DE102008057912A1 - Sender und Empfänger - Google Patents
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung betrifft einen Sender und einen Empfänger, sowie sie zum Beispiel in einem Mobilkommunikationssystem verwendet werden können.
- STAND DER TECHNIK
- Mobilkommunikationssysteme umfassen gewöhnlich eine Baugruppe von Basisbandkomponenten und eine Baugruppe von Hochfrequenzkomponenten. Diese Baugruppen können durch eine Schnittstelleneinheit gekoppelt sein.
- KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
- Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Sender einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Modulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu modulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger mit einer von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschiedenen Frequenz zugewiesen ist.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Empfänger einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Demodulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu demodulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger mit einer von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschiedenen Frequenz zugewiesen ist.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Sender einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstel leneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Spreizeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Spreizcodes zu spreizen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Empfänger einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Entspreizungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entspreizungscodes zu entspreizen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Aspekte der Erfindung werden beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlicher.
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1 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Mehrträgermodulation des Signals. -
2 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Spreizung des Signals. -
3 zeigt schematisch einen Sender300 als eine beispielhafte Ausführungsform. -
4 zeigt schematisch einen Empfänger400 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform. -
5 zeigt schematisch einen Sender500 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform. -
6 zeigt schematisch einen Empfänger600 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform. -
7 zeigt schematisch einen Sender700 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform. -
8 zeigt schematisch einen Empfänger800 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Im folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen im Allgemeinen gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um durchweg gleiche Elemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung werden zur Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis eines oder mehrerer Aspekte von Ausführungsformen zu ermöglichen. Für Fachleute ist jedoch erkennbar, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad dieser spezifischen Einzelheiten ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden Strukturen und Einrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um die Beschreibung eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu erleichtern. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen und der Schutzumfang der Anmeldung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
- Obwohl ein konkretes Merkmal oder ein konkreter Aspekt einer Ausführungsform mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wird, kann ein solches Merkmal bzw. ein solcher Aspekt außerdem mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, je nachdem, wie es für eine gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht und machbar ist.
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1 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Mehrträgermodulation des Signals. Eine erste Kurve auf der linken Seite zeigt die Signalstärke des Signals als Funktion seiner Frequenz, wobei die Bandbreite des Signals die minimale Bandbreite repräsentieren soll, die für eine ordnungsgemäße Übertragung der in dem Signal enthaltenen Informationen erforderlich ist. Das Signal wird durch einen Sender eines Kommunikationssystems gesendet und für diesen Zweck an ein Mehrträger-Modulationsschema angelegt. Eine zweite Kurve auf der rechten Seite mit demselben Maßstab wie die erste Kurve zeigt das modulierte Signal, so wie es im Hochfrequenzbereich zu senden ist. Die individuellen Spitzen bei verschiedenen Frequenzen des Spektrums beziehen sich hierbei auf die Frequenzen der von dem Mehrträger-Modulationsschema verwendeten Hilfsträger. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve zeigt, dass die Bandbreite des modulierten Signals die Bandbreite des unmodulierten Signals mehrmals überschreitet, d. h. die Anwendung des Mehrträger-Modulationsschemas führt zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite. - Beispiele für ein Mehrträger-Modulationsschema, das zu einer Verbreiterung der Bandbreite führt, sind das Schema OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) oder das Schema SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access), die verwendet werden, um verschiedenen Benutzern verschiedene diskrete und spektral verteilte Frequenzen zuzuweisen. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Senders und eines Empfängers mit einem Mehrträger-Modulationsschema ist in
3 und4 gegeben. -
2 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Spreizung des Signals. Eine erste Kurve auf der linken Seite entspricht der ersten Kurve von1 . Im Gegensatz zu1 wird das Signal nun an ein Spreizschema angelegt, wobei das Signal der ersten Kurve durch einen Spreizcode gespreizt wird. Eine zweite Kurve auf der rechten Seite mit demselben Maßstab wie die erste Kurve zeigt das gespreizte Signal, so wie es in dem Hochfrequenzbereich zu senden ist. Ähnlich wie1 zeigt ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve, dass die Bandbreite des gespreizten Sig nals die Bandbreite des ungespreizten Signals mehrmals überschreitet, d. h. die Anwendung des Spreizschemas führt zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite. - Ein Beispiel für ein Spreizschema, das zu einer Verbreiterung der Bandbreite führt, ist das Schema DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), das zum Beispiel in einem Kommunikationssystem mit CDMA (Code Division Multiple Access) verwendet werden kann. Hierbei wird jedes zu sendende Symbol durch eine Kette von Pseudorauschcodesymbolen gespreizt. Durch Anwendung von orthogonalen Spreizcodes können verschiedene Benutzer unterschieden werden.
- Es ist zu beachten, dass die Leistungsfähigkeit des Sendens eines Datensignals zwischen Komponenten eines Kommunikationssystems von der Bandbreite des Datensignals abhängen kann. Solche Leistungsfähigkeitsprobleme und durch die beispielhaften Ausführungsformen bereitgestellten nützlichen Effekte werden in der Beschreibung der folgenden Figuren behandelt.
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3 zeigt schematisch einen Sender300 als eine beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender300 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Modulationsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Senders300 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender300 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten, solche zusätzlichen Komponenten sind jedoch bekannt und Durchschnittsfachleuten ersichtlich. - Der Sender
300 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip1 zeigt einen Signalweg, der einen Kanal-Codierer4 und einen Verschachteler5 umfasst, wobei der Kanal-Codierer4 Daten von (nicht gezeigten) weiteren Komponenten des Basisbandchips1 (vgl. Pfeil „Daten") empfangen kann. Der Hochfrequenzchip3 umfasst eine Multiplexumkehreinheit6 , eine Modulationseinheit7 und eine Fourier-Rücktransformationseinheit8 in Reihenschaltung, wobei die Multiplexumkehreinheit6 mit der Schnittstelleneinheit3 gekoppelt ist. Der Ausgang der Fourier-Rücktransformationseinheit8 ist mit zwei Signalwegen gekoppelt, wobei jeder der Signalwege einen Digital-Analog-Umsetzer9 ,10 und Mischer11 ,12 umfasst. Die Mischer11 und12 sind mit einem Zwischensignalweg verbunden, der einen Lokaloszillator13 und einen Phasenschieber14 umfasst. Die Ausgänge der Mischer11 und12 sind mit einem Summierer15 und einer Antenne16 gekoppelt. - Bei der beispielhaften Ausführungsform von
3 werden der Basisbandchip1 und der Hochfrequenzchip2 auf physisch getrennten Substraten implementiert. Chiptechnologie gewährleistet jedoch auch im Prinzip die Möglichkeit der Implementierung von Basisbandbaugruppen und Hochfrequenzbaugruppen auf einem gemeinsamen Substrat. Der Basisbandchip1 ist dafür ausgelegt, eine digitale Signalverarbeitung im Basisband durchzuführen, während der Hochfrequenzchip2 dafür ausgelegt ist, eine digitale und analoge Signalverarbeitung (mindestens teilweise) im Hochfrequenzband durchzuführen. - Es ist zu beachten, dass die Kommunikationstechnik keine strikte Norm oder eine strikte Definition für die Trennung des Basisbandchips
1 und des Hochfrequenzchips2 bezüglich ihres Entwurfs, ihrer Implementierung und Funktionalität vorschreibt. Eine Möglichkeit zur Unterscheidung des Basisbandchips1 von dem Hochfrequenzchip2 kann durch Implementierung einer standardisierten Schnittstelleneinheit3 gewährleistet werden. Die Schnittstelleneinheit3 kann zum Beispiel auf dem Schnittstellenstandard DigRF Dual-Mode Baseband/RF IC basieren, der eine physische Verbindung zwischen Basisbandbaugruppen und Hochfrequenzbaugruppen in Mobilkommunikationssystemen definiert. Eine DigRF-Schnittstelleneinheit stellt dadurch logische Kanäle für die Übertragung von Nutzdaten, Steuerdaten und Daten für das Timing von in dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 enthaltenen Komponenten bereit. - Für den Fall einer durch den Sender
300 durchgeführten Datenübertragung empfängt der Kanal-Codierer4 einen Datenstrom (vgl. Pfeil mit der Bezeichnung „Daten") aus einer Komponente (nicht gezeigt) des Basisbandchips1 und codiert diese Daten zum Beispiel durch Verwendung eines Vorwärtsfehlerkorrekturschemas wie etwa Faltungscodierung. Die kanalcodierten Daten werden zu dem Verschachteler5 geleitet, der unter Verwendung einer bestimmten Verschachtelungstiefe eine Sortierung der Daten durchführt. Der Verschachteler5 leitet die verschachtelten Daten zu der Schnittstelleneinheit3 weiter. - Die Schnittstelleneinheit
3 stellt einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 bereit und kann Differenzpaare umfassen, um vorzugsweise die Daten in serieller, digitaler und paketorientierter Form zu senden. Die physische Implementierung der Schnittstelleneinheit3 ist nicht auf eine Anordnung auf nur einem der Chips1 und2 beschränkt, da beide Chips1 und2 selbst eine Schnittstelleneinheit umfassen können. Folglich kann die tatsächliche Schnittstelleneinheit3 auf jedem der Chips1 und2 Schnittstelleneinheiten umfassen, sowie die zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 angeordnete beschriebene Hardware. Die Schnittstelleneinheit3 kann insbesondere bei einer Ausführungsform auf dem obenerwähnten DigRF-Standard basieren. - Der zu der Multiplexumkehreinheit
6 weitergeleitete Datenstrom wird umgekehrt auf n parallele Datenströme gemultiplext, wobei jeder der Datenströme einem spezifischen Hilfsträger zugewiesen ist. Hierbei hält jeder Hilfsträger seine eigene Frequenz, die von den Frequenzen aller weiteren Hilfsträger verschieden ist, wobei vorzugsweise eine Orthogonalitätsbedingung erfüllt wird. Die Multiplexumkehreinheit6 kann durch einen Demultiplexer oder einen Schalter realisiert werden. In einem nächsten Schritt werden die n Datenströme durch die Modulationseinheit7 moduliert, wobei jeder der Daten ströme einem individuellen Modulationsschema zugewiesen werden kann. Beispiele für anzuwendende Modulationsschemen sind das Schema QAM (Quadraturamplitudenmodulation) oder das Schema PSK (Phasenumtastung). Im Allgemeinen ist die Modulationseinheit7 dafür ausgelegt, beliebige Phasenmodulationsschemen, beliebige Amplitudenmodulationsschemen oder Kombinationen davon anzuwenden. Aufgrund der Anwendung verschiedener Modulationsschemen kann jeder Datenstrom nach der durch die Modulationseinheit7 durchgeführten Modulation eine verschiedene Symbolrate tragen. - In einem nächsten Schritt führt die Fourier-Rücktransformationseinheit
8 eine Fourier-Rücktransformation an jeder Menge von Symbolen aus und gibt ein Mehrträgersignal aus, das durch eine I-Signalkomponente (Inphase) und eine Q-Signalkomponente (Quadratur) dargestellt wird. Die Signalkomponenten I und Q werden durch die Digital-Analog-Umsetzer9 und10 in analoge Signale umgesetzt und in dem oberen und unteren Signalweg angeordnet. Die analogen Signale werden dann durch den Lokaloszillator13 auf einen Träger aufgemischt (vgl. Mischer11 und12 ). Hierbei liefert der Phasenschieber eine Phasenverschiebung von 90 Grad. Die beiden analogen Signale in dem oberen und unteren Signalweg werden durch den Summierer15 summiert, bevor das summierte Signal schließlich durch die Antenne16 in einem Hochfrequenzbereich gesendet wird. Man beachte, dass eine durch die Modulationseinheit7 durchgeführte Modulation zu einer Zunahme der Signalbandbreite führt, wie in Verbindung mit1 beschrieben wurde. - Für den Fall einer digitalen Datenübertragung zwischen dem Basisbandchip
1 und dem Hochfrequenzchip2 werden digitale Abtastwerte des Basisbandsignals über die Schnittstelleneinheit3 gesendet. Bei einer Ausführungsform wird die Zeitauflösung der Abtastung so gewählt, dass das Signal ohne Verlust von in dem Signal enthaltenen Informationen (neben unausweichlichen Informationsverlusten) gesendet werden kann. Die Anzahl erforderlicher Bit zur Darstellung eines digitalen Ab tastwerts hängt von verschiedenen Kriterien ab, wie dem Alphabet des verwendeten Modulationsschemas oder Hochfrequenzparametern wie dem Fehlervektorbetrag. Man beachte, dass eine höhere Auflösung zu einer höheren Bitrate führt, was zum Beispiel zu einem vergrößertem Stromverbrauch führen kann. Darüber hinaus können Szenarien entstehen, bei denen die erforderliche Bitrate nicht von dem tatsächlichen zwischen den Komponenten des Senders300 zu sendenden Datenvolumen abhängen. - Die erforderliche Auflösung nimmt mit einer Zunahme der Bandbreite des zu sendenden Hochfrequenzsignals zu. Wenn man die Änderung der Signalbandbreite durch Anwendung einer Mehrträgermodulation, wie in
1 dargestellt wurde, berücksichtigt, wird klar, dass eine Anordnung der Modulationseinheit7 auf dem Hochfrequenzchip2 zu einer Abnahme der erforderlichen Auflösung führt. Aufgrund einer solchen Anordnung ist die Bandbreite des Übertragungssignals verbreitert, nachdem die Daten über die Schnittstelleneinheit3 gesendet wurden. Folglich werden die Anforderungen der Schnittstelleneinheit3 und der Stromverbrauch des Senders300 vorteilhafterweise vermindert. - Die Anordnung der Modulationseinheit
7 auf dem Hochfrequenzchip2 , so wie sie in3 dargestellt ist, vermeidet die Übertragung unnötiger Daten (die durch Anwendung der Mehrträgermodulation hinzugefügt werden) zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 . Diese Abnahme des zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 zu sendenden Datenvolumens führt zu den beschriebenen nützlichen Effekten. Im Gegensatz hierzu zeigt ein Sender mit einer auf dem Basisbandchip angeordneten Modulationseinheit ein vergrößertes zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 zu sendendes Datenvolumen, da die Modulation der Datenströme vor der Datenübertragung durchgeführt wird. -
4 zeigt schematisch einen Empfänger400 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger400 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Demodulationsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Empfängers400 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger400 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Empfängers erforderlichen Komponenten. - Der Empfänger
400 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip1 zeigt einen Signalweg, der einen Kanaldecoder17 und einen Entschachtler18 umfasst, wobei der Kanaldecoder17 Daten zu (nicht gezeigten) weiteren Komponenten des Basisbandchips1 weiterleiten kann (vgl. Pfeil „Daten"). Der Hochfrequenzchip3 umfasst eine Multiplexereinheit19 , eine Demodulationseinheit20 und eine Fourier-Transformationseinheit21 in Reihenschaltung, wobei die Multiplexereinheit19 mit der Schnittstelleneinheit3 gekoppelt ist. Der Eingang der Fourier-Transformationseinheit21 ist mit zwei Signalwegen gekoppelt, wobei jeder der Signalwege einen Analog-Digital-Umsetzer22 ,23 , ein Tiefpassfilter24 ,25 und einen Mischer11 ,12 umfasst. Die Mischer11 und12 sind mit einem Zwischensignalweg verbunden, der einen Lokaloszillator13 und einen Phasenschieber14 umfasst, der eine Phasenverschiebung von 90 Grad liefert. Die Ausgänge der beiden Multiplizierer11 und12 sind mit einer Antenne16 verbunden. - Die Funktionalität des Empfängers
400 entspricht einer umgekehrten Funktionalität des Senders300 . Man beachte, dass die obigen Anmerkungen bezüglich ähnlicher Komponenten in dem Sender300 auch für den Empfänger400 gelten. - Für den Fall eines durch den Empfänger
400 durchgeführten Datenempfangs empfängt die Antenne16 ein Mehrträgersignal, das zu den Mischern11 und12 weitergeleitet wird. Die Mischer11 und12 in dem oberen und unteren Signalweg setzen das Hoch frequenzsignal in ein Basisband oder ein Zwischenband herab. Der Lokaloszillator13 und der Phasenschieber14 liefern hierbei Kosinus- und Sinuswellen mit der Trägerfrequenz. Neben dem gewünschten Basisbandsignal geben die Mischer11 und12 ferner um eine Frequenz von null zentrierte Seitenbandsignale in einem Abstand von zweimal der Mittenfrequenz aus. Diese Seitenbandsignale werden durch die Tiefpassfilter24 und25 gefiltert. Im oberen Signalweg wird das analoge Signal dann durch den Analog-Digital-Umsetzer22 in eine digitale I-Signalkomponente umgesetzt, während das analoge Signal in dem unteren Signalweg durch den Analog-Digital-Umsetzer23 in eine digitale Q-Signalkomponente umgesetzt wird. - In einem nächsten Schritt führt die Fourier-Transformationseinheit
21 eine Fourier-Transformation an der I-Signalkomponente und der Q-Signalkomponente aus, wodurch n parallele Datenströme erzeugt werden. Jeder der n Datenströme wird als einem Hilfsträger zugewiesen betrachtet, wobei jeder Hilfsträger seine eigene Frequenz hält, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist. Die n Datenströme werden durch die Demodulationseinheit20 demoduliert, wobei jeder Datenstrom einem individuellen Demodulationsverfahren zugewiesen werden kann. Im Allgemeinen ist die Demodulationseinheit20 dafür ausgelegt, mehrere Datenströme zu demodulieren, die durch ein Phasenmodulationsverfahren und/oder ein Amplitudenmodulationsverfahren moduliert werden. Die n Datenströme werden durch die Multiplexereinheit19 auf einen vorzugsweise seriellen Datenstrom gemultiplext. - Der gemultiplexte Datenstrom wird zur Verarbeitung durch den Entschachtler
18 und den Kanaldecoder17 zu dem Basisbandchip1 gesendet. Der Entschachtler18 und der Kanaldecoder17 führen Transformationen von umgekehrtem Charakter wie bei der Durchführung durch den Verschachtler5 und den Kanal-Codierer4 aus und verwenden dadurch zum Beispiel einen Viterbi-Algorithmus. Die Daten werden zu einer weiteren Komponente des Basisbandchips1 (vgl. Pfeil mit der Kennzeichnung „Daten") weitergeleitet. - Für den Fall des beschriebenen Datenempfangs werden die durch den Empfänger
400 empfangenen analogen Signale abgetastet und quantisiert, um digitale Abtastwerte zu erzeugen. Es können Szenarien entstehen, bei denen die erforderliche Abtastrate und die Quantisierungsrate nicht von dem empfangenen Datenvolumen abhängen. Zum Beispiel bestimmen Aspekte der Signaltheorie wie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem das erforderliche Datenvolumen der zwischen Komponenten des Empfängers400 zu sendenden Signale. Um Informationsverlust zu vermeiden, muss die Abtastrate mindestens zweimal den Wert der nominalen Bandbreite des hochfrequenten Signals annehmen, sowie es in1 dargestellt wurde. - Das zwischen Komponenten des Empfängers
400 gesendete Datenvolumen ist nach einer Demodulation des digital abgetasteten Signals vermindert, da nach dieser Demodulation lediglich Softbits gesendet werden müssen. Ähnlich wie bei der Anordnung des Senders300 führt eine Anordnung der Demodulationseinheit20 auf dem Hochfrequenzchip2 zu einer Abnahme des zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 zu sendenden Datenvolumens. Auf diese Weise werden die Anforderungen der Schnittstelleneinheit3 und der Stromverbrauch vorteilhafterweise vermindert. Im Gegensatz dazu zeigt ein Empfänger, der eine auf dem Basisbandchip angeordnete Demodulationseinheit umfasst, ein vergrößertes zwischen dem Basisbandchip1 und dem Hochfrequenzchip2 zu sendendes Datenvolumen. -
5 zeigt schematisch einen Sender500 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender500 dafür ausgelegt ist, ein Spreizschema anzuwenden. Die Darstellung des Senders500 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender500 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten. - Der Sender
500 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip1 entspricht dem Basisbandchip1 des Senders300 . Der Hochfrequenzchip3 umfasst eine Spreizeinheit26 , eine Verwürfelungseinheit27 , eine Modulationseinheit28 , einen Digital-Analog-Umsetzer29 und einen Mischer30 in Reihenschaltung. Der Ausgang des Mischers30 ist mit einer Antenne16 gekoppelt. - Für den Fall einer durch den Sender
500 durchgeführten Datenübertragung leitet der Basisbandchip1 einen Datenstrom zu dem Hochfrequenzchip2 weiter. Hierbei entspricht die Funktionalität des Basisbandchips1 der Funktionalität des Basisbandchips1 des Senders300 . Der aus der Schnittstelleneinheit3 empfangene Datenstrom wird unter Verwendung eines Spreizcodes durch die Spreizeinheit26 gespreizt. Zum Beispiel können die Datensymbole des Datenstroms gespreizt werden, indem man sie mit einem Zufallspseudorauschcode multipliziert, wodurch eine mögliche Unterscheidung verschiedener Benutzer gewährleistet wird. Das gespreizte Signal wird zu der Verwürflungseinheit27 , die dafür ausgelegt ist, den empfangenen Datenstrom unter Verwendung eines Verwürfelungscodes zu verwürfeln, weitergeleitet, wodurch eine Unterscheidung verschiedener Zellen gewährleistet wird. - In einem nächsten Schritt wird das verwürfelte Signal durch die Modulationseinheit
28 moduliert, wobei die betreffenden Modulationsschemen den bereits in Verbindung mit dem Sender300 beschriebenen Modulationsschemen entsprechen. Im Allgemeinen ist die Modulationseinheit28 dafür ausgelegt, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas und/oder eines Amplitudenmodulationsschemas zu modulieren. Das modulierte digitale Signal wird durch den Digital-Analog-Umsetzer29 in ein analoges Signal umgesetzt und durch den Mischer30 auf einen Träger gemischt. Das erzeugte Hochfrequenzsignal kann durch die Antenne16 gesendet werden. - Mit Bezug auf die Anmerkungen bezüglich des Senders
300 wurde bereits erwähnt, dass die erforderliche Abtastauflösung mit einer Zunahme der Bandbreite des zu übertragenden Hochfrequenzsignals zunimmt. Ähnlich wie bei der Anwendung einer durch den Sender300 ausgeführten Mehrträgermodulation führt das durch den Sender500 ausgeführte Spreizschema zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite (vgl.2 ). Eine Anordnung der Spreizeinheit26 auf dem Hochfrequenzchip2 führt folglich zu denselben nützlichen Effekten wie in Verbindung mit dem Sender300 beschrieben wurde. Die Anmerkungen in Bezug auf diese nützlichen Effekte, die in Verbindung mit dem Sender300 erfolgt sind, können entsprechend angepasst werden. -
6 zeigt schematisch einen Empfänger600 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger600 dafür ausgelegt ist, ein Entspreizungsschema anzuwenden. Die Darstellung des Empfängers600 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger600 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb des Empfängers erforderlichen Komponenten. - Der Empfänger
600 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip1 entspricht dem Basisbandchip1 des Empfängers400 . Der Hochfrequenzchip3 umfasst eine Entspreizungseinheit31 , eine Entwürfelungseinheit32 , eine Demodulationseinheit33 , einen Analog-Digital-Umsetzer34 und einen Mischer35 in Reihenschaltung. Der Eingang des Mischers25 ist mit einer Antenne16 gekoppelt. - Die Funktionalität des Empfängers
600 entspricht einer umgekehrten Funktionalität des Senders500 . Für den Fall eines durch den Empfänger600 ausgeführten Datenempfangs empfängt die Antenne16 ein analoges Signal, das durch den Mischer35 in ein Basisband oder Zwischenband abwärts umgesetzt wird. - Das analoge Basisbandsignal wird durch den Analog-Digital-Umsetzer
33 in ein digitales Signal umgesetzt. Die signalabwärts gelegenen Komponenten31 ,32 ,33 führen Transformationen einer Beschaffenheit aus, die der von den Komponenten26 ,27 und28 des Senders500 umgekehrt ist. Hierbei kann die Entspreizungseinheit31 in einer Rake-Struktur enthalten sein. Ferner ist zu beachten, dass die Funktionalität des Basisbandchips1 der Funktionalität des Basisbandchips1 des Senders400 ähnlich ist. - Ähnlich wie beim Anwenden einer Demodulation, die durch den Empfänger
400 ausgeführt wird, führt die durch den Empfänger600 ausgeführte Entspreizung zu einer Abnahme des zwischen Komponenten des Empfängers600 zu übertragenden Datenvolumens. Eine Anordnung der Entspreizungseinheit26 auf dem Hochfrequenzchip2 führt folglich zu einem verminderten Datenvolumen, das durch die Schnittstelleneinheit3 zu übertragen ist. Dies führt zu denselben nützlichen Effekten, wie bereits in Verbindung mit dem Empfänger400 beschrieben wurde, wobei die entsprechenden Anmerkungen entsprechend angepasst werden können. -
7 zeigt schematisch einen Sender700 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender700 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Modulationsschema und/oder ein Spreizschema bereitzustellen. Die Darstellung des Senders700 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender700 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten. Die Funktionalität des Senders700 kann in Verbindung mit den Funktionalitäten der Sender300 und500 abgelesen werden. Im Vergleich zu den Sendern liegt die Blockstruktur des Senders700 jedoch mehr auf höherem Niveau, wodurch eine allgemeinere Ausführungsform dargestellt wird. - Der Sender
700 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit gekop pelt werden. Die Schnittstelleneinheit umfasst Schnittstelleneinheiten3a und3b , die auf den Chips1 ,2 angeordnet sind, und einen Datenbus3c . Der Basisbandchip1 umfasst Einheiten36 , die dafür ausgelegt sind, Datenmultiplexen, Datencodierung und Datenverschachtelung auszuführen. Jede der Einheiten36 ist in einem Signalweg angeordnet und empfängt Daten von (nicht gezeigten) anderen Komponenten des Basisbandchips1 . Die von den Einheiten36 verarbeiteten Daten werden zu der Schnittstelleneinheit3a weitergeleitet, die ferner Konfigurationsparameter empfängt, die erforderlich sind, um die Datenübertragung über den Datenbus3c zu konfigurieren. Zum Beispiel sind solche Konfigurationsparameter im Fall einer auf dem DigRF-Standard basierenden Schnittstelleneinheit erforderlich. Man beachte, dass die Anzahl der Einheiten36 sowie die entsprechende Anzahl der Signalwege beliebig ist. - Der Hochfrequenzchip
2 umfasst die Schnittstelleneinheit3b , die Daten über den Datenbus3c aus der Schnittstelleneinheit3a empfängt. Die Schnittstelleneinheit3b leitet eine I-Signalkomponente und eine Q-Signalkomponente zu einer Einheit37 weiter, die dafür ausgelegt ist, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datenspreizung, Datenverwürflung und Datenmodulation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Sender500 ausgeführt wird. Als Alternative kann die Einheit37 dafür ausgelegt sein, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Hilfsträgerabbildung, Datenmodulation und eine Fourier-Rücktransformation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Sender300 ausgeführt wird. Man beachte, dass der Sender700 dafür ausgelegt sein kann, beide der beschriebenen Datenverarbeitungsschemen auszuführen. - Die Einheit
37 empfängt ferner Konfigurationsparameter, die die auszuführende Signalverarbeitung bestimmen. Die I-Signalkomponente und das Q-Signal, das von der Einheit37 ausgegeben wird, werden zu einer Einheit38 weitergeleitet, um eine weitere Signalverarbeitung auszuführen. Die Einheit38 kann zum Beispiel Filter, Mischer oder Leistungsregeleinheiten umfassen. Das verarbeitete Signal kann durch eine (nicht gezeigte) Antenne gesendet werden. -
8 zeigt schematisch einen Empfänger800 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger800 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Demodulationsschema und/oder ein Entspreizungsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Empfängers800 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger800 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Empfängers erforderlichen Komponenten. Die Funktionalität des Empfängers800 kann in Verbindung mit den Empfängern400 und600 abgelesen werden. Im Vergleich zu diesen Empfängern befindet sich die Blockstruktur des Empfängers800 jedoch auf einem höheren Niveau, wodurch eine allgemeinere Ausführungsform dargestellt wird. - Der Empfänger
800 umfasst einen Basisbandchip1 und einen Hochfrequenzchip2 , die durch eine Schnittstelleneinheit gekoppelt werden. Die Schnittstelleneinheit umfasst Schnittstelleneinheiten3a und3b , die auf jedem der Chips1 und2 angeordnet sind, und einen Datenbus3c . Der Hochfrequenzchip2 umfasst eine Einheit39 , die dafür ausgelegt ist, von einer (nicht gezeigten) Antenne empfangene Signale zu verarbeiten. Die Einheit39 kann zum Beispiel Filter, Mischer oder Leistungsregeleinheiten umfassen und leitet eine I-Signalkomponente und eine Q-Signalkomponente zu einer Einheit40 weiter, die eine Umsetzung des Analogsignals in ein digitales Signal ausführt. - Die Einheit
40 ist ferner dafür ausgelegt, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datenentspreizung, Datenentwürfelung und Datendemodulation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Empfänger600 ausgeführt wird. Als Alternative kann die Einheit40 dafür ausgelegt sein, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datendemodulation, eine Fourier-Transformation und Rückgängigmachen der Hilfsträgerabbildung umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer durch den Empfänger400 ausgeführten Datenverarbeitung. Man beachte, dass der Empfänger800 dafür ausgelegt sein kann, beide der beschriebenen Datenverarbeitungsschemen auszuführen. - Die Einheit
40 empfängt Konfigurationsparameter, die die auszuführende Signalverarbeitung bestimmen. Nach der ausgeführten Demodulation (bzw. Entspreizung) werden erhaltene Softbits zu den Einheiten41 gesendet, wodurch die Schnittstelleneinheit3b , der Datenbus3c und die Schnittstelleneinheit3a durchlaufen werden. Hierbei kann die Schnittstelleneinheit3a ferner Konfigurationsparameter empfangen, die erforderlich sind, um die Datenübertragung über den Datenbus3c zu konfigurieren. Zum Beispiel sind solche Konfigurationsparameter im Fall einer auf dem DigRF-Standard basierenden Schnittstelleneinheit erforderlich. Die Einheiten41 sind dafür ausgelegt, ähnlich wie die Empfänger400 und600 Datendecodierung und Datenentschachtelung auszuführen. Jede der Einheiten41 ist in einem Signalweg angeordnet, wobei sie Daten aus der Schnittstelleneinheit3a des Basisbandchips1 empfangen und verarbeitete Daten zu weiteren (nicht gezeigten) Komponenten des Basisbandchips1 weiterleiten können. Man beachte, dass die Anzahl der Einheiten41 sowie die entsprechende Anzahl der Signalwege beliebig ist. - Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der angefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere in bezug auf die verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten Funktionen sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten benutzten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf „Mittel"), sofern es nicht anders angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z. B. die funktional äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell mit der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt. Obwohl möglicherweise ein konkretes Merkmal der Erfindung in bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, können zusätzlich solche Merkmale mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, so wie es für eine beliebige gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Soweit die Begriffe „enthaltend", „enthält", „aufweisend", „aufweist", „mit" oder Varianten dieser entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe weiterhin ähnlich wie der Begriff „umfassend" einschließend sein.
Claims (25)
- Sender, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Modulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu modulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger zugewiesen ist, der eine Frequenz aufweist, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist.
- Sender nach Anspruch 1, wobei die Modulationseinheit dafür ausgelegt ist, Daten unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas oder von beiden zu modulieren.
- Sender nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzchip eine Fourier-Rücktransformationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Fourier-Rücktransformation der modulierten Datenströme auszuführen.
- Sender nach Anspruch 3, wobei die Fourier-Rücktransformationseinheit ein Mehrträgersignal ausgibt.
- Sender nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzchip eine Multiplexumkehreinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, Daten aus der Schnittstelleneinheit zu empfangen und die Daten umgekehrt in die mehreren Datenströme zu multiplexen.
- Sender nach Anspruch 1, wobei der Basisbandchip einen Kanal-Codierer, einen Verschachteler oder beides umfasst.
- Sender nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
- Empfänger, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Demodulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu demodulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger zugewiesen ist, der eine Frequenz aufweist, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist.
- Empfänger nach Anspruch 8, wobei die Demodulationseinheit dafür ausgelegt ist, Daten unter Verwendung eines Phasendemodulationsschemas, eines Amplitudendemodulationsschemas oder von beiden zu demodulieren.
- Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Hochfrequenzchip eine Fourier-Transformationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Fourier-Transformation eines empfangenen Mehrträgersignals auszuführen.
- Empfänger nach Anspruch 10, wobei die Fourier-Transformationseinheit die mehreren Datenströme ausgibt.
- Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Hochfrequenzchip eine Multiplexereinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, aus der Demodulationseinheit empfangene Datenströme in einen zu der Schnittstelleneinheit gesendeten Datenstrom zu multiplexen.
- Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Basisbandchip einen Kanaldecoder, einen Entschachtler oder beides umfasst.
- Empfänger nach Anspruch 8, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
- Sender, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Spreizeinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Spreizcodes zu spreizen.
- Sender nach Anspruch 15, wobei der Hochfrequenzchip eine Verwürflungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Verwürfelungscodes zu verwürfeln.
- Sender nach Anspruch 15, wobei der Hochfrequenzchip eine Modulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas oder von beiden zu modulieren.
- Sender nach Anspruch 15, wobei der Basisbandchip einen Kanal-Codierer, einen Verschachteler oder beides umfasst.
- Sender nach Anspruch 15, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
- Empfänger, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Entspreizungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entspreizungscodes zu entspreizen.
- Empfänger nach Anspruch 20, wobei die Entspreizungseinheit in einer Rake-Struktur enthalten ist.
- Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Hochfrequenzchip eine Entwürflungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entwürfelungscodes zu entwürfeln.
- Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Hochfrequenzchip eine Demodulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasendemodulationsschemas, eines Amplitudendemodulationsschemas oder von beiden zu demodulieren.
- Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Basisbandchip einen Kanaldecoder, einen Entschachteler oder beides umfasst.
- Empfänger nach Anspruch 20, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
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