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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft WLAN-Kommunikationsgeräte (Wireless
Local Area Network: drahtloses lokales Netz) und entsprechende Verfahren
und integrierte Schaltkreis-Chips und insbesondere das Filter-Tuning
in solchen WLAN-Kommunikationsgeräten.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Ein
drahtloses lokales Netz ist ein flexibles Datenkommunikationssystem,
das als Erweiterung oder als Alternative zu einem drahtgebundenen
LAN implementiert ist. Indem sie Radiofrequenz- oder Infrarottechnologie
benutzen, senden und empfangen WLAN-Systeme Daten über die Luft und minimieren so
den Bedarf an drahtgebundenen Verbindungen. Daher kombinieren WLAN-Systeme
Datenconnectivität
mit Nutzermobilität.
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Heute
benutzen die meisten WLAN-Systeme Spreizspektrumtechnologie, eine
Breitbandradiofrequenztechnik, die für die Benutzung in verlässlichen und
sicheren Kommunikationssystemen entwickelt wurde. Die Spreizspektrumtechnologie
ist gestaltet, um einen Ausgleich zu schaffen zwischen Bandbreiteneffizienz
und Verlässlichkeit,
Integrität
und Sicherheit. Zwei Typen von Spreizspektrumradiosystemen werden
häufig
benutzt: Frequenzhopping- und Direktsequenzsysteme.
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Der
Standard, der drahtlose lokale Netze definiert und beherrscht, die
im 2,4 GHz-Spektrum
arbeiten, ist der IEEE 802.11 Standard. Um höhere Datenratenübertragungen
zu erlauben, wurde der Standard auf 802.11b erweitert, der Datenraten
von 5,5 und 11 Mbps im 2,4 GHz-Spektrum erlaubt. Weitere Erweiterungen
existieren.
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Beispiele
für diese
Erweiterungen sind die IEEE 802.11a, 802.11b und 802.11g Standards.
Die 802.11a Spezifikation findet in drahtlosen ATM-Systemen (Asynchronous Transfer
Mode: asynchroner Übertragungsmodus)
Anwendung und wird in Zugangsnetzknoten (access hubs) benutzt. 802.11a
arbeitet bei Radiofrequenzen zwischen 5 GHz und 6 GHz. Er benutzt
ein Modulationsschema, das als OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing: orthogonales Frequenzaufteilungsmultiplexen), das Datengeschwindigkeiten
bis zu 54 Mbps möglich macht,
aber üblicherweise
findet Kommunikation bei 6 Mbps, 12 Mbps oder 24 Mbps statt. Der
802.11b Standard benutzt ein Modulationsverfahren, das als CCK (Complementary
Code Keying: komplementäres
Code-Verschlüsseln)
bekannt ist, hohe Datenraten erlaubt und weniger empfindlich auf
Multipfad-Ausbreitungsinterferenz ist. Der 802.11g Standard kann
Datenraten von bis zu 54 Mbps im 2,4 GHz-Frequenzband benutzen,
indem er OFDM benutzt. Da sowohl 802.11g als auch 802.11b im 2,4 GHz-Frequenzband
arbeiten, sind sie völlig
interoperabel. Der 802.11g Standard definiert CCK-OFDM als optionalen Übertragungsmodus,
der die Zugangsmoden von 802.11a und 802.11b kombiniert und Übertragungsraten
von bis zu 22 Mbps unterstützen
kann.
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In
jedem Übertragungsmodus
muss ein WLAN-Kommunikationsgerät,
d. h. ein Sender, Empfänger
oder Sendeempfänger,
das Kommunikationssignal filtern, um ungewollte Interferenzen und
Rauschen zu eliminieren. In einem WLAN-Empfänger wird das Filtern eines
empfangenen Kommunikationssignals durchgeführt, um Signale mit Frequenzen außerhalb
eines bestimmten Frequenzbereichs zu entfernen, um Überlast
des Empfängers
zu vermeiden, und insbesondere jedes Signal zu entfernen, das in
die Bildfrequenz fällt,
d. h. die Frequenz, die, wenn sie durch einen Mischer herunterkonvertiert wird,
in derselben Zwischen- oder Basisbandfrequenz resultiert wie das
gewünschte
Kommunikationssignal. In einem WLAN-Sender wird Filtern benutzt,
um sicherzustellen, dass der Sender nur Signale innerhalb des erlaubten
Frequenzbereichs emittiert, indem andere Nebenschwingungssignale
entfernt werden, die in das Kommunikationssignal z. B. aufgrund
von Imperfektionen in der Senderschaltung eingeführt werden können.
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Um
das gewünschte
Filtern zu erreichen, ist es notwendig, solche Filter nach der Herstellung
zu justieren, indem sie initial auf die gewünschte Frequenzreaktion eingestellt
(tuned) werden. Dies schließt
ein Tuning (Einstellen) der Cut-Off-Frequenz (oder -Frequenzen)
des Filters ein, ober- oder unterhalb derer Signale den Filter passieren
können.
Da viele WLAN-Kommunikationsgeräte
auf einer Anzahl von verschiedenen Kanä len in einem gegebenen Frequenzband
arbeiten, ist auch kontinuierliches Tuning der Cut-Off-Frequenz
während
des Betriebs des WLAN-Kommunikationsgeräts erforderlich. Speziell wenn
Frequenzhoppingtechniken benutzt werden, muss es die Tuning-Schaltung
erlauben, die Cut-Off-Frequenz schnell an eine neue Kanalfrequenz
anzupassen. Des Weiteren ist kontinuierliches Tuning erforderlich,
um eine Cut-Off-Frequenzdrift, die z. B. durch Temperaturkoeffizienten
von Filterkomponenten, die sich in der Umgebungs- oder Betriebstemperatur ändern, verursacht
wird, zu kompensieren.
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Viele
konventionelle WLAN-Kommunikationsgeräte benutzen eine Master-Slave-Tuning-Technik um Echtzeit-Cut-Off-Frequenz-Tuning
zu erreichen. In der Master-Slave-Architektur ist ein Master-Oszillator
implementiert, der Schaltkreise ähnlich denen,
die in einem einzustellenden Slave-Filter verwendet werden, benutzt.
Beide Schaltkreise empfangen dieselbe Frequenzsteuerungseingabe,
die durch Phasenarretierung des Master-Oszillators auf eine externe Referenz
abgeleitet wird. Daher ist die Passband-Frequenz des Slave-Filters
richtig eingestellt, wenn die Frequenz des Master-Oszillators gesetzt ist.
Jedoch sind substanzielle zusätzliche
Schaltungen erforderlich, um die Master-Slave-Tuning-Technik zu implementieren.
Daher leiden konventionelle WLAN-Kommunikationsgeräte oft unter
dem Problem erhöhten
Leistungskonsums (power consumption). Zusätzlich haben diese WLAN-Kommunikationsgeräte den Nachteil,
hohe Herstellungs- und Produktkosten zu verursachen.
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Um
die Probleme, die in Master-Slave-Tuning-Systemen auftreten, zu
beheben, wurde die Selbst-Tuning-Technik entwickelt. In diesem Ansatz wird
ein Filter periodisch vom Schaltkreis abgekoppelt und direkt eingestellt.
Jedoch, da das Filtern des Kommunikationssignals unterbrochen wird,
während die
Filter-Cut-Off-Frequenz eingestellt wird, haben WLAN-Kommunikationsgeräte des Standes
der Technik, die die Selbst-Tuning-Technik anwenden, oft Schwierigkeiten
darin, effiziente Datenraten zu erreichen. Des Weiteren ist die
Filtergenauigkeit in diesen Geräten
aufgrund von z. B. Cut-Off-Frequenzdrift während des Zeitintervalls zwischen
den individuellen Tuning-Unterbrechungen verringert.
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US 4,339,829 beschreibt
eine Vorrichtung, welche den Abgleich eines einstellbaren Filters
durch Messung im Frequenzbereich und Verwendung einer Verarbeitungseinheit
vornimmt.
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Aus
M. Kummer et al., Grundlagen der Mikrowellentechnik, VEB Verlag
Technik Berlin, 1986, ist bekannt, Messobjekte allgemein durch Anlegen eines
Testsignals an den Eingang und anschließende Auswertung der sich ergebenden
Ausgangsspannung im Zeitbereich zu untersuchen und in diesem Zusammenhang
Resonatorkennwerte zu bestimmen.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Filtertuningverfahren und entsprechende WLAN-Kommunikationsgeräte und integrierte
Schaltkreischips bereitzustellen, die die Nachteile der konventionellen
Ansätze
beheben können.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Ausgestaltungen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
gegeben.
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Insbesondere
können
es manche Ausgestaltungen erlauben, den Leistungskonsum, der durch die
Tuning-Schaltung verursacht wird, zu verringern. Weitere Ausgestaltungen
bieten den Vorteil reduzierter Produkt- und Herstellungskosten.
In weiteren Ausgestaltungen ist die erreichbare Kommunikationsdatenrate
erhöht.
In noch weiteren Ausgestaltungen ist die Filter-Tuning-Genauigkeit
verbessert.
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In
einer Ausgestaltung wird ein WLAN-Kommunikationsgerät bereitgestellt,
das einen einstellbaren (tunable) Filter zum Filtern eines WLAN-Kommunikationssignals
und eine Feedback-Schleife, die zum Tuning einer Cut-Off-Frequenz
des einstellbaren Filters eingerichtet ist, umfasst. Des Weiteren
umfasst das Gerät
eine erste und eine zweite Verarbeitungseinheit, die dem Filter
in dem Verarbeitungspfad des WLAN-Kommunikationssignals vorausgeht bzw.
folgt. Die erste Verarbeitungseinheit dient dem Bereitstellen des
Signals an den Filter, die zweite Verarbeitungseinheit ist zum Empfangen
des Signals von dem Filter eingerichtet. Ein erster und ein zweiter Schalter
dienen dazu, den Filter entweder mit der ersten bzw. zweiten Verarbeitungseinheit
oder der Feedback-Schleife zu verbinden. Die Feedback-Schleife umfasst
einen Stromgenerator zum Bereitstellen eines Testsignals an den
Filter, einen Komparator und einen Tuning-Controller. Der Komparator ist zum Vergleichen
eines Ausgabesignals, das von dem einstellbaren Filter auf Basis
des Testsignals emittiert wird, mit einem Referenzsignal und zum
Emittieren eines Komparatorsignals, das kennzeichnend für den Unterschied
zwischen dem Ausgabesignal und dem Referenzsignal ist, eingerichtet. Der
Tuning-Controller
ist zum Empfangen des Komparatorsignals und zum Setzen der Cut-Off-Frequenz des einstellbaren
Filters basierend auf dem Komparatorsignal, indem er ein digitales
Tuning-Wort an den einstellbaren Filter anlegt, eingerichtet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird ein integrierter Schaltkreis-Chip
zum Durchführen
von WLAN-Kommunikation bereitgestellt, der einen einstellbaren Filterschaltkreis
zum Filtern eines WLAN-Kommunikationssignals und einen Feedback-Schleifenschaltkreis,
der zum Tunen einer Cut-Off-Frequenz des einstellbaren Filterschaltkreises
eingerichtet ist, umfasst. Des Weiteren umfasst der Chip einen ersten
und einen zweiten Verarbeitungsschaltkreis, der dem Filterschaltkreis
in dem Verarbeitungspfad des WLAN-Kommunikationssignals vorausgeht bzw.
folgt. Der erste Verarbeitungsschaltkreis dient dem Bereitstellen
des Signals an den Filterschaltkreis, der zweite Verarbeitungsschaltkreis
ist zum Empfangen des Signals von dem Filterschaltkreis eingerichtet.
Ein erster und ein zweiter Schalter dienen dazu, den Filterschaltkreis
entweder mit dem ersten bzw. zweiten Verarbeitungsschaltkreis oder
mit dem Feedback-Schleifenschaltkreis zu verbinden. Der Feedback-Schleifenschaltkreis
umfasst einen Stromgeneratorschaltkreis zum Bereitstellen eines
Testsignals an den Filterschaltkreis, einen Komparatorschaltkreis
und einen Tuning-Steuerschaltkreis. Der Komparatorschaltkreis ist
zum Vergleichen eines Ausgabesignals, das durch den einstellbaren
Filterschaltkreis auf Basis des Testsignals emittiert wird, mit
einem Referenzsignal und zum Emittieren eines Komparatorsignals,
das kennzeichnend für
den Unterschied zwischen dem Ausgabesignal und dem Referenzsignal
ist, eingerichtet. Der Tuning-Steuerschaltkreis ist zum Empfangen
des Komparatorsignals und zum Setzen der Cut-Off-Frequenz des einstellbaren
Filter schaltkreises basierend auf dem Komparatorsignal, indem er
ein digitales Tuning-Wort an den einstellbaren Filterschaltkreis
anlegt, eingerichtet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren zum Betrieb eines
WLAN-Kommunikationsgeräts
bereitgestellt. Ein WLAN-Kommunikationssignal wird durch einen einstellbaren
Filter gefiltert. Das Kommunikationssignal wird ferner durch eine
erste und eine zweite Verarbeitungseinheit verarbeitet, die dem
Filter in dem Verarbeitungspfad des Signals vorausgeht bzw. folgt
und zum Bereitstellen des Signals an den Filter bzw. zum Empfangen
des Signals von dem Filter eingerichtet ist. Durch Betrieb eines
ersten und eines zweiten Schalters kann der Filter von der ersten
bzw. zweiten Verarbeitungseinheit abgekoppelt und mit der Feedback-Schleife
verbunden werden. Eine Cut-Off-Frequenz des einstellbaren Filters wird
durch eine Feedback-Schleife eingestellt. Dazu stellt ein Stromgenerator
dem Filter ein Testsignal bereit, auf dessen Basis der Filter ein
Ausgabesignal emittiert. Das Tuning der Cut-Off-Frequenz des einstellbaren
Filters umfasst ferner ein Vergleichen eines Ausgabesignals, das
durch den einstellbaren Filter emittiert wird, mit einem Referenzsignal
durch einen Komparator und ein Emittieren eines Komparatorsignals,
das kennzeichnend für
den Unterschied zwischen dem Ausgabesignal und dem Referenzsignal
ist, durch den Komparator. Des Weiteren umfasst das Tuning der Cut-Off-Frequenz
des einstellbaren Filters ein Empfangen des Komparatorsignals durch einen
Tuning-Controller und ein Setzen der Cut-Off-Frequenz des einstellbaren
Filters basierend auf dem Komparatorsignal durch Anlegen eines digitalen
Tuning-Worts an den einstellbaren Filter durch den Tuning-Controller.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen sind in die Beschreibung eingefügt und bilden einen Teil derselben zum
Zwecke der Erläuterung
der Prinzipien der Erfindung. Die Zeichnungen sind nicht als die
Erfindung nur auf die verdeutlichten und beschriebenen Beispiele,
wie die Erfindung gemacht und verwendet werden kann, beschränkend zu
verstehen. Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden
und genaueren Beschreibung der Erfindung ersichtlich werden, wie
in den beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das Komponenten einer Filter-Tuning-Implementierung
in einem WLAN-Kommunikationsgerät
entsprechend einer Ausgestaltung verdeutlicht;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das einen Filter-Tuning-Ablauf entsprechend einer
Ausgestaltung verdeutlicht; und
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3 ein
Flussdiagramm ist, das die Tuning-Wort-Optimierung in dem Filter-Tuning-Ablauf der 2 entsprechend
einer Ausgestaltung verdeutlicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
verdeutlichenden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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Wenn
man nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 bezug
nimmt, so sind Komponenten einer Filter-Tuning-Implementierung in
einem WLAN-Kommunikationsgerät
entsprechend einer Ausgestaltung gezeigt. Während das WLAN-Kommunikationsgerät in einem
Verarbeitungsmodus ist, wird ein Kommunikationssignal von einer
vorangehenden Verarbeitungsstufe, die auf das Kommunikationssignal
in dem WLAN-Kommunikationsgerät
einwirkt, durch einen Filter 130 gereicht. Das resultierende
gefilterte Kommunikationssignal wird von dem Filter 130 an
eine nächste
Verarbeitungsstufe in dem WLAN-Kommunikationsgerät zur weiteren Verarbeitung
des gefilterten Kommunikationssignals weitergeleitet. Die vorangehende
Verarbeitungsstufe und die nächste
Verarbeitungsstufe können
z. B. Mischer, Verstärker,
A/D-Wandler etc. umfassen.
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Entsprechend
der vorliegenden Ausgestaltung umfasst das WLAN-Kommunikationsgerät Schalter 110, 120, 140, 150 zum
Verbinden des Filters 130 entweder mit der vorangehenden/nächsten Verarbeitungsstufe
oder mit einer Feedback-Schleife zum Tuning der Filter-Cut-Off-Frequenz.
Wenn das WLAN-Kommunikationsgerät
vom Verarbeitungsmodus in einen Filter-Tuning-Modus übergeht,
können die
Schalter 110, 120, 140, 150 den
Filter 130 von der vorangehenden/nächsten Verarbeitungsstufe abkoppeln
und den Filter 130 mit der Tuning-Feedback-Schleife verbinden
und umgekehrt. In der vorliegenden Ausgestaltung sind die Schalter 110, 120, 140, 150 analoge
Schalter. Die Schalter 110, 120, 140, 150 können unabhängig voneinander
oder simultan betrieben werden. Zum Beispiel kann das Filterpaar 110, 120 das
Filterpaar 140, 150 oder alle vier Schalter 110, 120, 140, 150 simultan
betrieben werden.
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Um
die Cut-Off-Frequenz des Filters 130 einzustellen, kann
der Filter 130 mit der Tuning-Feedback-Schleife verbunden
werden. In der vorliegenden Ausgestaltung umfasst die Tuning-Feedback-Schleife
einen Komparator 160, einen Tuning-Controller 170 und
einen Stromgenerator 180. Der Stromgenerator 180 kann
dem Filter 130 über
die Schalter 110, 120 ein Testsignal bereitstellen.
Entsprechend der Ausgestaltung erzeugt der Stromgenerator 180 Strompulse,
die ein definiertes Stromlevel haben und als das Testsignal benutzt
werden. Die Strompulse können
periodisch, z. B. bei 20 MHz, basierend auf einem Taktsignal, das
dem Stromgenerator 180 bereitgestellt wird, erzeugt werden.
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Die
Tuning-Feedback-Schleife kann des Weiteren einen Komparator 160 umfassen,
der über die
Schalter 140, 150 ein Ausgabesignal des Filters 130 empfangen
kann, das dem gefilterten Testsignal entsprechen kann, während das
WLAN-Kommunikationsgerät
im Filter-Tuning-Modus ist. Das Ausgabesignal des Filters 130 kann
weiterer Verarbeitung, z. B. Verstärkung oder Frequenzwandlung,
unterzogen werden, bevor es in den Komparator 160 eingegeben wird.
Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung ist der Komparator 160 ein
Hochgeschwindigkeitskomparator.
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Der
Komparator 160 kann des Weiteren ein Referenzsignal empfangen
und das Ausgabesignal des Filters 130 mit dem Referenzsignal
vergleichen. Das kann ein Messen des Levels des Ausgabesignals,
das ein AC-Signal sein kann, und ein Vergleichen des gemessenen
Levels mit dem Level des Referenzsignals einschließen. Zu
diesem Zweck kann der Komparator 160 Level-Ermittelungs-
und -Vergleichsuntereinheiten einschließen. Das Referenzsignal kann
z. B. ein DC-Spannungssignal oder ein DC-Stromsignal sein, das von
einer Bandlückenquelle
abgeleitet wird und definierte Schaltschwellen in dem Komparator 160 setzen
kann. Der Komparator 160 kann ein Komparatorsignal emittieren,
das kennzeichnend für
das Ergebnis des Vergleichs des Ausgabesignals mit dem Referenzsignal,
d. h. für
den Unterschied zwischen diesen beiden Signalen, ist. Zum Beispiel
kann das Komparatorsignal ein Strom- oder Spannungssignal sein.
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Das
Komparatorsignal kann dem Tuning-Controller 170 bereitgestellt
werden. In der vorliegenden Ausgestaltung ist der Tuning-Controller 170 ein
digitaler Block. Basierend auf dem Komparatorsignal kann der Tuning-Controller 170 ein
digitales Tuning-Wort erzeugen und das digitale Tuning-Wort dem
Filter 130 bereitstellen. Des Weiteren kann das digitale
Tuning-Wort weiteren Filtern oder Schaltungen in dem WLAN-Kommunikationsgerät parallel
zugeführt
werden. In der beschriebenen Ausgestaltung ist das digi tale Tuning-Wort
ein digitales fünf-Bit-Tuning-Wort.
Andere digitale Tuning-Wörter
können auch
benutzt werden. Der Tuning-Controller 170 kann einen Zähler zum
Erhöhen
und/oder Erniedrigen des digitalen Tuning-Worts basierend auf einem Taktsignal,
das dem Tuning-Controller 170 bereitgestellt wird, umfassen.
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Das
Taktsignal kann durch einen Takt-Oszillator in dem WLAN-Kommunikationsgerät erzeugt werden.
Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung wird das Taktsignal
bei einer Frequenz von 20 MHz erzeugt. Alternativ können andere
Frequenzen für
das Taktsignal benutzt werden. Der Tuning-Controller 170 kann
das Taktsignal an den Stromgenerator 180 weiterleiten.
In anderen Ausgestaltungen kann das Taktsignal dem Tuning-Controller 170 und dem
Stromgenerator 180 parallel bereitgestellt werden. In wieder
anderen Ausgestaltungen können dem
Tuning-Controller 170 und dem Stromgenerator 180 unterschiedliche
Taktsignale bereitgestellt werden. Das kann z. B. dadurch erreicht
werden, dass unterschiedliche Takt-Oszillatoren benutzt werden oder
das Taktsignal durch Frequenzmultiplizierer oder -teiler geleitet
wird bevor es dem Tuning-Controller 170 und/oder
dem Stromgenerator 180 bereitgestellt wird.
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Dem
Tuning-Controller 170 kann des Weiteren ein Freigabesignal
bereitgestellt werden, das den Tuning-Controller 170 dazu
veranlasst, den Zähler
zu starten. Auf einen Empfang des Freigabesignals hin oder nachdem
der Zähler
gestartet wurde, kann der Tuning-Controller 170 im Gegenzug
ein Freigabebestätigungssignal
ausgeben. Des Weiteren kann der Tuning-Controller 170 ein
Deaktivierungssignal empfangen, das verursacht, dass der Tuning-Controller 170 den
Zähler
stoppt. Alternativ kann der Tuning-Controller 170 den Zähler eigenständig stoppen,
z. B. sobald das Komparatorsignal angibt, dass das Ausgabesignal
des Filters 130 gleich dem Referenzsignal ist. Nachdem
er das Deaktivierungssignal empfangen hat oder den Zähler gestoppt
hat, kann der Tuning-Controller 170 ein Deaktivierungsbestätigungssignal
emittieren.
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Sobald
der Filter 130 richtig eingestellt ist, d. h. das Komparatorsignal
angibt, dass das Ausgabesignal des Filters 130 dem Referenzsignal
entspricht, kann der Tuning-Controller 170 ein
Validierungssignal ausgeben, das angibt, dass das aktuelle digitale Tuning-Wort
gültig
ist. In anderen Ausgestaltungen kann das digitale Tuning-Wort den
weiteren Filtern oder Schaltungen nur dann bereitgestellt werden, wenn
der Tuning- Controller 170 das
Validierungssignal ausgegeben hat. Zu diesem Zweck können Schalter
zwischen dem Tuning-Controller 170 und den weiteren Filtern
oder Schaltungen in dem WLAN-Kommunikationsgerät eingefügt sein.
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Zusätzlich zu
den in 1 gezeigten Komponenten kann das WLAN-Kommunikationsgerät einen
oder mehrere weitere Controller zum Setzen der Schalter 110, 120, 140, 150,
zum Bereitstellen des Referenzsignals an den Komparator 160,
zum Austauschen des Freigabesignals und/oder des Freigabebestätigungssignals
mit dem Tuning-Controller 170,
zum Empfangen des Validierungssignals von dem Tuning-Controller 170 und/oder
zum Austauschen des Deaktivierungssignals und/oder des Deaktivierungsbestätigungssignals
mit dem Tuning-Controller 170 umfassen. In weiteren Ausgestaltungen
können
die Schalter 110, 120, 140, 150 z.
B. durch den Tuning-Controller 170 gesteuert werden.
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Wenn
man nun zu 2 übergeht, so ist ein Flussdiagramm
des Filter-Tuning-Ablaufs entsprechend einer Ausgestaltung gezeigt.
In Schritt 210 kann das Referenzsignal dem Komparator 160 bereitgestellt
werden. Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung wird ein Spannungssignal
als Referenzsignal benutzt. Das Taktsignal kann dem Tuning-Controller 170 in
Schritt 220 bereitgestellt werden.
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In
Schritt 230 kann der Zähler
in dem Tuning-Controller 170 gestartet werden. Diesem Schritt kann
ein Empfangen des Freigabesignals durch den Tuning-Controller 170 vorausgehen.
Des Weiteren kann der Tuning-Controller 170 ein Freigabebestätigungssignal
emittieren, nachdem er das Freigabesignal empfangen hat oder nachdem
er den Zähler
in Schritt 230 gestartet hat.
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In
Schritt 240 kann die Tuning-Feedback-Schleife geschlossen
werden. Das kann durch ein Setzen der Schalter 110, 120, 140, 150 zum
Abkoppeln des Filters 130 von der vorangehenden Verarbeitungsstufe
und der nächsten
Verarbeitungsstufe und zum Verbinden des Filters 130 mit
der Feedback-Schleife, die den Komparator 160, den Tuning-Controller 170 und
den Stromgenerator 180 umfasst, erreicht werden. Sobald
die Tuning-Feedback-Schleife in Schritt 240 geschlossen
worden ist, kann das digitale Tuning-Wort, das dem Filter 130 durch
den Tuning-Controller 170 bereitgestellt wird, in Schritt 250 optimiert
werden. Dieser Schritt wird detaillierter unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
werden.
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Nachdem
sie das digitale Tuning-Wort in Schritt 250 optimiert hat,
kann die Tuning-Feedback-Schleife
in Schritt 260 geöffnet
werden. Das kann ein Setzen der Schalter 110, 120, 140, 150 zum Wiederverbinden
des Filters 130 mit der vorangehenden Verarbeitungsstufe
und der nächsten
Verarbeitungsstufe des Kommunikationssignals umfassen. In Schritt 270 kann
der Zähler
in dem Tuning-Controller 170 gestoppt werden. Wie oben
angegeben, kann dies durch den Tuning-Controller 170 eigenständig oder
auf ein Deaktivierungssignal hin, das dem Tuning-Controller 170 bereitgestellt
wird, erreicht werden. Nachdem er das Deaktivierungssignal empfangen
hat oder nachdem er den Zähler
in Schritt 270 gestoppt hat, kann der Tuning-Controller 170 ein Deaktivierungsbestätigungssignal
ausgeben.
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In
Schritt 280 kann bestimmt werden, ob die Cut-Off-Frequenz
des Filters 130 wiedereingestellt (retuned) werden soll.
Wiedereinstellen (retuning) kann z. B. periodisch mit einer bestimmten
Repetitionsrate oder wenn sich bestimmte Prozessvariablen geändert haben,
z. B. wenn das WLAN-Kommunikationsgerät auf einen anderen Kommunikationskanal geschalten
hat, durchgeführt
werden. Wiedereinstellen kann z. B. durch den Tuning-Controller 170,
einen zusätzlich
separaten Controller oder einen Detektor, der eine Veränderung
im Referenzsignal identifiziert, initiiert werden.
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Wenn
die Bestimmung in Schritt 280 ergibt, dass die Cut-Off-Frequenz
des Filters 130 wiedereingestellt werden soll, kann das
Filter-Tuning-Schema zu Schritt 230 zurückkehren, um den Zähler in
dem Tuning-Controller 170 wieder zu starten. Andernfalls kann
der Filter-Tuning-Ablauf an dieser Stelle abgeschlossen sein.
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Die
Abfolge von Schritten, die in 2 gezeigt
ist, wurde nur zu Zwecken der Verdeutlichung gewählt und ist nicht als die Erfindung
beschränkend zu
verstehen. Zum Beispiel können
Schritte 210 bis 240 in einer anderen Reihenfolge
durchgeführt
werden. Entsprechend können
Schritte 260 und 270 in der umgekehrten Reihenfolge
durchgeführt
werden. Des Weiteren kann das Referenzsignal, das dem Komparator 160 in
Schritt 210 bereitgestellt wird, deaktiviert werden, sobald
das digitale Tuning-Wort in Schritt 250 optimiert worden
ist, und kann wieder freigegeben werden, wenn die Notwendigkeit
eines Wiedereinstellens der Cut-Off-Frequenz des Filters 130 in
Schritt 280 bestimmt worden ist.
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3 zeigt
Schritt 250 der Optimierung des digitalen Tuning-Worts
detaillierter. In Schritt 310 kann das digitale Tuning-Wort
dem Filter 130 durch einen Tuning-Controller 170 bereitgestellt
werden. Der Startwert des digitalen Tuning-Worts kann in Schritt 320 gesetzt
werden, um die Cut-Off-Frequenz des Filters 130 zu maximieren.
In Schritt 330 kann das Filter-Ausgabesignal durch den
Komparator 160 gemessen werden. Dies kann ein Messen des
Levels des Ausgabesignals enthalten. Des Weiteren kann das Level
des Referenzsignals, das dem Komparator 160 bereitgestellt
wird, gemessen werden. Der Komparator 160 kann das Ausgabesignal
des Filters 130 mit dem Referenzsignal in Schritt 340 vergleichen. Entsprechend
der vorliegenden Ausgestaltung umfasst Schritt 340 ein
Vergleichen der Levels des Ausgabesignals und des Referenzsignals.
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In
Schritt 350 kann bestimmt werden, ob das Level des Ausgabesignals
höher als
das Level des Referenzsignals ist. Entsprechend der vorliegenden Ausgestaltung
wird Schritt 340 durch den Komparator 160 durchgeführt. Wenn
das Level des Ausgabesignals höher
als das Level des Referenzsignals ist, kann der Tuning-Controller 170 das
digitale Tuning-Wort in Schritt 370 erniedrigen. In der
vorliegenden Ausgestaltung verursacht ein Erniedrigen des digitalen
Tuning-Worts, dass auch die Cut-Off-Frequenz des Filters 130 erniedrigt
wird. Die Abfolge von Schritten 370, 330, 340 und 350 kann
wiederholt werden, bis das Level des Ausgabesignals dem Level des
Referenzsignals gleicht. Sobald dies der Fall ist, kann der Tuning-Controller 170 das
Validierungssignal ausgeben, das angibt, dass das entsprechende digitale
Tuning-Wort gültig
ist.
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In
anderen Ausgestaltungen kann der Startwert des digitalen Tuning-Worts
in Schritt 320 gesetzt werden, um die Cut-Off-Frequenz
des Filters 130 zu minimieren. In solchen Ausgestaltungen
kann in Schritt 350 bestimmt werden, ob das Level des Ausgabesignals
niedriger als das Level des Referenzsignals ist, und, wenn dies
der Fall ist, kann der Tuning-Controller das digitale Tuning-Wort
in Schritt 370 erhöhen.
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Der
Filter 130 kann ein Tiefpassfilter oder Hochpassfilter
sein, der Signale entfernt, die Frequenzen haben, die über bzw.
unter der Cut-Off-Frequenz liegen. Alternativ kann der Filter 130 auch
ein Bandpassfilter oder ein Bandstoppfilter sein, der Signale außerhalb
bzw. innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes blockiert. Für Bandpass-
und Bandstoppfilter kann das vorgestellte Filter-Tuning-Verfahren
zum Tuning einer Mittenfrequenz und/oder der Eckfrequenzen des Filterfrequenzbandes
angewandt werden.
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Wie
aus der obigen Beschreibung von Ausgestaltungen ersichtlich, wurden
ein verbessertes Verfahren und Vorrichtung zum Justieren des Frequenzverhaltens
des Filters 130 in Abhängigkeit
von den Prozessvariationen vorgestellt. Das diskutierte Filter-Tuning
kann die Herstellung entsprechender WLAN-Kommunikationsgeräte vereinfachen
sowie ihre Genauigkeit verbessern und ihren Betriesbereich erhöhen.
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Die
Eingabe des Filters 130 kann mit einem Stromgenerator 180 unter
Benutzung eines analogen Schalters 110, 120 verbunden
werden. Der Stromgenerator 180 kann Strompulse mit einer
Frequenz von z. B. 20 MHz mit einem definierten Stromlevel bereitstellen.
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Der
digitale Block 170 kann ein digitales Tuning-Wort von z.
B. fünf
Bit erzeugen, das den Filter auf die höchste Cut-Off-Frequenz justieren
kann. Das Ausgabesignal des Filters 130 kann durch den
Hochgeschwindigkeitskomparator 160 gemessen werden. Der
Komparator 160 kann das Ausgabelevel mit dem Referenzlevel
vergleichen.
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Wenn
das Ausgabelevel höher
als das Referenzlevel ist, kann das digitale Wort erniedrigt werden.
Der Komparator kann das Level wieder messen. Diese Prozedur kann
wiederholt werden bis das Referenzlevel detektiert wird. Der Zähler in
dem digitalen Block kann gestoppt werden und das fünf-Bit-Ausgabewort
kann gültig
sein.
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Wie
oben diskutiert, kann ein Hochgeschwindigkeitskomparator 160 zum
Vergleichen des Ausgabesignals des Filters 130 mit dem
Referenzsignal benutzt werden, der es erlaubt, die Zeit, während der der
Filter 130 von dem Kommunikationssignalpfad für Tuning-Zwecke
abgekoppelt ist, signifikant zu reduzieren. Des Weiteren kann der
Tuning-Prozess beschleunigt
werden, indem das Filter-Tuning digital gesteuert wird. Dies kann
durch Bereitstellen eines digitalen Tuning-Worts an den Filter 130 erreicht
werden, das durch einen digitalen Block 170 erzeugt werden
kann. Überdies
kann die digitalisierte Filter-Tuning-Steuerung die Filter-Tuning-Genauigkeit erhöhen.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf die physikalischen Ausgestaltungen,
die in Übereinstimmung
damit konstruiert worden sind, beschrieben worden ist, wird Fachleuten
ersichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen, Variationen und Verbesserungen
der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren und innerhalb
des Umfangs de beigefügten
Ansprüche
gemacht werden können, ohne
von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich sind solche Bereiche,
in denen davon ausgegangen wird, dass sich Fachleute auskennen,
hier nicht beschrieben wurden, um die hier beschriebene Erfindung
nicht unnötig
zu verschleiern. Es ist demgemäß zu verstehen,
dass die Erfindung nicht durch die spezifisch verdeutlichenden Ausgestaltungen, sondern
nur durch den Umfang der beigefügten
Ansprüche
beschränkt
wird.