgekehrt eine entsprechende Empfangsmöglichkeit geschaffen, wobei die Anzahl der verwendeten Oszillatoren und ihr erforderlicher Abstimmbereich so gering wie möglich ge­ halten wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung von Mobilfunksignalen mit einem Direct-Conversion-Empfänger, unter Verwendung zumindest eines ersten und eines zweiten lokalen Oszillators sowie eines re­ generativen Teilers zur Drittelung der jeweiligen Oszillator­ frequenz, zur Verarbeitung von Signalen, die unterschiedli­ chen Mobilfunkstandards entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Senden eine Zwischenfrequenz für zumindest einen der zu verarbeitenden Mobilfunkstandards durch Viertelung eines der lokalen Oszillatoren erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die je­ weilige Oszillatorfrequenz IQ-moduliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Signal gemeinsam mit einem der unmodulier­ ten Oszillatorsignale einer Offset-PLL zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Signal gemeinsam mit einem der unmodulier­ ten Oszillatorsignale einem Mischer zugeführt wird.

5. Vorrichtung zur Erzeugung von Mobilfunksignalen, mit einem Direct-Conversion-Empfänger, mit zumindest einem ersten und einem zweiten lokalen Oszillator und einem regenerativen Tei­ ler zur Drittelung der jeweiligen Oszillatorfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Teiler (18) mit dem Faktor 4 vorgesehen . ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein IQ-Modulator (14) vorgesehen ist, durch den die ge­ drittelte oder geviertelte Oszillatorfrequenz moduliert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Offset-PLL (16) zur Verarbeitung des modulierten Si­ gnales gemeinsam mit einem der unmodulierten Oszillatorsigna­ le vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer (20) zum Mischen des modulierten Signales ge­ meinsam mit einem der unmodulierten Oszillatorsignale vorge­ sehen ist.