CN100449511C - 用于运行数字接口设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行数字接口设备的方法以及用于在通信终端设备的基带中的至少一个数字控制装置和该通信终端设备的至少一个数字无线电发射/无线电接收装置之间交换数据的数字接口设备，在该方法中基带控制装置通过第一接口设备连接到第一数目的并行可用的用于数据交换的数据通道上，并且每个无线电发射/无线电接收控制装置通过各一个第二接口装置分别连接到并行可用的用于数据交换的数据通道的至少一部分上，其中第一接口装置和第二接口装置在存在至少两组时借助复用方法在被包含在这些组中的数据通道上实现基本上同时的数据传输。

Description

用于运行数字接口设备的方法
技术领域
本发明涉及用于运行接口设备的方法以及接口设备。
背景技术
信息和通信技术以变得越来越短的周期发展，并且在此情况下不断地集中。与此同时越来越频繁地出现新的标准、例如“通用移动电信标准”UMTS、蓝牙标准或者(用于“无限局域网”WLAN网络的)IEEE802.11及其衍生标准。正是在根据最后提及的标准运行的系统中，使用移动终端设备。因为这些系统中的每一个都部分地支持不同的数据形式并且特别是支持这样的应用，这些应用部分地非常有用并且其中值得期望的是，它们可以在一切领域中应用，所以迫使对此感兴趣的用户针对每种标准携带相应地被构建的移动终端设备。
在无线信息和通信技术的领域内，特别是在移动通信中，产生对支持多种无线通信标准的无线终端设备(例如移动终端)的需求。例如部分地在相同地理区域中，但特别是考虑到区域之间的长途业务(Reiseverkehr)以及在不同区域内的市场化，这由基于不同通信标准的移动无线电网络的存在而产生。此外还存在这样的需求，即在移动终端设备中同样支持来自“无线局域网”(WLAN)家族或者“无线个人域网”家族的其它通信标准以及支持宽带信息、数据和娱乐业务，这些业务作为无线电广播例如在数字音频或者视频传输的范围内被提供。除了所述的多标准能力之外，此外多连接能力也越来越重要，该多连接能力在于，无线终端同时支持在并行的发射或者接收信道上的不同的业务。作为例子可举出至移动电信网络的连接、无线耳机连接(WPAN)以及也许通过WLAN或者无线电广播接收的其它数据连接的同时运行。
在过去，具有多标准/多连接能力的终端设备借助多路并行地在终端设备中提供的标准特定的接收和发射路径来实现。该解决方案被证明是太不灵活的并且太昂贵。
发明内容
因此本发明的任务在于，给出一种方法和一种设备，它们能够实现终端的灵活的多标准或多连接能力。
在DE 100 35 116 A1中公开了一种用于双标准基带芯片的微分实现的接口，在该基带芯片中通过并行可用的数据线路的组与高频芯片相连接，其中基带芯片的数字信号借助数/模转换器被转换为模拟的同相和正交信号，并且通过数据线路引导至高频芯片，并且相反地进行转换和引导。
该任务通过本发明方法的特征以及通过本发明数字接口设备的特征来解决。
在本发明方法中，为了运行用于在通信终端设备的基带中的至少一个数字控制装置和该通信终端设备的至少一个数字无线电发射/无线电接收装置之间交换数据的数字接口设备，
-基带控制装置通过第一接口装置连接到第一数目的并行可用的用于数据交换的数据通道(Datenbahn)上，
-每个无线电发射/无线电接收装置通过各一个第二接口装置分别这样连接到并行可用的用于数据交换的数据通道的至少一部分上，使得每个第二接口装置被分配给一组数据通道，其中第一接口装置和第二接口装置在至少两组存在时借助复用方法在这些组中所包含的数据通道上实现基本上同时的数据传输。
通过该方法，高的灵活性通过以下方式来实现，即实现高度模块化的结构。这种模块性通过以下方式来支持，即存在的数据通道可以按照需求被分配给并行地存在的无线电发射/无线电接收装置，其中通过有针对性地采用复用方法来实现移动通信终端设备的无线电发射/无线电接收装置与该移动通信设备的基带装置的准并行通信。
利用本发明方法可以由此力求实现平台设计，在该平台设计的情况下在终端设备的不同实施形式中只有较大程度上依赖于待支持的通信标准的高频模块可以是不同的，而可编程的数字基带模块保持不变。特别是所设置的高频模块的数目在设备类型的变型方案中也可以是不同的。由此特别经济地实现具有多连接能力的终端设备。因此，在采用本发明方法的情况下，在运行期间通过数字基带模块和高频模块之间的数字接口装置这样来实现数据交换，使得在给定的运行状态中有效的高频模块可以分别与数字基带模块进行通信，其中然而总体上就成本和电流消耗而言的接口的技术花费被最小化，因为对于接口来说基本的成本因素是需并行提供的数据通道的数目，并且通过本发明方法这样有效地充分利用现有的数据通道，使得其数目可以被保持很小。
优选地，在此情况下采用空间复用、特别是数据通道的线路复用作为复用方法。这样，被分配给第二接口装置的组可以按照可能性彼此不相交地被选择，因此现有的无线电发射/无线电接收装置只能使用相应的数据通道。由此也可以将这些组划分为子组，以便例如通过将两条线路用于接收数据并将两条线路用于发送数据而例如在所有时间都保证在两个方向上的传输。
替代地或者补充地，可以在数据通道上执行时间复用作为复用方法。例如为了实现在上行和下行方向上的数据传输，这是有利的。此外在高频模块自身中也可以包含多个RF收发器模块，其中在连接到该高频模块上的组内即使在组不相交的情况下也应可以再次使用线路复用和时间复用。最迟在组相交、即数据通道被多次分配的情况下，线路和时间复用的组合应是优选的。
有利的是，为接口设备提供第一时钟信号，并且基于该第一时钟信号对第一接口装置和第二接口装置进行定时。由此共同的基本时钟可供系统使用，其中优选地第一接口装置和/或第二接口装置的至少一部分产生内部的、作为第一时钟信号和某一因子的函数的第二时钟信号。
然而替代地，为了产生第二时钟信号，使第一时钟信号与N/M形式的因子相乘，其中N和M是自然数集合中的数。由此实现第二时钟信号的灵活化。
当第一时钟信号是可变的时，也是有利的，因此通过改变可以被视为基本时钟的第一时钟信号，所有从属的时钟信号、因此第二时钟信号也自动地得到改变。由此实现时钟信号的集中控制。
替代地或者补充地，所述因子可以是可变的。由此为相应的第二接口装置提供进一步与所要求的速率相匹配的可能性。因此允许更好地适应单个无线电发射/无线电接收装置的需求，这种适应通过集中改变基本时钟是不可能实现的。
然而两种时钟信号匹配可以以集中控制的方式进行，即当用于改变第一时钟信号和/或因子的信息通过数据总线被传输时进行。
此外有利的是，这样使用第一时钟信号，使得在运行时刻上所使用的组被时间同步地运行。特别是当此外内部时钟信号是第一时钟信号的整数倍时，由此实现传输帧的同步性。
对于数字接口设备的运行来说，实体的寻址具有必要的意义。特别有利地并且独立地这样进行地址分配，使得无线电发射/无线电接收装置根据协议这样被控制，以致在初始化阶段中、特别是在接通供电电压时无线电发射/无线电接收装置的每个第二接口装置一直侦听其所连接的所有数据通道，直到其检测到分配给其的明确的标识信息，与该标识信息一起传输标识该无线电发射/无线电接收装置的地址信息，其中该地址信息通过该无线电发射/无线电接收装置的第一接口装置来分配并且在地址的分配之后在初始化阶段期间该无线电发射/无线电接收装置在至少一个功能方面通过第一接口控制装置来控制。
根据本发明的用于在通信终端设备的基带中的至少一个数字控制装置和该通信终端设备的至少一个数字无线电发射/无线电接收装置之间交换数据的数字接口设备包括：
-具有第一数目的数据通道的数据总线，
-第一接口装置，用于将基带控制装置连接到数据总线上，
-被分配给相应的无线电发射/无线电接收装置的第二接口装置，用于将无线电发射/无线电接收装置连接到包含数据通道的至少一部分的一组数据总线上，其中
-第一接口装置和第二接口装置被这样构建，使得在存在至少两组时，借助复用方法在这些组(GR1...GR5)中所包含的数据通道上实现基本上同时的数据传输。
本发明接口设备提供用于执行本发明方法的平台。其特征在于其模块性并且由此获得已经关于本发明方法所述的优点。
若第一接口装置和第二接口装置被这样构建，使得实现作为复用方法的空间复用、特别是数据通道的线路复用，则可以实现按照可能性将数据通道唯一地不相交地分配给无线电发射/无线电接收装置。
若第一接口装置和第二接口装置被这样构建，使得在数据通道上实现作为复用方法的时间复用，则获得相同的结果。当不存在足够的数据通道以实现组的空间分离时，这一点特别有利。然而它也可以在组不相交的情况下有利地补充该设备并且支持资源的有效利用。
总的看来有利的是，优选地在存在至少一个被包含在多于一组中的数据通道的情况下，第一接口装置和第二接口装置被这样构建，使得空间复用、特别是数据通道的线路复用、和时间复用的组合作为复用方法被实现。
有利地，用于提供第一时钟信号的装置是这样的，使得第一接口装置和第二接口装置基于第一时钟信号被定时，其中第一接口装置和/或第二接口装置的至少一部分优选地具有用于产生内部第二时钟信号的装置，该装置被这样构建，使得相应的第二时钟信号作为第一时钟信号和某一因子的函数而得出，并且该产生装置被这样地构建，使得第二时钟信号由第一时钟信号与N/M形式的因子的相乘得出，其中N和M是自然数集合中的数。
这能够实现基本时钟的提供，该基本时钟保证参与的实体的时间同步性并且因此保证传输帧的同步性，该同步性对于顺利的通信来说是绝对必要的，其中基于该基本时钟的内部时钟通过以下方式来提高系统的灵活性，即需要与基本时钟不同的时钟的实体可以毫无问题地在本发明接口设备上运行。
附图说明
本发明的其它的优点和细节借助在图1和图2中示出的示图来说明。其中：
图1示出了本发明接口设备的一个实施例，
图2示出了针对一个实施例而得出的传输帧。
具体实施方式
图1示出了一个接口设备RF/BB-BUS作为一种可能的实施例。可以清楚地看到一条数据总线BUS的并行可用的数据通道0...5，基带控制装置(基带IC)DB-IC可以通过第一接口装置ES1连接到这些数据通道上。根据该实例，基带控制装置应被理解为具有调制解调器功能的模块，该模块被附加地集成在集成电路中或者被设置为独立的集成电路。根据该实例，仅仅设置有一个基带控制装置。但是，本发明设备也可以与两个或更多个基带控制装置相连接，其中为此分别需要一个第一接口装置ES1。
此外可以清楚地看到第二接口装置ZS1...ZS5，这些第二接口装置经由高频IC(高频模块)RF-IC1...RFIC5与无线电发射/无线电接收装置RF-FRONT相连接，并且这些第二接口装置分别与数据总线BUS相连接，其中无线电发射/无线电接收装置应被理解为RF收发器模块，该RF收发器模块例如包含模拟信号处理级、A/D转换以及在该实施例中分别包含第二接口装置ZS1...ZS5。
通过总线RF/BB-BUS，在基带控制装置DB-IC和高频模块RF-IC之间交换发射/接收数据以及为此所必需的地址信息和总线配置数据。发射/接收数据可以根据接口装置ES1、ZS1...ZS5的实施形式以多种合适的数据格式传输：
●作为复数基带信号的时间离散的数字采样值，即作为I和Q分量，
●作为实数中频信号的时间离散的采样值，或者
●作为在相应的高频模块RF-IC中已经被应用的其它第一数字信号处理步骤的结果、例如作为所使用的调制方法的符号值。
根据所示出的实施例，假设传输I/Q分量。
为此，根据本发明，两个分量I和Q通常以交织的时间复用形式在数据通道0...5上被传输。在下行方向(Downstream)和上行方向(Upstream)上传输数据时类似地进行处理。
为此，数据通道的整个带宽不总是必要的，而是根据无线电标准或者高频IC RF-IC1...RFIC5之一所介入的应用，在一些情况下只需要数据总线BUS的各个通道0...5的一部分或者只需要在数据总线BUS上最大可使用的数据率的一部分。通道0...5为此被结合为组GR1...GR5，这些组包含从一个通道直至最大所有通道0...5的子集，并且此外逐组地分别在可配置的时隙期间彼此独立地仅仅以相应的组G1...G5中所必需的数据率来运行。
根据该实施例，第一高频IC RF-IC1是作为具有第二接口装置ZS1的集成电路来构建的，其中该第二接口装置支持至多六个独立的并行数据通道0...5，并且支持至少65MHz的最大数据传输时钟。该接口装置的这些特征通过类型名称L6F65来缩写。所提及的第一高频IC被连接到由数据总线BUS的所有数据通道0...5构成的第一组GR1上，因为为了在“无线局域网”(WLAN)的范围内实现数据传输，需要具有例如最高350Mb/s的数据率的高带宽的连接。
根据该实例，第二接口装置ZS1...ZS5被集成在相应的高频模块RF-IC1...RF-IC5中。替代地，这些第二接口装置也可以被设置作为独立的模块。同样的内容适用于第一接口装置ES1。
根据该实施例，第二高频IC RF-IC2被实施为具有类型为L3F65的另一第二接口装置ZS2的集成电路，该另一第二接口装置被连接到具有数据总线BUS的通道2、3和4、即仅仅三个通道的第二组GR2上。第二高频IC RF-IC2在宽带移动无线电通信(“宽带蜂窝”)的范围内运行并且需要例如最高190Mb/s的数据率。在此只具有类型为L3F65的第二接口装置ZS2、即至少允许3*65MHz的最大数据传输时钟的该第二高频IC只在那儿分配给它的时隙期间通过数据通道2、3和4进行通信。
此外设置有第三高频IC RF-IC3，用于提供“数字音频广播”(DAB)业务(无线电广播业务)，该业务通过数据总线BUS的两个通道0和1相连接，其中这两个通道形成第三组GR3。因为只需要最高100Mb/s的数据率，所以该第三高频IC RF-IC3充分地配备有类型为L2F52的第二接口装置ZS3。由此在本发明接口设备RF/BB-BUS中该RF-IC的第二接口装置ZS3在参数、即数据通道0...5的数目和所支持的数据率方面的设计独立于其余的高频RF-IC以及终端的整体结构的设计。
针对窄带应用，设置有第四高频IC RF-IC4和第五高频IC RF-IC5，它们为了该目的两者都配备有类型为L1F26的第二接口装置ZS4、ZS5，因为25MHz的数据时钟率分别足够了。根据该实施例，第四高频IC RF-IC4作为用于提供窄带移动无线电应用的控制装置而得到应用，而第五高频IC RF-IC5被用于实现“无线个人域网”(WPAN)，其中WPAN通常是较小的、也被称为微微(Pico)网的窄带的、特别是自组织(ad hoc)网络，如例如可以通过提供短距离无线电标准的设备来产生那样。
基于窄带性，为了连接到数据总线BUS上，通道1被分配给第四高频IC RF-IC4并且通道0被分配给第五高频IC RF-IC5，其中通过通道1来实现第四组GR4并且通过通道0来实现第五组GR5。
数字基带IC DB-IC与所有数据通道0...5相连接并且支持由所设置的多连接运行情况导出的最大总线数据率。在该实施例中，类型为L6F65，因此可以或者RF-IC1单独地或者例如RF-IC2与RF-IC3同时地或者替代于此RF-IC4和RF-IC5运行。
此外，为高频IC RF-IC1...RF-IC5以及数字基带IC DB-IC供给共同的时钟CLOCK，其中时钟频率为13MHz。该共同的基本时钟允许各个实体之间的数据交换的同步。
该同步尤其是用于在数据总线BUS上实现线路和/或时间复用，其中该数据总线提供被分配给相应实体的用于数据交换的通道。
本发明设备的特征在于，它是可以自由配置的。在此情况下“可配置”意味着，所述高频IC RF-IC1...RF-IC5中的一个或多个任意的高频IC可以根据对数据交换的需求与基带IC DB-IC接通。因为高频IC RF-IC1...RF-IC5根据该实施例被分配给不同的通信标准，所以变得清楚的是，用于无线电通信终端设备中的本发明接口设备提供高度模块性。配备有该设备的无线电通信终端设备可以因此灵活地对位于其无线电覆盖区内的根据其它无线电通信标准运行的其它无线电通信终端设备作出反应，并且首先与它们进行通信。
特别是通过所使用模块的接口装置的根据本发明的构造来实现，每个模块只需配备有对于其所支持的通信标准而言实际所需数目的数据通道端口。在运行期间，使有效的数据通道的数目以及在不同组中分别所使用的数据时钟率与对运行情况的实际要求相匹配并且由此有效地减少功率消耗。
通过所规定的复用方法，无线电通信终端设备甚至能够准并行地、即几乎同时与多个位于其无线电覆盖范围内的、根据不同标准运行的无线电通信终端设备交换数据，其中该无线电通信终端设备可以与对数据构型的要求相匹配。由此能够实现高度灵活的多连接能力。
在此情况下可以从无线电通信终端设备的用户方面或者从网络运营商方面进行应与哪些设备进行通信的选择。还可设想的是，预选已经由制造商预先给定。
在图2中示出了如何可以实现这种灵活的、准并行的、具有根据不同标准组织的数据的数据交换。
图2中的图示出了一个传输帧，如针对该类型的运行所显示出的那样。可以看出的是，在第一传输帧FRAME N期间，在通道0上发生用于WPAN应用的数据交换和根据DAB的数据交换。为此需要复用，该复用的特征在于，帧FRAME N被划分为第一子帧SUBFRAMB1和第二子帧SUBFRAME2，其中在第一子帧SUBFRAME1中传输WPAN数据并且在第二子帧SUBFRAME2中传输DAB数据。此外，在第二子帧SUBFRAME2期间，数据总线BUS的通道1也被占用，因为为了DAB数据传输要求更高的数据率。因为在第一子帧SUBFRAME1期间通道1基于低数据率而可供WPAN传输使用，所以它被用于传输控制数据以便对第四高频ICRF-IC4的第二接口装置ZS4进行重新配置。此外，可以看出的是，13MHz的基本时钟CLOCK为了WPAN应用而在内部被倍增。
在此，在执行用于运行接口设备的本发明方法的情况下通过基带IC DB-IC来实现对这些资源的分配的控制。
与此相对，通道2...4在整个第一传输帧FRAME N的持续时间内都可供需要更高数据率的UMTS数据传输使用。利用基本时钟CLOCK的五倍对UMTS传输进行定时。
根据所示的实施例，第六通道5在第一传输帧FRAME N的持续时间内未被使用。
在这样的情形下可以这样设想在第一传输帧中交换不同标准的数据，在该情形中例如执行该数据交换的无线电通信终端设备在其已在UMTS移动无线电网络中注册时允许其用户通过蓝牙耳机(＝WPAN微微网)收听DAB传输。
在该示例性的情形中，现在此外还希望进行WLAN数据传输。为了这个目的，可以通过以下方式利用上述的重新配置，即在较早的时刻已经将所连接的接口装置ES1、ZS1...ZS5编程为在传输帧FRAME N+1开始时转接。在此情况下，在第一传输帧FRAME N之后的第二传输帧FRAME N+1仅保留用于WLAN传输。因为WLAN传输需要非常高的带宽，所以通道0...5在第二传输帧FRAME N+1的整个持续时间内都在基本时钟的五倍值的情况下被使用。
为了实现这种重新配置并且还实现对接口设备RF/BB-BUS的实体RF-IC1...RF-IC5、DB-IC的其它控制，有利地在初始化阶段期间为实体RF-IC1...RF-IC5、DB-IC分配对于数据传输或者总线配置来说明确的、在总线上所传输的数据本身内可以使用的地址，其中该分配一般通过基带IC DB-IC或者第一接口装置ES1来进行。
在该实施例中，各个高频IC RF-IC(模块)的寻址以及数据传输格式的配置通过根据本发明的总线接口RF/BB-BUS进行。通过该本发明方法节省否则普遍的、一般被称为“片选”的线路。此外由此实现根据任务的灵活性，而无需单独的配置总线。
替代地，本发明设备也可以在已经使用了独立的串行总线、通常用于控制命令的SPI或者I2C总线的终端或者结构中实现。于是，作为替代方法，还根据本发明规定使用该现有的基础结构来配置本发明设备。

Claims (12)

1.用于运行数字接口设备的方法，其中该数字接口设备用于在通信终端设备的基带中的至少一个数字控制装置和所述通信终端设备的至少一个数字无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)之间交换数据，该方法具有以下特征：
a)基带控制装置(DB-IC)通过第一接口装置连接到第一数目的并行可用的用于数据交换的数据通道上，
b)每个无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)通过各一个第二接口装置分别连接到所述并行可用的用于数据交换的数据通道(0...5)的至少一部分上，使得一组数据通道(0...5)被分配给每个第二接口装置(ZS1...ZS5)，
c)所述第一接口装置(ES1)和第二接口装置(ZS1...ZS5)在存在至少两个数据通道组(GR1...GR5)时借助复用方法在被包含在所述数据通道组(GR1...GR5)中的数据通道(0...5)上实现同时的数据传输，
d)根据协议控制所述无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)，使得
-在初始化阶段中，特别是在接通供电电压时，所述无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)的每个第二接口装置(ZS1...ZS5)一直侦听其所连接的所有数据通道(0...5)，直到其检测到分配给其的明确的标识信息，
-与所述标识信息一起传输标识所述无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)的地址信息，其中该地址信息通过第一接口装置(ES1)分配给所述无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)，
-在初始化阶段期间在地址的分配之后，所述无线电发射/无线电接收装置(RF-FRONT)在至少一个功能方面通过第一接口控制装置来控制。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，作为复用方法，执行所述数据通道(0...5)的空间复用。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，作为复用方法，在所述数据通道(0...5)上执行时间复用。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，在存在至少一个被包含在多于一个数据通道组(GR1...GR5)中的数据通道(0...5)时，作为复用方法，执行所述数据通道(0...5)的空间复用和时间复用的组合。
5.根据权利要求2或4的方法，其特征在于，所述空间复用是线路复用。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，为所述第一接口装置(ES1)和第二接口装置(ZS1...ZS5)提供第一时钟信号(CLOCK)，并且基于所述第一时钟信号(CLOCK)对所述第一接口装置(ES1)和第二接口装置(ZS1...ZS5)进行定时。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述第一接口装置(ES1)和/或所述第二接口装置(ZS1...ZS5)的至少一部分产生内部的、作为所述第一时钟信号(CLOCK)和某一因子的函数的第二时钟信号。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，为了产生所述第二时钟信号(CLOCK)，使所述第一时钟信号与N/M形式的因子相乘，其中N和M是自然数集合中的数。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述第一时钟信号是可变的。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于，权利要求8中的因子是可变的。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，关于所述第一时钟信号和/或因子的变化的信息通过数据总线BUS来传输。
12.根据权利要求6的方法，其特征在于，使用所述第一时钟信号(CLOCK)，使得时间同步地运行在运行时刻所使用的数据通道组(GR1...GR5)。
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