DE102013109692A1

DE102013109692A1 - Duplexfilter-umgehung

Info

Publication number: DE102013109692A1
Application number: DE102013109692.1A
Authority: DE
Inventors: Oluf Bagger
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-27
Also published as: CN103684513B; US20140086109A1; CN103684513A; US9515695B2

Abstract

Die offenbarte Erfindung betrifft ein Sender/Empfängersystem mit einem Umgehungssignalweg, der niedrigen Stromverbrauch ermöglicht. Das Sender/Empfängersystem weist einen Sendeweg und einen Empfangsweg auf. Mit dem Sendeweg wird ein Signal von einer Sendekette zu einer Antenne zur drahtlosen Übertragung bereitgestellt. Mit dem Empfangsweg wird ein Signal von der Antenne für eine Empfangskette bereitgestellt. Ein Duplexfilter, das Isolierung zwischen dem Sende- und Empfangsweg bereitstellt, ist zwischen die Antenne und den Sende- und Empfangsweg geschaltet. Mit einem Umgehungssignalweg werden Signale gezielt zwischen der Sendekette und der Antenne entlang einem Leitungsweg ausgetauscht, der das Duplexfilter umgeht. Durch Verwenden des Umgehungssignalweges zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Sendekette und der Antenne kann die Einfügungsdämpfung des Duplexfilters gelindert werden und ermöglicht dem Sender/Empfängersystem mit niedrigerer Leistung zu arbeiten.

Description

Sender/Empfänger werden weitläufig in vielen modernen drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen benutzt (z. B. Zellulartelefonen, drahtlosen Sensoren, PDA usw.). Sender/Empfänger sind in der Lage, elektromagnetische Strahlung mit einer Antenne zu senden und zu empfangen. Einige Sender/Empfänger können als Vollduplexsysteme fungieren, die Daten zur gleichen Zeit senden und empfangen.
In 1 ist ein Sender/Empfänger 100 dargestellt, der als Vollduplexsystem betrieben werden kann. Der Sender/Empfänger 100 umfasst einen Sendeweg 102 und einen Empfangsweg 108. Der Sendeweg 102 umfasst einen Leistungsverstärker 110, der zum Bereitstellen eines Signals mit einer ersten Frequenz S(f₁) in einer Sendebandbreite zu einer Antenne 106 eingerichtet ist. Der Empfangsweg 108 umfasst einen rauscharmen Verstärker 112, der zum Empfangen eines Empfangssignals mit einer zweiten Frequenz S(f₂) in einer Empfangsbandbreite von der Antenne 106 eingerichtet ist. Zwischen den Sende- und Empfangswegen 102 und 108 und der Antenne 106 befindet sich ein Duplexfilter 104. Das Duplexfilter 104 ist zum Isolieren des Sendeweges 102 gegen den Empfangsweg 108 eingerichtet.
Das Duplexfilter 104 umfasst ein erstes Bandpassfilter 104a und ein zweites Bandpassfilter 104b. Vom ersten Bandpassfilter 104a wird Rauschen außerhalb der Sendebandbreite (z. B. dem Leistungsverstärker 110 auf dem Sendeweg eingegebenes Wärmerauschen und Rauschen vom Leistungsverstärker) vom Sendeweg 102 gedämpft, ehe es die Antenne 106 erreicht. Vom zweiten Bandpassfilter 104b werden Signale außerhalb der Empfangsbandbreite einschließlich des übertragenen Signals S(f₁) unterdrückt, ehe sie den Empfangsweg 108 erreichen. Ohne das Duplexfilter 104 kann das Rauschen und Signal vom Sendeweg 102 auf den Empfangsweg 108 entweichen und damit das Signal-Rausch-Verhältnis verringern und die Dynamikerfordernisse für den Empfänger steigern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Blockschaltbilddarstellung eines Sender/Empfängers mit einem Duplexfilter eingerichtet zum Bereitstellen von Isolierung zwischen einem Sendeweg und einem Empfangsweg.
2A ist eine Blockschaltbilddarstellung eines offenbarten Sender/Empfängersystems mit einem Signalweg, der das Duplexfilter umgeht.
2B zeigt eine Zeitdiagrammdarstellung eines Beispiels von Übertragung und Empfang in einem LTE-FDD-System.
3A–3B zeigen ein ausführlicheres Sender/Empfängersystem mit einem alternativen Sendeweg, der das Duplexfilter umgeht.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Sendeweges mit einem alternativen Sendeweg, der das Duplexfilter umgeht.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Verringern von Einfügungsdämpfung in einem Sender/Empfängersystem.
6 zeigt ein Beispiel einer mobilen Kommunikationsvorrichtung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Der beanspruchte Gegenstand wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern insgesamt zur Bezugnahme auf gleiche Elemente benutzt werden. In der nachfolgenden Beschreibung sind für Erläuterungszwecke zahlreiche spezifische Einzelheiten aufgeführt, um ein gründliches Verständnis des beanspruchten Gegenstandes zu bieten. Es versteht sich jedoch, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann.
In vielen modernen drahtlosen Kommunikationsstandards müssen Mobilkommunikationsvorrichtungen zum Betrieb im Vollduplexmodus fähig sein, um feste Sendeleistungskontrolle zu bewahren. Beispielsweise müssen in 3G-Systemen wie beispielsweise WCDMA und CDMA2000 die Sendekette und Empfangskette eines Sender/Empfängers zum gleichzeitigen Senden und Empfangen von Signalen fähig sein. Bei Betrieb im Vollduplexmodus kann jedoch eine Empfangskette durch ein von einer Sendekette ausgegebenes Signal gesättigt werden, wenn die Empfangskette das Sendesignal nicht ausfiltern kann, ehe es einen LNA-Mischer in der Empfangskette erreicht. Weiterhin kann Breitbandrauschen von der Sendekette das Signal-Rausch-Verhältnis eines Empfangssignals beeinflussen, wenn die Amplitude des Sendesignals nicht auf dem oder unterhalb des Wärmerauschpegel/s gehalten werden kann.
Während ein Duplexfilter ausreichend Isolierung zwischen einer Sendekette und einer Empfangskette ermöglicht, bewirken Duplexfilter einen bedeutsamen Leistungsverlust an einem Sendesignal. Beispielsweise weisen Duplexfilter mit Bandpassfiltern typischerweise eine Sendereinfügungsdämpfung im Bereich von annähernd 2–4 dB auf. Die Einfügungsdämpfung der Bandpassfilter erfordert eine Abgabe von mehr Leistung durch eine Sendekette, als tatsächlich durch eine Antenne ausgegeben wird. Beispielsweise kann ein Duplexfilter in einem 3G-System die Ausgangsleistung der Übertragungskette um 100–200 mW erhöhen, um ein 200–300 mW-Signal zu übertragen. Eine solche Steigerung der Ausgangsleistung ist unerwünscht, da sie die Batterielebensdauer einer zugehörigen Mobilkommunikationsvorrichtung verringert.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Offenbarung Sender/Empfängersysteme mit einem Umgehungs-Signalweg, der niedrigen Stromverbrauch ermöglicht. Das Sender/Empfängersystem umfasst einen Sendeweg und einen Empfangsweg. Der Sendeweg ist zum Bereitstellen eines Signals von einer Sendekette zu einer Antenne zur drahtlosen Übertragung eingerichtet. Der Empfangsweg ist zum Bereitstellen eines Signals von der Antenne zu einer Empfangskette eingerichtet. Zwischen die Antenne und die Sende- und Empfangswege ist ein zur Bereitstellung von Isolierung zwischen dem Sende- und dem Empfangsweg eingerichtetes Duplexfilter geschaltet. Ein Umgehungs-Signalweg ist zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Sendekette und der Antenne entlang einem Leitungsweg eingerichtet, der das Duplexfilter umgeht. Durch Verwenden des Umgehungssignalweges zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Sendekette und der Antenne kann die Einfügungsdämpfung des Duplexfilters gelindert werden, wodurch dem Sender/Empfängersystem Betrieb mit geringerer Leistung ermöglicht wird.
2A ist eine Blockschaltbilddarstellung eines Beispiels eines offenbarten Sender/Empfängersystems 200 mit einem Umgehungssignalweg 214 eingerichtet zum gezielten Umgehen eines Duplexfilters 210. Das Sender/Empfängersystem 200 kann eine Mobilkommunikationsvorrichtung 216 umfassen (z. B. Mobilgerät) eingerichtet für den Betrieb als ein LTE-FDD (Long Term Evolution frequency division duplexing – Langzeitentwicklungs-Frequenzduplex)-System. Alternativ kann das Sender/Empfängersystem 200 eine Mobilkommunikationsvorrichtung 216 eingerichtet für den Betrieb als ein anderes System wie beispielsweise GSM umfassen.
Das Sender/Empfängersystem 200 umfasst eine Signalverarbeitungseinheit 202 in Kommunikation mit einer Antenne 204. Die Antenne 204 ist eingerichtet zum Senden und Empfangen von drahtlosen Signalen 218 (z. B. zu und von einem Netz 220). Die Signalverarbeitungseinheit 202 ist zum Erzeugen von Signalen eingerichtet, die zur Übertragung für die Antenne 204 bereitgestellt werden und zum Verarbeiten von von der Antenne 204 empfangenen Signalen.
Zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204 erstrecken sich ein erster Signalweg 206 und ein zweiter Signalweg 208. Der erste und zweite Signalweg 206 und 208 sind zum Austauschen von Daten zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204 eingerichtet. In einigen Beispielen umfasst der erste Signalweg 206 einen Sendeweg eingerichtet zum Bereitstellen eines von der Signalverarbeitungseinheit 202 zur Antenne 204 zu übertragenden Signals zur drahtlosen Übertragung und der zweite Signalweg 208 umfasst einen zum Bereitstellen eines Empfangssignals von der Antenne 204 für die Signalverarbeitungseinheit 202 eingerichteten Empfangsweg. In anderen Beispielen umfasst der erste Signalweg 206 einen Empfangsweg und der zweite Signalweg 208 umfasst einen Sendeweg.
Zwischen dem ersten und zweiten Signalweg 206 und 208 und der Antenne 204 befindet sich ein Duplexfilter 210. Das Duplexfilter 210 ist zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem ersten Signalweg 206 und dem zweiten Signalweg 208 durch Verhindern, dass Signale (z. B. Rauschen) von einem Signalweg in den anderen Signalweg eintreten, eingerichtet. Beispielsweise kann das Duplexfilter 210 während des Betriebs des ersten Signalweges 206 Isolierung durch Ausfiltern von Signalen in der Betriebsfrequenz des ersten Signalweges 206 gegen Eintritt in den zweiten Signalweg 208 bereitstellen. Auf ähnliche Weise kann während des Betriebs des zweiten Signalweges 208 das Duplexfilter 210 Isolierung durch Ausfiltern von Signalen in der Betriebsfrequenz des zweiten Signalweges 208 gegen Eintritt in den ersten Signalweg 206 bereitstellen.
Eine Steuereinheit 212 ist eingerichtet zum Steuern des Betriebs des ersten und zweiten Signalweges 206 und 208. Die Steuereinheit 212 ist eingerichtet zum Aktivieren eines oder mehrerer Signalwege zum Austauschen eines Signals zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204. Die Steuereinheit 212 kann die Signalwege zu einer gleichen Zeit und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aktivieren (d. h. zum Übermitteln eines Signals betreiben). Beispielsweise kann die Steuereinheit 212 zu einigen Zeiten im Vollduplexmodus arbeiten und gleichzeitig den ersten und zweiten Signalweg 206 und 208 aktivieren, während die Steuereinheit 212 zu anderen Zeiten den ersten Signalweg 206 aktivieren und den zweiten Signalweg 208 deaktivieren kann.
Zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204 erstreckt sich ein Umgehungssignalweg 214 entlang einem Leitungsweg, der das Duplexfilter 210 umgeht. Der Umgehungssignalweg 214 ist zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204 zu Zeiten, wenn das Duplexfilter 210 nicht zur Bereitstellung von Isolierung zwischen dem ersten und zweiten Signalweg 206 und 208 benötigt wird (d. h. wenn die Steuereinheit 212 nicht im Vollduplexmodus arbeitet) eingerichtet. Beispielsweise kann, wenn der erste Signalweg 206 deaktiviert ist (d. h. betrieben wird, kein Signal zu übertragen), der Umgehungssignalweg 214 anstatt des zweiten Signalweges 208 zum Austauschen von Signalen zwischen der Signalverarbeitungseinheit 202 und der Antenne 204 benutzt werden, da das Duplexfilter 210 nicht zur Bereitstellung von Isolierung zwischen dem ersten und zweiten Signalweg 206 und 208 benötigt wird.
2B zeigt ein Beispiel eines Zeitdiagramms 222 mit Übertragung und Empfang für eine Mobilkommunikationsvorrichtung 216, die während einer Sprachverbindung als LTE-FDD-System betrieben wird.
Nach der Darstellung in Zeitdiagramm 222 benutzen LTE-FDD-Systeme eine Kommunikationsinfrastruktur mit Rahmen 224, 228 mit einer 20-mS-Spanne. Jeder Rahmen 224, 228 ist weiterhin in 20 Unterrahmen oder Zeitschlitze 226 mit einer 1-mS-Spanne eingeteilt. Von einer mit LTE-FDD arbeitenden Mobilkommunikationsvorrichtung 216 werden einer oder mehrere Zeitschlitze 226 dynamisch für Empfang und Übertragung zugeteilt, so dass Aufwärts- und Abwärts-Kommunikation während eines zugeteilten Zeitschlitzes 226 stattfinden kann (z. B. von einer Dauer von 1 ms).
In einem solchen System wird ein erster Signalweg 206 mit einer Empfangskette und ein zweiter Signalweg 208 mit einer Sendekette gemäß zugeteilten Zeitschlitzen 226 zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert (d. h. zum Senden oder Empfangen von Signalen bestromt). Beispielsweise kann zum Stromsparen die Mobilkommunikationsvorrichtung 216 eine Empfangskette in Zeitschlitzen deaktivieren/ausschalten, wo ein Netz 220 nicht Daten zur Mobilkommunikationsvorrichtung 216 sendet.
Im Zeitdiagramm 222 ist die Mobilkommunikationsvorrichtung 216 zum Empfangen eines Datenpakets vom Netz 220 in Zeitschlitz 0 eingerichtet. Zum Empfangen des Datenpakets während des Zeitschlitzes 0 wird die Empfangskette im Zeitschlitz 0 hochgefahren. Nach einer verzögerten Zeitdauer (z. B. zum Berücksichtigen von Laufzeit, Analyse des Pakets zum Sicherstellen, dass es nicht beschädigt ist, usw.) innerhalb des Empfangs des Datenpakets wird jedoch die Empfangskette heruntergefahren, bis sie wieder in einem nachfolgenden Rahmen benutzt wird. Im Zeitschlitz 3 wird die Mobilkommunikationsvorrichtung 216 zum Senden einer Bestätigung zum Netz 220 eingerichtet, dass sie das Datenpaket empfangen hat. Zum Senden der Bestätigung wird die Übertragungskette im Zeitschlitz 3 hochgefahren. Nach Ende des ersten Rahmens 224 wird der Vorgang während eines nachfolgenden Rahmens 228 wiederholt und die Mobilkommunikationsvorrichtung 216 empfängt ein weiteres Datenpaket zum Zeitschlitz 0 des Rahmens 228.
Daher wird zwischen Zeitschlitz 3 und dem Ende des Rahmens 224 die Empfangskette zum Stromsparen deaktiviert. Während dieser Zeit wird das Duplexfilter 210 nicht zum Bereitstellen von Isolierung zwischen Übertragungsketten und Empfangsketten benötigt und der Umgehungssignalweg 214 kann zum Bereitstellen eines Signals zwischen der Antenne 204 und der Signalverarbeitungseinheit 202 benutzt werden. Durch Verwenden des Umgehungssignalweges 214 zum Bereitstellen eines Signals von der Signalverarbeitungseinheit 202 für die Antenne 204 wird die Einfügungsdämpfung des Duplexfilters 210 (z. B. annähernd 3,5 dB) vermieden, was dem Sender/Empfängersystem 200 eine Verringerung von Stromverbrauch und Leistungsersparnis ermöglicht.
Es wird sich erkennen lassen, dass 2B ein nichtbegrenzendes Beispiel eines Zeitdiagramms ist, auf das das offenbarte Sender/Empfängersystem angewandt werden kann. Beispielsweise kann ein mit dem offenbarten Sender/Empfängersystem verbundenes Zeitdiagramm zusätzliche Sende- oder Empfangssignale in einem Rahmen aufweisen (z. B. kann es Bestätigung vom Netz 220 zur Mobilkommunikationsvorrichtung 216 aufweisen).
Obwohl weiterhin 2B ein beispielhaftes Zeitdiagramm bezüglich eines eine Sprachverbindung betreibenden LTE-FDD-Systems darstellt, lässt sich erkennen, dass das offenbarte Sender/Empfängersystem nicht auf Sprachverbindungen begrenzt ist. Stattdessen kann das offenbarte Sender/Empfängersystem auf jedes beliebige System mit der Fähigkeit zum Arbeiten in einem Vollduplexmodus angewandt werden, das aber Daten zu getrennten Zeiten an einer beliebigen Stelle während des Betriebs sendet und empfängt.
Beispielsweise werden im IP-Verkehr Daten mit einer gegebenen Größe (z. B. 500 kB) zwischen einer Mobilkommunikationsvorrichtung und einem Netz (z. B. dem Internet) ausgetauscht. Die Daten können durch einen Host-Computer in eine Vielzahl von Paketen mit einem für jeden Zeitschlitz zugefügten Kopfteil verpackt sein. Die Mobilkommunikationsvorrichtung kann ein Paket in einem Zeitschlitz (mit hoher Bandbreite) oder in vielfachen Zeitschlitzen (mit geringerer Bandbreite) empfangen. Beispielsweise ist es für allgemeinen IP-Verkehr einem Netz überlassen, jeder Mobilkommunikationsvorrichtung Ressourcenblöcke zuzuteilen, da jedoch die Übertragung von n Ressourcenblöcken in einem Zeitschlitz mit geringerem Aufwand als die Übertragung von einem Ressourcenblock in mehreren Zeitschlitzen verbunden ist, ist es sinnvoll, ein IP-Paket in einem einzelnen Zeitschlitz zu einer Mobilkommunikationsvorrichtung zu übertragen. In vielen Protokollen werden vom Host-Computer keine neuen Daten gesendet, bis eine Bestätigung von der Mobilkommunikationsvorrichtung empfangen ist, infolgedessen werden Daten nicht in jedem Zeitschlitz empfangen und der Übertragungsweg und Empfangsweg arbeiten daher häufig zu getrennten Zeiten.
3A–3B zeigen ein ausführlicheres Beispiel eines offenbarten Sender/Empfängersystems mit einem alternativen Umgehungssignalweg, der ein Duplexfilter umgeht.
3A ist eine Blockschaltbilddarstellung eines offenbarten Sender/Empfängersystems 300 mit einem Umgehungssignalweg 314, der ein zwischen einer Sendekette 302 und einer Antenne 306 befindliches Duplexfilter 304 umgeht.
Das Sender/Empfängersystem 300 umfasst eine Sendekette 302 und eine Empfangskette 308 jeweils verbunden mit einer Antenne 306 über einen Sendeweg 310 bzw. einen Empfangsweg 312. Die Sendekette 302 ist zum Ausgeben eines Signals mit einer ersten Frequenz S(f₁) an die Antenne 306 zur drahtlosen Übertragung eingerichtet. Die Empfangskette 308 ist zum Empfangen eines Signals von der Antenne 306 mit einer zweiten Frequenz S(f₂) eingerichtet, die sich von der ersten Frequenz f₁ unterscheidet. Zwischen den Sendeweg 310 und den Empfangsweg 312 ist ein Duplexfilter 304 geschaltet. Das Duplexfilter 304 ist zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem Sende- und dem Empfangsweg 310 und 312 wie oben beschrieben eingerichtet.
Ein Umgehungssignalweg 314 wirkt als alternativer Sendeweg, der das Duplexfilter 304 umgeht. Der Umgehungssignalweg 314 ist mit einem ersten Ende gezielt durch ein erstes Schaltelement 316 an einer Stelle stromaufwärts des Duplexfilters 304 mit der Sendekette 302 verbunden. Der Umgehungssignalweg 314 ist mit einem zweiten Ende über ein zweites Schaltelement 318 gezielt an einer Stelle stromabwärts des Duplexfilters 304 mit der Antenne 306 verbunden. Der Umgehungssignalweg 314 ist zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Sendekette 302 und der Antenne 306 auf eine Weise, die das Duplexfilter 304 umgeht, eingerichtet. In einigen Fällen erstreckt sich der Umgehungssignalweg 314 zwischen einem Leistungsverstärker in der Sendekette 302 und der Antenne 306, um den Leistungsverstärker direkt mit der Antenne 306 zu verbinden.
Eine Steuereinheit 320 ist zum Steuern des Betriebs der Sende- und Empfangsketten 302 und 308 eingerichtet. Die Steuereinheit 320 ist zum Aktivieren (d. h. Betreiben zum Übermitteln eines Signals) von einer oder mehreren der Sende- und Empfangsketten 302 und 308 zum Senden und/oder Empfangen eines Signals zu/von der Antenne 306 eingerichtet. Die Steuereinheit 320 kann die Sende- und Empfangsketten 302 und 308 zur gleichen Zeit (im Vollduplexmodus) und/oder zu unterschiedlichen Zeiten aktivieren.
Eine Schaltsteuerung (322) ist zum Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale S_CTRL eingerichtet, die das erste und zweite Schaltelement 316 und 318 betreiben. Die Schaltsteuerung 322 ist zum Verbinden der Sendekette 302 mit der Antenne 306 über den Sendeweg 310, wenn die Empfangskette 308 aktiviert ist, eingerichtet. Die Schaltsteuerung 322 ist weiterhin zum Verbinden der Sendekette 302 mit der Antenne 306 über den Umgehungssignalweg 314, wenn die Sendekette 302 aktiviert ist und die Empfangskette 308 deaktiviert ist, eingerichtet.
In einigen Beispielen kann das Steuersignal S_CTRL ein Signal mit einer periodischen Wellenform umfassen, das zum periodischen Betreiben der Schaltelemente 316 und 318 eingerichtet ist. Beispielsweise ist in einer LTE-Sprachverbindung, wo ein Handgerät semipersistente Zeitplanung mit Austausch von Sprachdaten in 20-ms-Zeitabständen (oben in 2B beschrieben) benutzt, das Steuersignal S_CTRL zum periodischen Betreiben von Schaltelementen 316 und 318 zum Umgehen des Duplexfilters 304 eingerichtet, wenn die Empfangskette 308 deaktiviert ist. In anderen Beispielen kann das Steuersignal S_CTRL ein Signal mit einer nichtperiodischen Wellenform umfassen. Beispielsweise kann der offenbarte Umgehungsweg auf allgemeinen IP-Verkehr angewandt werden, wo sich die von einem Host empfangenen Daten in der Größe und der Anzahl von Zeitschlitzen, in denen sie empfangen werden, verändert.
3B ist ein den Betrieb des Sender/Empfängersystems 300 darstellendes Zeitdiagramm 324.
Während einer ersten Zeitdauer 326, wenn die Empfangskette 308 aktiviert ist, weist das Steuersignal S_CTRL einen ersten Wert A₁ auf. Der erste Wert A₁ des Steuersignals S_CRTL entspricht einem Zustand von Schaltelementen 316 und 318, der die Sendekette 302 über den Sendeweg 310, der das Duplexfilter 304 enthält, mit der Antenne 306 verbindet. Während einer zweiten Zeitdauer 328, wenn die Sendekette 302 aktiviert ist und die Empfangskette 308 deaktiviert ist, ändert sich der Wert des Steuersignals S_CTRL vom ersten Wert A₁ zu einem zweiten Wert A₂. Der zweite Wert A₂ des Steuersignals S_CTRL entspricht einem Zustand von Schaltelementen 316 und 318, der die Sendekette 302 über den Umgehungssignalweg 314 mit der Antenne 306 verbindet.
Da die Empfangskette 308 nicht in allen Zeitschlitzen aktiv ist, wird daher durch das offenbarte Sender/Empfängersystem 300 der Stromverbrauch durch Verwenden des Umgehungssignalweges 314 zum Bereitstellen von Signalen von der Sendekette 302 für die Antenne 306 in Zeitschlitzen, wo die Empfangskette 308 nicht aktiv ist, wesentlich verringert.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Mehrband-Sender/Empfängers 400 mit einem Umgehungssignalweg 412, der als alternativer Sendeweg wirkt, der die Duplexfilter 416 umgeht.
Sender/Empfänger 400 umfasst eine Vielzahl von Sendewegen 410a–410e, die sich zwischen einem Leistungsverstärker 402 und einer Antenne 404 erstrecken. Die Vielzahl von Sendewegen 410 ist zum Übertragen von Signalen in unterschiedlichen Frequenzbändern mit unterschiedlichen Sendefrequenzen eingerichtet, so dass der Sender 400 als Mehrbandsender eingerichtet zum Übertragen von elektromagnetischer Strahlung mit einer Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen fungieren kann. Beispielsweise enthält der Sender/Empfänger 400 einen ersten Sendeweg 410a eingerichtet zum Übertragen von Signalen mit einem ersten Frequenzband, einem zweiten Sendeweg 410b eingerichtet zum Übertragen von Signalen mit einem zweiten Frequenzband usw. Die verschiedenen Frequenzen können durch verschiedene drahtlose Standards (z. B. GSM, TMDA, CMDA, usw.) benutzt werden. Alternativ können die verschiedenen Frequenzen durch verschiedene Frequenzen eines gleichen drahtlosen Standards benutzt werden (z. B. zum Unterstützen mehrerer LTE FDD-Netze, die mit verschiedenen, in Europa, Asien und Amerika benutzten 3GPP-Bändern laufen wie beispielsweise LTE-Bänder B13, B17, B20, B26 usw.).
Weiterhin umfasst der Sender/Empfänger 400 mehrere Duplexfilter 416a–416f. Jeder Sendeweg 410a–410e ist über ein erstes Schaltelement 406 mit einem Duplexfilter 416a–416f verbunden. Die Duplexfilter 416a–416b sind zum Bereitstellen von Isolierung zwischen einem Sendeweg 410m (wobei m = a–f) und einem zugehörigen Empfangsweg RX_n (wobei n = 1–6) für getrennte Frequenzbänder eingerichtet. Beispielsweise ist der erste Sendeweg 410a mit einem ersten Duplexfilter 416a verbunden, das zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem ersten Sendeweg 410a und einem ersten Empfangsweg RX₁ eingerichtet ist, der zweite Sendeweg 410b mit einem zweiten Duplexfilter 416b verbunden, das zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem zweiten Sendeweg 410b und einem zweiten Empfangsweg RX₂ eingerichtet ist, usw.
Die Ausgänge aus den Duplexfiltern 416a–416f sind über ein zweites Schaltelement 408 mit der Antenne 404 verbunden. Zusammen sind das erste und zweite Schaltelement 406 und 408 zum gezielten Verbinden des Leistungsverstärkers 402 über einen Sendeweg 410 mit einem entsprechenden Duplexfilter für ein aktives Frequenzband mit der Antenne 404 eingerichtet.
Zwischen dem Leistungsverstärker 402 und der Antenne 404 erstreckt sich ein Umgehungssignalweg 412 über das erste und zweite Schaltelement 406 und 408. Verbinden des Umgehungssignalwegs 412 mit dem ersten und zweiten Schaltelement 406 und 408 ermöglicht, dass der Umgehungssignalweg 412 unter der Vielzahl von Frequenzbändern des Mehrband-Sender/Empfängers 400 geteilt wird. Der Umgehungssignalweg 412 kann ein Tiefpassfilter 414 umfassen. Das Tiefpassfilter 414 ist zum Entfernen von Außerbandrauschen (z. B. Entfernen von Oberwellen übertragener Signale) eingerichtet.
Eine Schaltsteuerung 418 ist zum Steuern des Betriebs der Schaltelemente 406 und 408 eingerichtet. Die Schaltsteuerung 418 kann ein Speicherelement 420 eingerichtet zum Speichern von Daten entsprechend dem Sende- und Empfangstakt umfassen (z. B. Zeitschlitzen, in denen ein Datenpaket übertragen oder empfangen wird). Auf das Speicherelement 420 kann durch einen Prozessor 422 eingerichtet zum Zugreifen auf die Daten und zum Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale S_CTRL basierend darauf zugegriffen werden.
Während des Betriebs betätigt die Schaltsteuerung 418 Schaltelemente 406 und 408 zum Aktivieren eines der Vielzahl von Sendewegen 410a–410e. Bei Betrieb im Vollduplexmodus (d. h. mit gleichzeitig betriebenen Sendeweg und Empfangsweg) sind die Schaltelemente 406 und 408 zum gezielten Verbinden des Leistungsverstärkers 402 mit der Antenne 404 über einen der Sendewege 410a–410f entsprechend einer gewünschten Sendefrequenz eingerichtet. Wenn sie nicht im Vollduplexmodus betrieben werden, sind die Schaltelemente 406 und 408 zum Verbinden des Leistungsverstärkers 402 mit der Antenne 404 über den Umgehungssignalweg 412 eingerichtet.
5 ist ein Flussdiagramm 500 eines beispielhaften Verfahrens zum Verringern der Einfügungsdämpfung in einem Sender/Empfängersystem.
Während das offenbarte Verfahren 500 unten aus einer Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben wird, versteht es sich, dass die dargestellte Einreihung solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem begrenzenden Sinn auszulegen ist. Beispielsweise können einige Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen abgesehen von den hier dargestellten und/oder beschriebenen stattfinden. Zusätzlich müssen nicht alle dargestellten Handlungen notwendigerweise einen oder mehrere Aspekte der vorliegenden Beschreibung realisieren. Weiterhin kann eine oder mehrere der hier dargestellten Handlungen in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen ausgeführt werden.
Bei 502 wird ein Sender/Empfänger mit einer Empfangskette und einer Sendekette verbunden mit einer Antenne bereitgestellt. Die Empfängerkette ist über einen Empfangsweg mit einem Duplexfilter mit der Antenne verbunden. Die Sendekette ist gezielt über entweder einen oder mehrere Sendewege mit einem Duplexfilter oder einen alternativen Umgehungssignalweg, der die Sendekette entlang einem Leitungsweg, der das eine oder die mehreren Duplexfilter umgeht, mit der Antenne verbindet, mit der Antenne verbunden.
Bei 504 wird/werden ein oder mehrere Schaltelemente zum Verbinden der Antenne mit der Sendekette über den Umgehungssignalweg betrieben, wenn die Empfangskette deaktiviert ist.
Beispielsweise wird/werden bei 506 ein oder mehrere Schaltelemente zum Ankoppeln der Sendekette an die Antenne über einen Sendeweg (d. h. über ein Duplexfilter) betrieben.
Bei 508 wird eine Empfangskette zum Empfangen eines Signals von der Antenne aktiviert. Da die Sendekette über ein oder mehrere Duplexfilter mit der Antenne verbunden ist, wird Isolierung zwischen der Empfangskette und der Sendekette erreicht.
Bei 510 wird die Empfangskette deaktiviert.
Bei 512 wird das eine oder werden die mehreren Schaltelemente zum Ankoppeln der Sendekette an die Antenne über den alternativen Umgehungssignalweg betrieben. Der Umgehungssignalweg umgeht das Duplexfilter. Das Duplexfilter kann sicher umgangen werden, da die Empfangskette deaktiviert ist und das Duplexfilter daher nicht länger zum Bereitstellen von Isolierung zwischen der Sendekette und der Empfangskette benötigt wird.
Bei 514 wird ein Signal unter Verwendung der Antenne von der Sendekette übertragen.
6 zeigt ein Beispiel einer Mobilkommunikationsvorrichtung 600 wie beispielsweise ein Mobiltelefon-Handgerät. Die Mobilkommunikationsvorrichtung 600 enthält mindestens eine Verarbeitungseinheit 602 und Speicher 604. In Abhängigkeit von dem genauen Aufbau und der Art von Mobilkommunikationsvorrichtung kann der Speicher 604 flüchtig (wie beispielsweise RAM), nichtflüchtig (wie beispielsweise ROM, Flash-Speicher, usw.) oder irgendeine Kombination der beiden sein. Der Speicher 604 kann herausnehmbar und/oder nichtherausnehmbar sein und kann auch Magnetspeicherung, optische Speicherung und dergleichen enthalten, ist aber nicht darauf begrenzt. In einigen Beispielen können im Speicher 604 computerlesbare Anweisungen in der Form von Software oder Firmware 606, die zum Implementieren eines oder mehrerer hier bereitgestellter Beispiele eingerichtet sind, gespeichert sein. Die computerlesbaren Anweisungen können zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit 602 im Speicher 604 eingeladen sein. Auch können weitere Peripheriegeräte wie beispielsweise eine Stromversorgung 608 (z. B. Batterie) gegenwärtig sein.
Verarbeitungseinheit 602 und Speicher 604 arbeiten koordiniert zum drahtlosen Kommunizieren mit anderen Vorrichtungen über ein drahtloses Kommunikationssignal 644 (z. B. das Frequenzmodulation, Amplitudenmodulation, Phasenmodulation und/oder Kombinationen derselben zum Übermitteln von Signalen zu einer drahtlosen Vorrichtung benutzt). Zum Erleichtern dieser drahtlosen Kommunikation ist eine Antenne 620 über eine Empfangskette 610 und eine Sendekette 612 an die Verarbeitungseinheit 602 angekoppelt. Mit einem oder mehreren Empfangswegen 614 wird die Empfangskette 610 über ein Duplexfilter 618 mit der Antenne 620 verbunden. Mit einem oder mehreren Sendewegen 616 wird die Sendekette 612 über das Duplexfilter 618 mit der Antenne 620 verbunden. Mit einem Umgehungssignalweg 622 wird die Sendekette 612 weiterhin entlang einem Leitungsweg, der das (die) Duplexfilter 618 umgeht, mit der Antenne 620 verbunden.
Eine Schaltsteuerung 624 ist zum gezielten Verbinden der Sendekette 612 über einen der Sendewege 616 oder den Umgehungssignalweg 622 in Abhängigkeit von einem Zustand der Empfangskette 610 mit der Antenne 620 eingerichtet. Wenn beispielsweise die Empfangskette 610 aktiviert ist, verbindet die Schaltsteuerung 624 die Sendekette 612 über die Sendewege 616 mit der Antenne 620, während bei deaktivierter Empfangskette 610 die Schaltsteuerung 624 die Sendekette 612 über den Umgehungssignalweg 622 mit der Antenne 620 verbindet.
Zum Verbessern der Wechselwirkung eines Benutzers mit der Mobilkommunikationsvorrichtung 600 kann die Mobilkommunikationsvorrichtung 600 eine Anzahl von Schnittstellen umfassen, die der Mobilkommunikationsvorrichtung 600 den Austausch von Informationen in der Außenumgebung erlauben. Diese Schnittstellen können eine oder mehrere Benutzerschnittstelle(n) 620 und eine oder mehrere Vorrichtungsschnittstelle(n) 626 unter anderem umfassen.
Soweit vorhanden kann die Benutzerschnittstelle 628 eine beliebige Anzahl von Benutzereingängen 630 enthalten, die einem Benutzer das Eingeben von Informationen in die Mobilkommunikationsvorrichtung 600 erlauben, und kann auch eine beliebige Anzahl von Benutzerausgängen 632 umfassen, die einem Benutzer das Empfangen von Informationen von der Mobilkommunikationsvorrichtung 600 erlauben. Bei einigen Mobiltelefonen können die Benutzereingänge 630 einen Toneingang 634 (z. B. ein Mikrofon) und/oder einen Tasteingang 636 (z. B. Druckknöpfe und/oder eine Tastatur) umfassen. In einigen Mobiltelefonen können die Benutzerausgänge 632 einen Tonausgang 638 (z. B. einen Lautsprecher), einen optischen Ausgang 640 (z. B. einen LCD- oder LED-Bildschirm) und/oder Tastausgang 642 (z. B. einen Vibrationssummer) unter anderem umfassen.
Die Vorrichtungsschnittstelle 626 kann ein Modem, eine Netzschnittstellenkarte (NIC – Network Interface Card), eine integrierte Netzschnittstelle, einen Hochfrequenz-Sender/Empfänger, einen Infrarotanschluss, eine USB-Verbindung oder sonstige Schnittstellen zum Verbinden der Mobilkommunikationsvorrichtung 600 mit anderen Vorrichtungen umfassen, ist aber nicht auf diese begrenzt. Vorrichtungsverbindung(en) können eine Drahtverbindung oder eine drahtlose Verbindung umfassen. Vorrichtungsverbindung(en) können Kommunikationsmedien übertragen und/oder empfangen.
Obwohl die Offenbarung bezüglich einer oder mehrerer Ausführungen dargestellt und beschrieben worden ist, können anderen Fachmännern aufgrund des Lesens und Verständnisses der vorliegenden Anmeldung und der beiliegenden Zeichnungen gleichwertige Änderungen und Abänderungen einfallen. Es versteht sich weiterhin, dass Kennzeichnungen wie beispielsweise ”erste” und ”zweite” nicht irgendeine Art von Reihenfolge oder Einreihung bezüglich anderer Elemente bedeuten; stattdessen sind ”erste” und ”zweite” und andere ähnliche Kennzeichnungen nur generische Kennzeichnungen. Zusätzlich versteht es sich, dass der Begriff ”gekoppelt” direkte und indirekte Kopplung umfasst. Die Offenbarung schließt alle derartigen Abänderungen und Änderungen ein und ist nur durch den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche begrenzt. Unter besonderer Bezugnahme auf verschiedene, durch die oben beschriebenen Bauteile (z. B. Elemente und/oder Ressourcen) durchgeführten Funktionen sollen die zum Beschreiben dieser Bauteile benutzten Begriffe sofern nicht anderweitig angedeutet jedem beliebigen Bauteil entsprechen, der die angegebene Funktion des beschriebenen Bauteils durchführt (z. B. der funktionsmäßig gleichwertig ist), selbst wenn er nicht strukturmäßig der offenbarten Struktur gleichwertig ist, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Ausführungsformen der Offenbarung durchführt. Während zusätzlich ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung hinsichtlich nur einer von mehreren Ausführungsformen offenbart worden sein kann, kann dieses Merkmal mit einem oder mehreren weiteren Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert sein, sowie es wünschenswert und vorteilhaft für jede gegebene oder bestimmte Anwendung sein könnte. Zusätzlich sollen die Artikel ”ein” und ”eine”, sowie sie in der vorliegenden Anmeldung und den beiliegenden Ansprüchen benutzt werden, ”eine oder mehrere” bedeuten.
Weiterhin sollen in dem Ausmaß, dass die Begriffe ”umfasst”, ”aufweisend”, ”hat”, ”mit” oder Varianten derselben entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen benutzt werden, diese Begriffe auf ähnliche Weise wie der Begriff ”umfassend” inklusive sein.

Claims

Sender/Empfängersystem, umfassend: einen ersten Signalweg und einen zweiten Signalweg eingerichtet zum Übermitteln von Signalen zwischen einer Antenne und einer Signalverarbeitungseinheit; ein zwischen dem ersten Signalweg, dem zweiten Signalweg und der Antenne befindliches Duplexfilter, wobei das Duplexfilter zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem ersten und zweiten Signalweg eingerichtet ist; und einen Umgehungssignalweg eingerichtet zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Antenne und der Signalverarbeitungseinheit entlang einem Leitungsweg, der das Duplexfilter umgeht.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 1, wobei der erste Signalweg eine Sendekette eingerichtet zum Bereitstellen eines zur Antenne zu übertragenden Signals zur drahtlosen Übertragung; und wobei der zweite Signalweg eine Empfangskette eingerichtet zum Empfangen eines Empfangssignals von der Antenne umfasst.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 2, weiterhin umfassend: ein oder mehrere Schaltelemente eingerichtet zum gezielten Verbinden der Signalverarbeitungseinheit mit der Antenne über entweder den Umgehungssignalweg oder den ersten Signalweg.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 3, weiterhin umfassend: eine Schaltsteuerung eingerichtet zum Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale, die das eine oder mehrere Schaltelemente zum Verbinden der Sendekette mit der Antenne über den ersten Signalweg betreiben, wenn die Empfangskette zum Übermitteln des Empfangssignals aktiviert ist, und über den Umgehungssignalweg, wenn die Empfangskette deaktiviert ist, zum Nichtübermitteln des Empfangssignals.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 4, wobei das eine oder die mehreren Steuersignale periodische Wellenformen umfassen.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 4, wobei die Schaltsteuerung ein Speicherelement eingerichtet zum Speichern von Daten entsprechend einem Sende- und Empfangstakt umfasst; und einen Prozessor eingerichtet zum Zugreifen auf die Daten und zum Erzeugen des einen oder der mehreren Steuersignale basierend darauf.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 2, wobei die Sendekette und die Empfangskette zum Arbeiten mit getrennten Frequenzen eingerichtet sind.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 2, wobei die Sendekette einen Leistungsverstärker umfasst; und wobei sich der Umgehungssignalweg von einer ersten Stelle stromabwärts des Leistungsverstärkers und stromaufwärts des Duplexfilters zu einer zweiten Stelle stromabwärts des Duplexfilters erstreckt.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 8, wobei der erste Signalweg eine Vielzahl von Sendewegen jeweils eingerichtet zum Übermitteln von Signalen mit verschiedenen Frequenzen zwischen dem Leistungsverstärker und der Antenne umfasst; wobei die Sendewege mit Duplexfiltern jeweils entsprechend den verschiedenen Frequenzen verbunden sind; und wobei erste und zweite Schaltelemente zum Umschalten zwischen der Vielzahl von Sendewegen und dem Umgehungssignalweg eingerichtet sind.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 1, wobei der Umgehungssignalweg ein Tiefpassfilter umfasst.
Sender/Empfängersystem nach Anspruch 1, wobei das Sender/Empfängersystem ein LTE-FDD(Long Term Evolution frequency division duplexing – Langzeitentwicklung-Frequenzduplex)-System umfasst.
Sender/Empfänger, umfassend: einen Sendeweg eingerichtet zum Bereitstellen eines von einer Sendekette zu einer Antenne zur drahtlosen Übertragung zu übertragenden Signals, einen Empfangsweg eingerichtet zum Bereitstellen eines Empfangssignals von der Antenne für eine Empfangskette; ein zwischen den Sendeweg und den Empfangsweg geschaltetes und zum Bereitstellen von Isolierung zwischen dem Sende- und Empfangsweg eingerichtetes Duplexfilter; eine Steuereinheit eingerichtet zum Aktivieren der Sendekette und der Empfangskette zu einer gleichen Zeit und zu getrennten Zeiten; und einen Umgehungssignalweg eingerichtet zum gezielten Austauschen von Signalen zwischen der Sendekette und der Antenne entlang einem Leitungsweg, der das Duplexfilter umgeht.
Sender/Empfänger nach Anspruch 12, weiterhin umfassend: ein oder mehrere Schaltelemente eingerichtet zum gezielten Verbinden der Sendekette mit der Antenne über entweder den Umgehungssignalweg oder den Sendeweg.
Sender/Empfänger nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: eine Schaltsteuerung eingerichtet zum Erzeugen eines oder mehrerer Steuersignale, die das eine oder die mehreren Schaltelemente zum Verbinden der Sendekette mit der Antenne über den Sendeweg, wenn die Empfangskette aktiviert ist, und über den Umgehungssignalweg, wenn die Empfangskette deaktiviert ist, betreiben.
Sender/Empfänger nach Anspruch 12, weiterhin umfassend: eine Vielzahl von Sendewegen jeweils eingerichtet zum Übermitteln von Signalen mit verschiedenen Frequenzen zwischen der Sendekette und der Antenne; wobei die Sendewege mit jeweils den verschiedenen Frequenzen entsprechenden Duplexfiltern verbunden sind; und wobei erste und zweite Schaltelemente zum Umschalten zwischen der Vielzahl von Sendewegen und dem Umgehungssignalweg eingerichtet sind.
Sender/Empfänger nach Anspruch 12, wobei die Sendekette einen Leistungsverstärker umfasst; und wobei sich der Umgehungssignalweg von einer ersten Stelle stromabwärts des Leistungsverstärkers und stromaufwärts des Duplexfilters zu einer zweiten Stelle stromabwärts des Duplexfilters erstreckt.
Sender/Empfänger nach Anspruch 12, wobei der Umgehungssignalweg ein Tiefpassfilter umfasst.
Verfahren zum Verringern von Einfügungsdämpfung in einem Sender/Empfängersystem, umfassend: Bereitstellen eines Sender/Empfängers mit einer über einen Empfangsweg mit einer Antenne verbundenen Empfangskette und einer durch entweder einen oder mehrere Sendewege, die die Antenne über ein Duplexfilter verbinden oder einen Umgehungssignalweg, der die Antenne über einen Leitungsweg verbindet, der das Duplexfilter umgeht, gezielt mit der Antenne verbundenen Sendekette; und Betreiben eines oder mehrerer Schaltelemente zum Verbinden der Antenne mit der Sendekette über den Umgehungssignalweg, wenn die Empfangskette deaktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin umfassend: Betreiben des einen oder der mehreren Schaltelemente zum Ankoppeln der Sendekette an die Antenne über einen des einen oder der mehreren Sendewege; Aktivieren der Empfangskette zum Empfangen eines Signals von der Antenne während eines ersten Zeitschlitzes; Deaktivieren der Empfangskette; Betreiben des einen oder der mehreren Schaltelemente zum Ankoppeln der Sendekette an die Antenne über den Umgehungssignalweg; und Übertragen eines Signals von der Sendekette unter Verwendung der Antenne während eines nachfolgenden Zeitschlitzes.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Sender/Empfänger ein LTE-FDD(Long Term Evolution frequency division duplexing – Langzeitentwicklungs-Frequenzduplex)-System umfasst.