DE10052719A1 - Filter für elektromagnetisch übertragene Signale - Google Patents

Abstract

Ein Filter für elektromagnetisch übertragene Signale, insbesondere für Signale an Mobiltelefone und dergleichen verbrauchergenutzte Endgeräte, wobei der Filter eine Hemmung störender Einflüsse gegenüber Daten enthaltenden Signale bewirkt, wird so ausgebildet, daß der Filter hinsichtlich seiner hemmenden Einflüsse an verschiedene Übertragungsparameter anpaßbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter für elektromagnetisch ü­ bertragene Signale, insbesondere für Signale an Mobiltelefone und dergleichen verbrauchergenutzte Endgeräte, nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 sowie ein Telekommunikationsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Bei Mobiltelefonen und ähnlichen tragbaren Telekommunikati­ onsgeräten, beispielsweise auch solchen, die zur Übertragung von e-mails oder sonstigen mittels des Internets zu übertra­ genden Daten, von Telefaxen oder anderen Sprach-, Text-, Bild- oder sonstigen Daten genutzt werden, ist es wünschens­ wert, diese Geräte an verschiedene Übertragungsstandards an­ passen zu können, um beispielsweise GSM-fähige Geräte auch außerhalb des GSM(Global System for mobile communication)- Standards, verwenden zu können, was gerade bei mobilen Tele­ kommunikationsgeräten den Einsatzbereich erheblich erweitert. Hierzu ist bekannt, etwa in sog. Dual-band-Handies, zwei vollständige Sende- und Empfangseinheiten vorzusehen, die in dem jeweiligen Standard wirksam sind. Dadurch sind Gewicht und Ausmaße derartiger Geräte erhöht. Auch die Fertigungskos­ ten sind erheblich. Eine Ausstattung von Geräten für mehr als zwei Standards ist in der Regel zu aufwendig, um für solche Geräte noch Marktchancen zu eröffnen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Verwendbarkeit von insbesondere mobilen Telekommunikationsgeräten zu verbes­ sern.

Die Erfindung löst dieses Problem durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Telekommunikations­ gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Hinsichtlich vor­ teilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unter­ ansprüche 2 bis 13 verwiesen.

Mit der erfindungsgemäßen Anpaßbarkeit der Filter an ver­ schiedene Übertragungsstandards ist der Einbau mehrerer unab­ hängig voneinander und in Abhängigkeit des jeweils aktiven Standards wirksamer Filter entbehrlich. Statt dessen kann ein Filter oder eine Filtergruppe für mehrere, bevorzugt für alle Übertragungsstandards Verwendung finden. Dadurch sind Ge­ wicht, Ausmaße und Herstellungskosten gesenkt. Dabei kann auch innerhalb eines Übertragungsstandards je nach Einfall­ stärke die Filtercharakteristik automatisiert veränderbar sein. Insbesondere ist es nicht erforderlich, daß in allen Übertragungsstandards und bei jedweder Empfangsqualität die gleichen umfangreichen Filterungen vorgenommen werden. Etwa ein Unterdrücken von Störungen in Nachbarkanälen oder ein Dämpfen eines Blockings von in weitab liegenden Frequenzbe­ reichen auftretenden Störungen kann im Einzelfall erforder­ lich sein und muß nicht ständig auch bei guter Übertragungs­ qualität ausgeführt werden. Durch die Anpaßbarkeit der Filter sind diese auch an verschiedene Übertragungsqualitäten anpaß­ bar.

Wenn vorteilhaft der oder die Filter automatisch auf den je­ weiligen Übertragungsstandard anpaßbar ist oder sind, muß diese Anpassung nicht durch einen Benutzer vorgenommen wer­ den. Eine Fehlbedienung durch falsche Filteranpassung, etwa durch Verschieben einer Filtermittenfrequenz in die falsche Richtung, ist dann ausgeschlossen. Zudem sind Bedienelemente für die Filteranpassung vollständig entbehrlich, wodurch die Herstellungskosten gering gehalten werden können.

Zur Anpassung des Filters kann beispielsweise die Bitfehler­ rate dienen, die ansteigt, wenn die Filteranpassung nicht op­ timal ist. Dabei können sowohl vollständige Filterprogramme für die verschiedenen Standards eingespeichert sein als auch eine laufende Feinabstimmung und Nachführung sowie Auswahl der Filtercharakteristika vorgenommen werden. Auch das Sig­ nal-Rausch-Verhältnis kann zur Steuerung der Filtercharakteristika herangezogen werden, insbesondere auch dann, wenn ei­ ne rein analoge Übertragung stattfindet, wie etwa bei dem in den USA verbreiteten AMPS (analog mobile phone standard).

Alternativ oder beispielsweise auch nur für eine Grobeinstel­ lung ist auch möglich, im jeweiligen Standard ein ausge­ strahltes Signal als Steuersignal zur Auswahl von jeweils günstigen Filterparametern zu nutzen.

Bei Beeinflussung der den Filterdurchgangsbereich beschrei­ benden Funktion kann eine beliebige Anpassung des Filters an verschiedene Anforderungen vorgenommen werden. Es muß weder die Durchgangsbreite noch die Symmetrie des Durchgangsbe­ reichs in den verschiedenen Standards erhalten bleiben, son­ dern kann jeweils wechselnden Anforderungen angepaßt werden. Auch innerhalb eines Übertragungsstandards kann der Koeffi­ zientensatz der Funktion an schwankende Qualitäten angepaßt werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfin­ dung ergeben sich aus einem in der Zeichnung schematisch dar­ gestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Endgeräts einer Telekommunikationsanlage mit einer Steuerung zur Filteranpassung,

Fig. 2 eine Darstellung von den Durchgangsbereich charak­ terisierenden Funktionen, angepaßt durch verschie­ dene Koeffizientensätze, aufgetragen über die Fre­ quenz,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines mittels Variation des Plattenabstands durchstimmbaren Kondensators,

Fig. 4 verschiedene Schaltungen zur Realisierung der Fil­ teranpassung.

Das von einem Filter 1 zu verarbeitende Signal 3 ist ein von einem Sender 2 ausgestrahlte Funksignal 3, etwa ein hochfre­ quentes Signal. Es ist von einer Antenne 4 eines Telekommuni­ kationsgerätes 5 empfangbar.

Bei einem Signal 3 beispielsweise im GSM-Standard liegt die Funkfrequenz im 900-MHz-Bereich. Eine Kanalbreite beträgt 200 kHz. Der Signalempfang (Downlink) eines Telekommunikationsge­ räts 5 liegt dann im Frequenzbereich von 935 MHz bis 960 MHz.

Der Filter 1 ist durch eine mathematische Funktion 9 charak­ terisiert, die zu den Seiten hin abfallende Flanken 10, 11 aufweist und einen einer Filtermittenfrequenz 6 zugeordneten Durchlaßbereich aufweist.

Bei Wechsel des aktuell wirksamen Übertragungsstandards ist beispielsweise die Sendefrequenz verschoben. Entsprechend ist zur Teilnahme an dem aktuellen Standard die Filtermittenfre­ quenz 6 nachzuführen. Die Information über die Verschiebung der Filtermittenfrequenz 6 wird dabei über die unten noch nä­ her angeführten Maßnahmen (Auswertung der Bitfehlerrate, des Signal-Rausch-Verhältnisses o. ä.) durchgeführt.

Filter 1 können zur Signalaufbereitung und Abhilfe gegen Stö­ rungen in benachbarten Kanälen (Nachbarkanalunterdrückung) Störsignale unterdrücken. Auch ein Dämpfen von bei weit ent­ fernt liegenden Frequenzen auftretenden Störungen (Blocking) ist mittels des oder der Filter 1 möglich. Dieses wird etwa dann erforderlich, wenn Störsignale mit Radio- oder TV- Frequenzen, beispielsweise in der Nähe von entsprechenden Sendeanlagen, einen zu starken Einfluß ausüben. Ebenso können Dämpfungspole gezielt bei stark einfallenden Störfrequenzen eingesetzt werden, um nur diese jeweilige Frequenz auszublen­ den.

Der Filter 1 läßt sich in seiner Charakteristik beispielswei­ se durch ein Tschebyscheff-Polynom 9 beschreiben, dessen Ko­ effizientensätze zur Anpassung an die verschiedenen empfange­ nen Signale 3 automatisiert veränderbar sind. Durch die Ver­ änderung der Koeffizientensätze sind sowohl die Symmetrie des Filters (Abfall der Flanken 10, 11 zu von der Mittenfrequenz 6 steigenden bzw. fallenden Frequenzen) als auch die Band­ breite des Durchlaßbereiches und die Lage 6 des Durchlaßbe­ reiches (Filtermittenfrequenz) durchstimmbar.

Zur hardwareseitigen Verwirklichung der Anpaßbarkeit dient eine Steuereinheit 7, die ein Steuersignal zur Anpassung des oder der Filter 1 ausgibt. Die Steuereinheit 7 kann ihrer­ seits beispielsweise die Bitfehlerrate, das Signal-Rausch- Verhältnis, den Signal-Störabstand oder ähnliche die Qualität der Verbindung wiedergebende Parameter abfragen und somit die Qualität der aktuell wirksamen Filterung ermitteln und bei nicht optimaler Qualität ein Durchscannen beispielsweise der Filtermittenfrequenz 6 oder anderer relevanter Filterparame­ ter bewirken. Um die genannten Parameter für die Qualität der Verbindung zu ermitteln, enthält das Steuergerät 7 etwa einen Multiplexer, der in zeitlich getakteten Abständen die Parame­ ter abfragt und miteinander vergleicht. Bei einer Verschlech­ terung wird die Anpassung der Filter 1 vorgenommen. Die Fil­ terparameter werden vorzugsweise nacheinander einzeln opti­ miert, um eine Überlagerung von einander beeinflussenden Än­ derungen kontrolliert durchführen zu können. Mit der oben ge­ nannten Eingangsgröße ist ein Regelkreis geschaffen, da je nach Nachführung des Filters 1 die Eingangsgröße (Bitfehler­ rate, Signal-Rauschverhältnis o. ä.) eine entsprechende Ände­ rung zeigen wird, von der die weitere Filteranpassung ab­ hängt. Auch ist es möglich, die Steuereinheit 7 von einem ausgesandten Signal innerhalb des Funksignals 3 zu steuern. Ein derartiges Signal kann beispielsweise die Filtermittenfrequenz 6 vorgeben oder regional je nach Intensität von Störquellen eine Filteranpassung auch innerhalb eines nicht wechselnden Übertragungsstandards vorgeben.

In jedem Fall gibt die Steuereinheit 7 die Anpassung des Fil­ ters 1 vor, so daß diese Anpassung automatisiert und in Ab­ hängigkeit einer jeweiligen Übertragung erfolgt. Ein Benutzer braucht hierbei nicht einzugreifen. Eine zeitlich getaktete Abfrage beispielsweise der Bitfehlerrate oder eines anderen als Maß für die Empfangsqualität dienenden Parameters und ei­ ne entsprechende Nachstellung des Filters 1, wenn die Quali­ tät unterhalb eines Sollwerts ermittelt wird, sichert eine gleichbleibende Qualität der Signalübertragung zum Telekommu­ nikationsgerät 5. Dabei wird in Abhängigkeit der Qualität die Steuereinheit 7 auch innerhalb eines Übertragungsstandards aktiviert, wodurch der oder die Filter 1 auch während des Be­ triebes innerhalb eines nicht wechselnden Übertragungsstan­ dards anpaßbar sind. Es werden besonders vorteilhaft dabei immer nur die Filterfunktionen aktiviert, die gerade erfor­ derlich sind. Ein in der Regel nicht auftretendes Blocking braucht daher im Normalbetrieb nicht berücksichtigt zu wer­ den, und ein Dämpfungspol muß nur aktiviert werden, wenn die Steuereinheit 7 ein entsprechendes Signal an die Filter 1 aussendet, beispielsweise in der Nähe von Radiosendern. Glei­ ches gilt beispielsweise auch für die Nachbarkanalunterdrü­ ckung.

Der Filter 1 umfaßt zumindest einen, in der Regel mehrere, durchstimmbare Schwingkreise 8. Dadurch kann etwa die Filter­ mittenfrequenz 6 verschoben werden, ohne den Installations­ aufwand zu vergrößern. Hierfür sind etwa Kondensatoren 12 mit variablem Plattenabstand (Fig. 3) oder mit wechselnden Kapa­ zitäten je nach Zustand eines Dielektrikums bekannt. Über die durchstimmbaren Schwingkreise 8 sind weiterhin die Koeffi­ zientensätze des Filters 1 veränderbar und damit der oder die Filter 1 an veränderte Empfangsbedingungen anpaßbar. Es kann neben dem Durchstimmen von einem oder mehreren Schwingkreisen 8 auch vorgesehen sein, je nach Bedarf weitere Schwingkreise 8 zu- oder abzuschalten, etwa um Resonanzen aufzubauen.

In Fig. 4 sind verschiedene Realisierungen für Filterschal­ tungen 1 dargestellt. Daran wird deutlich, daß durchstimmbare Kondensatoren 12 sowohl in Parallel- als auch in Reihenschal­ tung in unterschiedlich ausgebildeten Schwingkreisen 8 vorge­ sehen sein können. Je komplexer die Filterstruktur ist, desto mehr Anpassungen sind möglich. Andererseits steigen mit zu­ nehmender Filterqualität die Herstellungskosten.

Die hardwareseitige Ausgestaltung von Filtern 1 ist daher ab­ hängig von mehreren Faktoren, unter anderem den Platzverhält­ nissen im Telekommunikationsgerät, von Sende- und Empfangs­ leistung, von dem Umfang der gewünschten Anpassungsfähigkeit, den Herstellungskosten u. s. w.. Es stehen Filter 1 mit durch­ stimmbaren Schwingkreisen 8 auch als integrierte Schaltkreise zur Verfügung, um diese besonders raumsparend einsetzen zu können.

Das Telekommunikationsgerät 5 kann ein reines Mobiltelefon sein oder zusätzlich oder alternativ Datenübertragung belie­ biger Art ermöglichen, insbesondere Datenaustausch mit dem Internet oder in lokalen Netzen.

Unabhängig von der Art des Datenaustausches, sind jeweils nur die Filtercharakteristika wirksam, die gerade gleichzeitig benötigt werden, nicht mehr wie bisher alle zur Verfügung stehenden Filtermöglichkeiten.

Mit der Erfindung ergibt sich eine hohe Großsignalfestigkeit der analogen Baugruppen (Stromverbrauch, Kosten der Komponen­ ten).

Claims (14)

1. Filter (1) für elektromagnetisch übertragene Signale (3), insbesondere für Signale an Mobiltelefone (5) und der­ gleichen verbrauchergenutzte Endgeräte, wobei der Filter (1) eine Hemmung störender Einflüssen gegenüber Daten enthalten­ den Signalen (3) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (1) hinsichtlich seiner hemmenden Einflüsse an verschiedene Übertragungsparameter anpaßbar ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anpassung automatisiert steuerbar ist.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß als Eingangsgröße für die Steuerung der Anpassung des Filters (1) die Bitfehlerrate oder das Signal-Rausch- Verhältnis verwendbar ist.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung der Anpassung des Filters (1) ein von einem Sender (2) ausgesandtes und dem je­ weiligen Übertragungsstandard zugehöriges Signal verwendbar ist.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermittenfrequenz (6) in An­ passung an verschiedene Übertragungsfrequenzen anpaßbar ver­ schieblich ist.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Dämpfungspol(e) des Filters anpaßbar verschieblich ist oder sind.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Filterdurchgangsbereich be­ schreibende Funktion (9) anpaßbar ist.

8. Filter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite und/oder Flankensteigung der den Durch­ gangsbereich des Filters (1) beschreibenden Funktion (9) an­ paßbar ist.

9. Filter nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Symmetrie der den Durchgangsbe­ reich des Filters beschreibenden Funktion (9) anpaßbar ist.

10. Filter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Filters (1) an­ paßbar ist.

11. Filter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Koeffizientensätze ei­ ner den Durchgangsbereich des Filters (1) beschreibenden Funktion (9) in Anpassung an verschiedene Übertragungsstan­ dards implementierbar sind.

12. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (1) zumindest einen durchstimmbaren Schwingkreis (8) umfaßt.

13. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (1) zumindest einen wahlweise zuschaltbaren Schwingkreis (8) umfaßt.

14. Mobilkommunikationsgerät (5), insbesondere Mobiltelefon mit oder ohne Internetzugangsfähigkeit, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Mobilkommunikationsgerät (5) einen oder mehrere Filter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 enthält.