DE102004008920B4

DE102004008920B4 - Sende- und Empfangsanordnung für TD-SCDMA-Mobilfunkgeräte undTD-SCDMA-Mobilfunkgerät und entsprechendes Übertragungsverfahren

Info

Publication number: DE102004008920B4
Application number: DE102004008920A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Wenzel; Berndt Pilgram; Robert Denk
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: US20050207362A1; DE102004008920A1; US7656828B2

Abstract

Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte, mit einem Basisbandbauteil (100) und einem Hochfrequenzbauteil (300), die über eine Schnittstelle (200) zum Austausch von Nutzdaten in Sende- und Empfangsrichtung in Verbindung stehen, wobei die Schnittstelle (200) eine bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betreibbare Datenverbindung (202) zum Übertragen von zu sendenden digitalen Nutzdaten vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und zum Übertragen von empfangenen, im Hochfrequenzbauteil (300) ins Basisband umgesetzten und digitalisierten Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) aufweist, wobei die Schnittstelle (200) eine bidirektionale Worttaktleitung zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte mit einem Basisbandbauteil und einem Hochfrequenzbauteil, die über eine Schnittstelle zum Austausch von Nutzdaten in Sende- und Empfangsrichtung in Verbindung stehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Übertragen von Nutzdaten zwischen dem Basisbandbauteil und dem Hochfrequenzbauteil eines derartig aufgebauten Funkgeräts. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine auf dem TD-SCDMA-Standard basierende Funkübertragung.
Innerhalb von Sende- und Empfangsanordnungen in Mobilstationen werden Modulatoren und Demodulatoren eingesetzt, welche die zu sendenden Daten auf eine hochfrequente Trägerschwingung gemäß standardisierter Modulations- und Demodulationsverfahren modulieren bzw. für den Empfang demodulieren. Einer dieser Mobilfunkstandards ist durch den TD-SCDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)-Standard gegeben.
Vereinfachend lässt sich das TD-SCDMA-Verfahren als eine Kombination des GSM(Global System for Mobile Communications)-Verfahrens und des CDMA(Code Division Multiple Access)-Verfahrens beschreiben. Genauso wie beim GSM-Verfahren ist beim TD-SCDMA-Verfahren die Übertragungszeit in Zeitschlitze unterteilt. Darüber hinaus werden die zu von einem Sender zu sendenden Daten im Sinne eines Codemultiplex-Verfahrens mit orthogonalen Codewörtern codiert, wobei das TD-SCDMA-Verfahren durch eine Chiprate von 1,28 MHz charakterisiert ist. Durch die orthogonale Spreizcodierung wird es mehreren Benutzern ermöglicht, gleichzeitig auf der gleichen Frequenz zu senden bzw. zu empfangen.
Das Senden und Empfangen von Signalen durch einen Teilnehmer erfolgt beim TD-SCDMA-Verfahren nicht gleichzeitig, vielmehr sendet und empfängt ein Teilnehmer während unterschiedlicher Zeitschlitze, Dieses sogenannte Halbduplex-Verfahren hat zum Vorteil, dass die Sende- und Empfangsanordnungen weniger aufwändig ausgestaltet sein müssen. Ein weiterer Vorteil des TD-SCDMA-Verfahren ist darin begründet, dass die Datenraten für die beiden Übertragungsrichtungen nicht symmetrisch sein müssen.
Weitere Informationen zum TD-SCDMA-Standard finden sich in der TD-SCDMA-Spezifikation „China Wireless Telecommunication Standard (CWTS); 3G digital cellular telecommunications system; TD-SCDMA System for Mobile (TSM); Radio transmission and reception (Release 3)”, CWTS TSM 05.05 V.3.0.0 (2002-08).
In der Regel bestehen Modulatoren und Demodulatoren in Sende- und Empfangsanordnungen von Mobilstationen aus einem Basisbandbauteil und einem Hochfrequenzbauteil. Das Basisbandbauteil erzeugt beim Sendevorgang aus den zu übertragenden Daten mit Hilfe digitaler Signalverarbeitung ein standardkonformes, meist komplexwertiges Signal, welches vom Hochfrequenzbauteil in eine hochfrequente Lage verschoben und als reellwertiges Signal nach geeigneter Verstärkung über die Antenne abgestrahlt wird. Entsprechend werden beim Empfangsvorgang die empfangenen Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil in ein komplexwertiges Signal demoduliert. Anschließend werden die empfangenen Daten im Basisbandbauteil weiterverarbeitet.
Aufgrund unterschiedlicher physikalischer Anforderungen an die Basisband- und Hochfrequenzbauteile werden diese Funktionseinheiten meistens in separaten integrierten Schaltkreisen mit unterschiedlichen Herstellungstechnologien realisiert. In Senderichtung muss das modulierte Basisbandsignal in geeigneter Form an das Hochfrequenzbauteil übergeben werden. In Empfangsrichtung muss das demodulierte Hochfrequenzsignal in geeigneter Form an das Basisbandbauteil übergeben werden. Hierfür ist zwischen Basisbandbauteil und Hochfrequenzbauteil eine geeignete Schnittstelle vorzusehen.
Die Übertragung zwischen Basisband- und Hochfrequenzbauteil erfolgt dabei üblicherweise in analoger Form. Dies hat jedoch den Nachteil, dass auch analoge Bauteile sowohl im Basisbandbauteil als auch im Hochfrequenzbauteil notwendig sind, was z. B. im Hinblick auf fortgeschrittene digitale Halbleiter-Technologien von Nachteil ist.
In herkömmlichen auf dem TD-SCDMA-Standard basierenden Mobilstationen wird ein komplexwertiges, analoges Signal, repräsentiert durch Real- und Imaginärteil, in einem Hybrid-Basisbandbaustein (Mixed-Signal-Baustein), der sowohl digitale als auch analoge Schaltungskomponenten umfasst, erzeugt und um eine möglichst hohe Signalübertragungsqualität zu erreichen, in Form differentieller analoger Signale an die Hochfrequenzbaugruppe übertragen bzw. von der Hochfrequenzbaugruppe empfangen. Insbesondere die Schaltungsteile, die zur Erzeugung und Übertragung der differentiellen Signale notwendig sind, beanspruchen einen signifikanten Teil der Chipfläche und werden für die eigentliche Signalverarbeitung nicht benötigt. Aufgrund der analogen Übertragung ist die Schnittstelle außerdem empfindlich gegenüber Einstreuungen und Rauschen und benötigt allein für die Übertragung der Nutzinformation vier analoge Leitungsverbindungen.
Zusätzlich zur Nutzinformation werden Konfigurations- und Synchronisationsinformationen über diverse analoge und digitale Steuerleitungen sowie einen seriellen Bus übertragen, was weitere Leitungen ausmacht.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 35 116 A1 ist eine konventionelle analoge Hochfrequenz-Schnittstelle für Dual-Standard Basisband-Chips in Mobilfunkgeräten beschrieben.
In der deutschen Patentschrift DE 199 18 059 C1 ist ebenfalls eine Schnittstelle zwischen einem Basisband-Bauteil und einem Hochfrequenz-Bauteil einer Sende- und Empfangsanordnung offenbart. In 2 dieser Druckschrift ist eine solche Schnittstelle, die durch die Datenverbindungen 32 bis 35 charakterisiert ist, gezeigt. Die Schnittstelle verbindet einen in ein Gehäuse 1 integrierten Transceiver mit einer integrierten Schaltung 36. Zu dem Transceiver gehört ein in 2 nicht dargestelltes Hochfrequenz-Bauteil. Die integrierte Schaltung 36 weist ein Basisband-Bauteil 39 auf. Über die Datenverbindungen 32 bis 35 können Nutzdaten zwischen dem Basisband-Bauteil 39 und dem Hochfrequenz-Bauteil ausgetauscht werden. Dabei können die Datenverbindungen 32 bis 35 bidirektional betrieben werden. Ferner kann der Transceiver im Halbduplex-Verfahren betrieben werden.
Eine weitere konventionelle analoge Hochfrequenz-Schnittstelle ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 35 116 A1 bekannt.
Die Druckschrift WO 2003/077 481 A1 offenbart eine Sende- und Empfangsanordnung mit einem Basisband-Bauteil, einem Hochfrequenz-Bauteil und einer dazwischen angeordneten Schnittstelle. Die Schnittstelle beinhaltet eine bidirektionale Datenleitung zum Übertragen von Sende- bzw. Empfangsdaten vom Basisband-Bauteil zum Hochfrequenz-Bauteil bzw. vom Hochfrequenz-Bauteil zum Basisband-Bauteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte mit einem Basisbandbauteil, einem Hochfrequenzbauteil und einer dazwischen angeordneten Schnittstelle zu schaffen, welche im Hinblick auf die vorstehend diskutierten Gesichtspunkte günstige Kosten- und Implementierungsvoraussetzungen bietet. Ferner soll ein Mobilfunkgerät geschaffen werden, welches die genannte Sende- und Empfangsanordnung umfasst. Daneben soll ein Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Basisbandbauteil und einem Hochfrequenzbauteil mit den genannten Eigenschaften angegeben werden. Insbesondere sollen die genannte Schnittstelle und das genannte Verfahren für eine Mobilfunkübertragung gemäß dem TD-SCDMA-Standard ausgelegt sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung ist für Funkgeräte, insbesondere für Mobilfunkgeräte ausgelegt und besteht aus einem Basisbandbauteil, einem Hochfrequenzbauteil sowie einer Schnittstelle, über welche das Basisband- und das Hochfrequenzbauteil sowohl in Sende- als auch in Empfangsrichtung Nutzdaten austauschen können.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, anstelle einer herkömmlichen analogen Schnittstelle eine digitale Schnittstelle für die Übertragung der Nutzdaten vorzusehen. Die erfindungsgemäße digitale Schnittstelle weist eine wesentlich höhere Störfestigkeit auf als eine gegenüber Einstreuungen empfindliche analoge Schnittstelle. Darüber hinaus entfallen die bei herkömmlichen Schnittstellen analogen Schaltungskomponenten. Ferner fördert die Erfindung eine vom Hochfrequenzbauteil unabhängige Basisbandverarbeitung im Basisbandbauteil. Ein weiterer Vorteil der digitalen Schnittstelle besteht darin, dass sich die Anforderungen an den Entwurf und das Schaltungslayout des Basisbandbauteils verringern, da das Basisbandbauteil nunmehr als rein digitale Funktionseinheit konzipierbar ist und somit mit einfacheren und billigeren Herstellungstechnologien für ausschließlich digitale Schaltungen herstellbar ist.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin, dass die Schnittstelle eine bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betriebene Datenverbindung aufweist. Über diese Datenverbindung werden sowohl zu sendende digitale Nutzdaten vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil übertragen als auch empfangene Nutzdaten, die im Hochfrequenzbauteil ins Basisband umgesetzt und digitalisiert wurden, vom Hochfrequenzbauteil zum Basisbandbauteil übertragen. Aufgrund des Betriebs der Datenverbindung im Halbduplex-Verfahren werden während einer bestimmten Zeitspanne, insbesondere während eines Zeitschlitzes, die Nutzdaten nur in eine Richtung über die Datenverbindung übertragen. Durch die bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betriebene Datenverbindung wird gegenüber herkömmlichen Sende- und Empfangsanordnung eine Datenverbindung eingespart. Darüber hinaus hat diese Maßnahme zum Vorteil, dass sich die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung in besonders bevorzugter Weise zum Einsatz in TD-SCDMA-Mobilfunksystemen eignet.
Die Schnittstelle ist vorzugsweise zur seriellen Übertragung von empfangenen und zu sendenden digitalen Nutzdaten über die, Datenverbindung ausgelegt. Dadurch wird erreicht, dass die Leitungszahl der Schnittstelle in kostengünstiger Weise gering gehalten wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Übertragung von Nutzdaten über die Datenverbindung diskontinuierlich und burst-orientiert. Dabei ist die Richtung, in welche die Nutzdaten über die Schnittstelle übertragen werden, während der Dauer eines Bursts konstant. Die Übertragungsrichtung ist davon abhängig, ob es sich um einen Sende- oder Empfangs-Burst handelt. Während der Dauer eines Sende-Bursts werden die Nutzdaten vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil übertragen, während die Übertragung der Nutzdaten im Falle eines Empfangs-Bursts in der entgegengesetzten Richtung erfolgt. Aufgrund dieser Maßnahmen wird die Zahl der zur Übertragung von Nutzdaten notwendigen Datenverbindungen minimiert. Ferner unterstützen diese Maßnahmen den Einsatz der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung in einem TD-SCDMA-Mobilfunksystem.
Grundsätzlich kann eine einzige Worttaktleitung zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung ausreichend sein. Die Schnittstelle kann jedoch eine erste und eine zweite Worttaktleitung umfassen. Die erste Worttaktleitung zeigt den Übertragungsbeginn einer Folge von Bits auf der Datenverbindung vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil an, während die zweite Worttaktleitung zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung vom Hochfrequenzbauteil zum Basisbandbauteil dient. Diese Ausgestaltung der Sende- und Empfangsanordnung erhöht die Flexibilität der Signalverarbeitung im Basisband- und im Hochfrequenzbauteil, indem z. B. unterschiedliche Wortlängen für die Übertragung von digitalen Sendedaten und die Übertragung von digitalen Empfangsdaten ermöglicht werden. Ferner tritt in vielen Sende- und Empfangsanordnungen die Situation auf, dass in die eine Richtung weniger Daten als in die andere Richtung zu übertragen sind. In diesem Fall wird durch die beschriebene Maßnahme eine Erhöhung der Datenrate ermöglicht.
Alternativ zu den ersten und zweiten Worttaktleitungen kann vorteilhafterweise erfindungsgemäß auch eine dritte bidirektionale Worttaktleitung vorgesehen sein. Die dritte Worttaktleitung dient sowohl zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil als auch zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung vom Hochfrequenzbauteil zum Basisbandbauteil. Durch diese Ausgestaltung wird gegenüber der zuvor beschriebenen Ausgestaltung eine Leitung eingespart.
Des Weiteren ist die Datenverbindung vorzugsweise differentiell ausgeführt. Durch die differentielle Ausführung der Datenverbindung können Sendedaten vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil und Empfangsdaten vom Hochfrequenzbauteil zum Basisbandbauteil störungsfreier übertragen werden, wodurch höhere Datenraten, die insbesondere für TD-SCDMA-Mobilfunksysteme erforderlich sind, erreichbar sind.
Vorzugsweise ist die Sende- und Empfangsanordnung dazu ausgelegt, Datenwörter der zu sendenden digitalen Nutzdaten, getrennt nach Real- und Imaginärteil, mit einer Rate von T_C ^–1 zu übertragen. Hierbei gibt T_C die Chipzeitdauer des der Funkübertragung zugrunde liegenden Telekommunikationsstandards an. Dadurch kann für die Schnittstelle ein Echtzeitbetrieb gewährleistet werden. Im TD-SCDMA-Standard beträgt T_C = 0,78 μs.
Die Sende- und Empfangsanordnung ist ferner vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass Datenwörter der empfangenen digitalen Nutzdaten, getrennt nach Real- und Imaginärteil und insbesondere in äquivalenter Tiefpasslage, mit einer Rate von (T_C/2)^–1 übertragen werden, wodurch ebenfalls Echtzeitanforderungen erfüllt werden können.
Grundsätzlich kann der Bittakt für die über die Datenverbindung übertragenen zu sendenden digitalen Nutzdaten bzw. empfangenen digitalen Nutzdaten aus den empfangenen digitalen Nutzdaten selber erzeugt werden. Bittaktleitungen für die Übertragung der entsprechenden Bittakte brauchen in der erfindungsgemäßen Schnittstelle also nicht vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Schnittstelle jedoch eine unidirektionale Systemtaktleitung, mittels welcher ein im Hochfrequenzbauteil erzeugter Systemtakt an das Basisbandbauteil übertragen wird. In diesem Fall kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung durch erste und zweite Taktteilermittel oder Taktvervielfachermittel. Die ersten Taktteilermittel oder Taktvervielfachermittel befinden sich im Basisbandbauteil und erzeugen den Bittakt für die zu sendenden digitalen Nutzdaten aus dem Systemtakt. In entsprechender Weise sind die zweiten Taktteilermittel oder Taktvervielfachermittel im Hochfrequenzbauteil angeordnet und erzeugen den Bittakt für die zu empfangenen digitalen Nutzdaten ebenfalls aus dem Systemtakt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Schnittstelle eine bidirektionale Datenleitung zum seriellen Übertragen von Konfigurationsdaten zwischen dem Hochfrequenzbauteil und dem Basisbandbauteil aufweist. Insbesondere weist die Schnittstelle ferner eine Bittaktleitung zum Übertragen eines Taktsignals auf. Dabei wird pro Taktperiode des Taktsignals insbesondere ein Bit über die bidirektionale Datenleitung übertragen. Eine vierte Worttaktleitung, welche die Schnittstelle insbesondere auch umfasst, dient zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der bidirektionalen Datenleitung. Eine derartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schnittstelle trägt in vorteilhafter Weise der Architektur der Basisbandverarbeitung Rechnung, da sie eine unabhängige Übertragung von Nutzdaten und Konfigurationsdaten erlaubt. Als Konfigurationsdaten werden Daten bezeichnet, die beispielsweise die Sendefrequenz, die Sendeamplitude, den Sendeleistungsverlauf, die Modulationsart, die Sender-Betriebsart und weitere Sende- und Empfangsparameter bestimmen. Dabei reicht aufgrund der bidirektionalen Datenleitung für die Konfigurationsdatenübertragung eine einzige Datenleitung aus, um sämtliche Konfigurationsdaten in beide Richtungen zwischen dem Basisbandbauteil und dem Hochfrequenzbauteil zu übertragen, wodurch die Leitungszahl der Schnittstelle gering gehalten wird.
Die Schnittstelle enthält vorzugsweise eine unidirektionale Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsleitung, über welche das Basisbandbauteil das Hochfrequenzbauteil aktivieren und/oder deaktivieren kann. Ferner können über die Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsleitung Signalflanken zur Übermittlung von zeitlichen Informationen vom Basisbandbauteil an das Hochfrequenzbauteil gesendet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das Basisbandbauteil einen Zwischenspeicher, in welchem sowohl Sende- als auch Empfangsdaten zwischengespeichert werden können. Ferner werden die vom Hochfrequenzbauteil empfangenen Nutzdaten unmittelbar nach ihrer Umsetzung ins Basisband und ihrer Digitalisierung zum Basisbandbauteil übertragen. Außerdem ist vorgesehen, dass das Hochfrequenzbauteil die zu sendenden Nutzdaten über die Datenverbindung vom Basisbandbauteil anfordert. Diese Maßnahmen haben zur Konsequenz, dass im Hochfrequenzbauteil kein Datenspeicher erforderlich ist. Daraus ergibt sich eine höhere Flexibilität bei der Wahl der Technologie des Hochfrequenzbauteils.
Das Hochfrequenzbauteil ist vorteilhafterweise Master bei der digitalen Übertragung der Nutzdaten. Dies gilt insbesondere für den Empfangsfall.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung für eine Funkübertragung gemäß dem TD-SCDMA-Standard bestimmt. Weiter oben wurden bereits mehrere Gründe angeführt, warum die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung für eine auf dem TD-SCDMA-Standard basierende Funkübertragung prädestiniert ist.
Ein erfindungsgemäßes Mobilfunkgerät ist für eine Funkübertragung gemäß dem TD-SCDMA-Standard ausgelegt, wobei die Funkübertragung entweder ausschließlich diesem Standard unterliegen kann oder wahlweise auch der GSM-Standard unterstützt wird. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Mobilfunkgerät auch mittels eines Koprozessors für den TD-SCDMA-Standard erweiterbar sein. Da in das erfindungsgemäße Mobilfunkgerät eine erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung integriert ist, weist das Mobilfunkgerät die oben genannten Vorteile auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Übertragen von Daten zwischen einem Basisbandbauteil und einem Hochfrequenzbauteil einer Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte, insbesondere für Mobilfunkgeräte. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zu sendende digitale Nutzdaten vom Basisbandbauteil zum Hochfrequenzbauteil über eine bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betriebene Datenverbindung übertragen. Über diese Datenverbindung werden auch empfangene, im Hochfrequenzbauteil ins Basisband umgesetzte und digitalisierte Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil zum Basisbandbauteil übertragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber herkömmlichen, dem gleichen Zweck dienenden Verfahren durch die gleichen Vorteile aus wie die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung in Form eines Blockschaltbilds;
2 eine schematische Darstellung einer Multimode-Mobilstation in Form eines Blockschaltbilds mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung; und
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Multimode-Mobilstation in Form eines Blockschaltbilds mit einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung.
1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Sende- und Empfangsanordnung, die in einer Mobilstation eines auf dem TD-SCDMA-Standard basierenden Mobilfunknetzes implementiert ist. Die Sende- und Empfangsanordnung umfasst ein Basisbandbauteil 100, eine digitale Schnittstelle 200, ein Hochfrequenzbauteil 300, einen Leistungsverstärker 400 und eine Antenne 500. Das Basisbandbauteil 100 ist über die digitale Schnittstelle 200 mit dem Hochfrequenzbauteil 300 verbunden. An das Hochfrequenzbauteil ist ausgangsseitig der Leistungsverstärker 400 geschaltet, welcher mit der Antenne 500 verbunden ist.
Das Basisbandbauteil 100 umfasst in üblicher Weise einen in 1 nicht dargestellten Digitalsignalprozessor zur Verarbeitung von Nutzdaten sowie einen ebenfalls in 1 nicht dargestellten Mikroprozessor, der Konfigurationsdaten verarbeitet und die Ablaufsteuerung der gesamten Sende- und Empfangsanordnung übernimmt.
Das Basisbandbauteil 100 führt eine Basisbandverarbeitung der zu sendenden wie auch der empfangenen Daten durch. Diese umfasst Signalverarbeitungsschritte auf Chip-Ebene. Signalverarbeitungsschritte auf physikalischer Ebene werden im Hochfrequenzbauteil 300 durchgeführt.
Das Basisbandbauteil 100 und das Hochfrequenzbauteil 300 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils als einzelne integrierte Schaltkreise realisiert. Die gestrichelte Linie 600 deutet die Bausteingrenze an. Der Leistungsverstarker 400 kann auch als externe Komponente ausgestaltet sein, d. h. er muss nicht auf dem Chip des Hochfrequenzbauteils 300 implementiert sein.
Die digitale Schnittstelle 200 zwischen dem Basisbandbauteil 100 und dem Hochfrequenzbauteil 300 umfasst zwei digitale Mehrleiterverbindungen. Eine erste digitale Mehrleiterverbindung, der eine Systemtaktleitung 201, eine differentielle, bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betriebene Datenleitung 202, eine Sendeworttaktleitung 203 und eine Empfangsworttaktleitung 204 zugeordnet sind, dient der Übermittlung von Nutzdaten in beide Richtungen. Die zweite digitale Mehrleiterverbindung, der eine Aktivierungs- und Deaktivierungsleitung 205, eine bidirektionale Datenleitung 206, eine Worttaktleitung 207 und eine Bittaktleitung 208 zugeordnet sind, dient in erster Linie zur Übertragung von Konfigurationsdaten vom Basisbandbauteil 100 zum Hochfrequenzbauteil 300. Darüber hinaus ermöglicht die zweite digitale Mehrleiterverbindung auch eine Datenübertragung in die Gegenrichtung.
Die zu sendenden Nutzdaten werden über die differentielle Datenleitung 202 vom Basisbandbauteil 100 zum Hochfrequenzbauteil 300 übertragen. Über die Sendeworttaktleitung 203 wird dem Hochfrequenzbauteil 300 der Sendeworttakt vom Basisbandbauteil 100 zur Verfügung gestellt. Da die Datenleitung 202 zur bidirektionalen Datenübertragung ausgelegt ist, erfolgt die Übertragung der empfangenen digitalen Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil 300 zum Basisbandbauteil 100 ebenfalls über die Datenleitung 202. Über die Empfangsworttaktleitung 204 wird dem Basisbandbauteil 100 vom Hochfrequenzbauteil 300 der Empfangsworttakt zur Verfügung gestellt. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass sowohl der Sendeworttakt als auch der Empfangsworttakt von nur einer bidirektionalen Worttaktleitung übertragen werden.
Die Übertragung der Nutzdaten über die Datenleitung 202 wird entsprechend dem TD-SCDMA-Standard im Halbduplex-Verfahren durchgeführt. Dabei erfolgt die Nutzdatenübertragung diskontinuierlich und burst-orientiert. Während der Zeitdauer, in welcher ein Empfangs-Burst von der Sende- und Empfangsanordnung empfangen wird, werden über die Datenleitung 202 ausschließlich digitale Empfangsdaten vom Hochfrequenzbauteil 300 zum Basisbandbauteil 100 übertragen. Während eines Sende-Bursts werden über die Datenleitung 202 digitale Sendedaten in entgegengesetzter Richtung übertragen.
Die empfangenen Nutzdaten werden dem Basisbandbauteil 100 unmittelbar nach dem Empfang vom Hochfrequenzbauteil 300 über die Datenleitung 202 zur Verfügung gestellt. Zu sendende Nutzdaten werden vom Hochfrequenzbauteil 300 angefordert und erst dann an das Hochfrequenzbauteil 300 über die Datenleitung 202 übermittelt. Daraus resultiert ein geringer Datenspeicherbedarf im Hochfrequenzbauteil 300, da sowohl die zu sendenden Nutzdaten als auch die empfangenen Nutzdaten im Basisbauteil 100 zwischengespeichert werden können. Zu diesem Zweck ist im Basisbandbauteil 100 ein in 1 nicht dargestellter Zwischenspeicher vorgesehen. Demgegenüber weist das Hochfrequenzbauteil 300 keinen Zwischenspeicher auf.
Um Echtzeitanforderungen zu erfüllen, werden digitale Empfangsdaten mit einer effektiven Abtastrate von mindestens der doppelten Chiprate von 2,56 MHz über die Datenleitung 202 übertragen, und digitale Sendedaten werden mit der Chiprate von 1,28 MHz übertragen.
Sämtliche Analog-Digital-Wandler bzw. Digital-Analog-Wandler der Schnittstelle 200 befinden sich im Hochfrequenzbauteil 300. Da folglich keine analogen Komponenten für den Sende- und Empfangspfad im Basisbandbauteil 100 erforderlich sind, ist das Basisbandbauteil 100 mit einfachen und kostengünstigen Herstellungstechnologien für ausschließlich digitale Schaltungen herstellbar.
Der Systemtakt wird vom Hochfrequenzbauteil 300 zum Basisbandbauteil 100 über die Systemtaktleitung 201 übertragen.
Digitale Konfigurationsdaten werden über die bidirektionale Datenleitung 206 übertragen. Die Worttaktleitung 207 und die Bittaktleitung 208 führen den Worttakt bzw. den Bittakt dem Hochfrequenzbauteil 300 vom Basisbandbauteil 100 zu.
Mittels der Aktivierungs- und Deaktivierungsleitung 205 kann das Basisbandbauteil 100 das Hochfrequenzbauteil 300 aktivieren oder deaktivieren. Des Weiteren können über die Aktivierungs- und Deaktivierungsleitung 205 zeitliche Informationen durch das Senden von Signalflanken übermittelt werden.
In 2 ist das schematische Blockschaltbild einer Multimode-Mobilstation dargestellt, bei welcher ein GSM-/GPRS-/EDGE-Basisband-Chip S-GOLD 2 der Anmelderin mit einem TD-SCDMA-Koprozessor in Verbindung steht. Ein TD-SCDMA-Hochfrequenzbauteil TD-SCDMA RF ist mit dem TD-SCDMA-Basisbandbauteil des TD-SCDMA-Koprozessors über die vorstehend beschriebene digitale Schnittstelle 200 verbunden.
In 3 ist das schematische Blockschaltbild einer weiteren Multimode-Mobilstation dargestellt. Hier sind im Unterschied zu der in 2 gezeigten Multimode-Mobilstation die Basisbandbauteile für GSM/GPRS/EDGE und für TS-SCDMA in einem Chip integriert. Da vorliegend auch eine digitale Schnittstelle für das GSM/EDGE-Hochfrequenzbauteil GSM/EGDE RF verwendet wird, ist es möglich, den Basisband-Chip komplett digital auszulegen.

Claims

Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte, mit einem Basisbandbauteil (100) und einem Hochfrequenzbauteil (300), die über eine Schnittstelle (200) zum Austausch von Nutzdaten in Sende- und Empfangsrichtung in Verbindung stehen, wobei die Schnittstelle (200) eine bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betreibbare Datenverbindung (202) zum Übertragen von zu sendenden digitalen Nutzdaten vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und zum Übertragen von empfangenen, im Hochfrequenzbauteil (300) ins Basisband umgesetzten und digitalisierten Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) aufweist, wobei die Schnittstelle (200) eine bidirektionale Worttaktleitung zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) umfasst.
Sende- und Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Datenverbindung (202) differentiell ausgelegt ist.
Sende- und Empfangsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sende- und Empfangsanordnung derart ausgelegt ist, dass Datenwörter der zu sendenden digitalen Nutzdaten mit einer Rate von T_C ^–1 übertragen werden, wobei T_C die Chipzeitdauer des der Funkübertragung zugrunde liegenden Telekommunikationsstandards ist.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sende- und Empfangsanordnung derart ausgelegt ist, dass Datenwörter der empfangenen digitalen Nutzdaten mit einer Rate von (T_C/2)^–1 übertragen werden, wobei T_C die Chipzeitdauer des der Funkübertragung zugrunde liegenden Telekommunikationsstandards ist.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schnittstelle (200) eine unidirektionale Systemtaktleitung (201), mittels welcher ein im Hochfrequenzbauteil (300) erzeugter Systemtakt an das Basisbandbauteil (100) übertragen wird, umfasst.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schnittstelle (200) umfasst: – eine bidirektionale Datenleitung (206) zum seriellen Übertragen von Konfigurationsdaten zwischen dem Hochfrequenzbauteil (300) und dem Basisbandbauteil (100).
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Schnittstelle (200) eine unidirektionale Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsleitung (205) zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des Hochfrequenzbauteils (300) durch das Basisbandbauteil (100) und/oder zum Übermitteln von zeitlichen Informationen an das Hochfrequenzbauteil (300) durch das Basisbandbauteil (100) umfasst.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass das Basisbandbauteil (100) einen Zwischenspeicher zur Speicherung von Nutzdaten aufweist, und – dass das Hochfrequenzbauteil (300) derart ausgelegt ist, dass vom Hochfrequenzbauteil (300) empfangene Nutzdaten nach ihrer Umsetzung ins Basisband und ihrer Digitalisierung unmittelbar zum Basisbandbauteil (100) übertragen werden und dass das Hochfrequenzbauteil (300) zu sendende Nutzdaten über die Datenverbindung (202) vom Basisbandbauteil (100) anfordert.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sende- und Empfangsanordnung derart ausgelegt ist, dass das Hochfrequenzbauteil (300) Master bei der Übertragung der Nutzdaten über die Datenverbindung (202) im Sende- und/oder Empfangsfall ist.
Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Sende- und Empfangsanordnung für eine Funkübertragung gemäß dem TD-SCDMA-Standard ausgelegt ist.
Mobilfunkgerät, welches eine Funkübertragung gemäß dem TD-SCDMA-Standard oder eine wahlweise Funkübertragung gemäß dem GSM- oder dem TD-SCDMA-Standard unterstützt und welches eine Sende- und Empfangsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen einem Basisbandbauteil (100) und einem Hochfrequenzbauteil (300) einer Sende- und Empfangsanordnung für Funkgeräte, bei welchem zu sendende digitale Nutzdaten vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und empfangene, im Hochfrequenzbauteil (300) ins Basisband umgesetzte und digitalisierte Nutzdaten vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) über eine bidirektionale und im Halbduplex-Verfahren betriebene Datenverbindung (202) übertragen werden, wobei erste Worttakt-Steuerinformationen zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Basisbandbauteil (100) zum Hochfrequenzbauteil (300) und zweite Worttakt-Steuerinformationen zum Anzeigen des Übertragungsbeginns einer Folge von Bits auf der Datenverbindung (202) vom Hochfrequenzbauteil (300) zum Basisbandbauteil (100) über eine bidirektionale Worttaktleitung übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass die Nutzdaten über die Datenverbindung (202) differentiell übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, – dass Datenwörter der zu sendenden digitalen Nutzdaten mit einer Rate von T_C ^–1 übertragen werden, wobei T_C die Chipzeitdauer des der Funkübertragung zugrunde liegenden Telekommunikationsstandards ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, – dass Datenwörter der empfangenen digitalen Nutzdaten mit einer Rate von (T_C/2)^–1 übertragen werden, wobei T_C die Chipzeitdauer des der Funkübertragung zugrunde liegenden Telekommunikationsstandards ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, – dass über eine unidirektionale Systemtaktleitung (201) ein im Hochfrequenzbauteil (300) erzeugter Systemtakt an das Basisbandbauteil (100) übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, – dass Konfigurationsdaten zwischen dem Hochfrequenzbauteil (300) und dem Basisbandbauteil (100) seriell über eine bidirektionale Datenleitung (206) übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, – dass das Hochfrequenzbauteil (300) durch das Basisbandbauteil (100) über eine unidirektionale Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsleitung (205) aktiviert und/oder deaktiviert wird, und/oder – dass über die unidirektionale Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsleitung (205) zeitliche Informationen an das Hochfrequenzbauteil (300) übermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, – dass empfangene digitale Nutzdaten und zu sendende Nutzdaten in einem Zwischenspeicher im Basisbandbauteil (100) zwischengespeichert werden, – dass vom Hochfrequenzbauteil (300) empfangene Nutzdaten nach ihrer Umsetzung ins Basisband und ihrer Digitalisierung unmittelbar zum Basisbandbauteil (100) übertragen werden, und – dass das Hochfrequenzbauteil (300) zu sendende Nutzdaten über die Datenverbindung (202) vom Basisbandbauteil (100) anfordert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, – dass das Hochfrequenzbauteil (300) Master bei der Übertragung der Nutzdaten über die Datenverbindung (202) im Sende- und/oder Empfangsfall ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, – dass die Funkübertragung auf dem TD-SCDMA-Standard basiert.