DE10355643B4

DE10355643B4 - Mobilstation zum Verarbeiten von Signalen des GSM- und des TD-SCDMA-Funkstandards

Info

Publication number: DE10355643B4
Application number: DE10355643A
Authority: DE
Inventors: Robert Denk; Bertram Gunzelmann; Xiaofeng Wu
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2023-11-29
Also published as: US9380641B2; DE10355643A1; CN1622670A; CN1622670B; US20050164732A1

Abstract

Mobilstation, welche zum Verarbeiten von Signalen von zumindest zwei unterschiedlichen Funkstandards ausgelegt ist,
– wobei ein erster Funkstandard ein 2G-Funkstandard, insbesondere ein 2.5G-Funkstandard, insbesondere der GSM/EDGE/GPRS-Funkstandard, ist, und ein zweiter Funkstandard ein 3G-Funkstandard, insbesondere der TD-SCDMA-Funkstandard, ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– in einem ersten Modem-Subsystem (ZSS), welches für den ersten Funkstandard ausgelegt ist, erste Bauelemente zusammengefasst sind, in welchen ein digitaler Signalprozessor (DSP2), eine Kanal-Codierungseinheit (KE) und eine Kanal-Decodierungseinheit (DE) enthalten sind,
– in einem zweiten Modem-Subsystem, welches für den zweiten Funkstandard ausgelegt ist, zweite Bauelemente zusammengefasst sind, in welchen ein digitaler Signalprozessor (DSP3) enthalten ist, und
– das erste (ZSS) und das zweite Modem-Subsystem durch eine Datenleitung miteinander verbunden sind und das zweite Modem-Subsystem dafür ausgelegt ist, zu codierende oder zu decodierende Daten über die Datenleitung an das erste Modem-Subsystem (ZSS) zu übermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mobilstation, welche zum Verarbeiten von zwei unterschiedlichen Funkstandards ausgelegt ist.

In der moderneren Mobilfunktechnologie ist es oft erforderlich, dass Mobilstationen zwei unterschiedliche Mobilfunkstandards unterstützen. So ist es bekannt, dass Mobilstationen dafür ausgelegt sind, die Funkstandards GSM (Global System for Mobile Communication) und UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) zu unterstützen. GSM ist ein Funkstandard der zweiten Generation, ein sogenannter 2G Standard. Eine Weiterentwicklung des GSM-Standards ist durch die Erweiterung GPRS (General Paket Radio Services) und EDLE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) realisiert, welche als 2.5G-Standards bezeichnet werden. UMTS hingegen ist ein Funkstandard der dritten Generation und wird als 3G-Standard bezeichnet. Ein weiterer Mobilfunkstandard der dritten Generation ist der TD-SCDMA-Funkstandard (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access), welcher insbesondere für den Mobilfunkeinsatz im asiatischen Raum vorgesehen ist. Daher ist es erforderlich, dass Mobilstationen auch dafür ausgelegt sind, neben dem GSM-Standard zumindest auch den TD-SCDMA-Standard zu unterstützen. Um einen glatten Übergang von sogenannten 2.5G-Systemen zu 3G-Systemen ermöglichen zu können, werden derartige Mobilstationen als Multi-Mode-Systeme konzipiert. Dies erfordert jedoch einen enormen Entwicklungsaufwand und kann derzeit nur mit großem Hardware-Aufwand realisiert werden. Für jeden zu unterstützenden Funkstandard sind in der Mobilstation eigene Hardwareelemente vorgesehen. Daraus resultiert eine Grenze im Hinblick auf eine Verkleinerung der Baugröße der Mobilstationen und ist zusätzlich relativ kostenintensiv. Ein direkter Ansatz zur Entwicklung einer Mo bilstation, welche sowohl die Standards GSM als auch TD-SCDMA unterstützt, ist die Verwendung eines Koprozessors, bei dem die Übertragungsstandards in getrennten Hardware-Blöcken verarbeitet werden, wie es auf der Internet-Seite der Firma RTX Telecom unter der URL http://www.rtx.dk/rtx/website.nsf/Web_PrinterFriendlyVersion mit Datum vom 25. November 2002 beschrieben worden ist. Dieser Ansatz ist jedoch sehr aufwändig in der Realisierung und sowie auch für die erforderliche Software-Implementierung nur sehr unzureichend geeignet. Anstatt der Verwendung eines Koprozessors basiert ein weiterer Ansatz auf einer integrierten Lösung, bei welcher die Basisband-Signalverarbeitung für 2.5G-Systeme und 3G-Systeme innerhalb eines Chips durchgeführt wird, wobei auch hier getrennte Blöcke für die unterschiedlichen Funkstandards erforderlich sind, wodurch eine relativ große Chipfläche benötigt wird.

Aus der Druckschrift DE 197 33 860 A1 ist eine Einrichtung zur Datenübertragung in Mobilfunknetzen bekannt, bei welcher verschiedene Übertragungsstandards verwendet werden können und bestimmte Bauelemente, die auf einem digitalen Signalprozessor-Chip angeordnet sind, für beide Funkstandards verwendet werden können.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Mobilstation zu schaffen, in der Signale unterschiedlicher Funkstandards kostengünstig und effektiv mit vermindertem Hardware-Aufwand verarbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Mobilstation mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mobilstation ist das erste Modem-Subsystem in einem Basisband-Chip enthalten und das zweite Modem-Subsystem ist in einem Koprozessor enthalten, welcher mit dem Basisbandchip elektrisch verbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Mobilstation Algorithmen zur Steuerung der Protokolle, welche jeweils für beide Funkstandards einsetzbar sind. Dadurch ist es möglich, dass auch im Bereich der Steuerung eine Mehrfachverwendung gewährleistet werden kann und somit eine effektivere und effizientere Signalverarbeitung erzielt werden kann, die darüber hinaus mit geringerem Aufwand und kostengünstiger realisiert werden kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Algorithmen für die Steuerung der 2G-Funkstandard-Protokolle und/oder für die 2.5G-Funkstandard-Protokolle und für die TSM-Protokolle des TD-SCDMA-Funkstandards einsetzbar sind.

Ferner kann auch vorgesehen sein, dass in einem weiteren Subsystem eine System-Taktgebereinheit und ein Rate-Matcher enthalten sind, die jeweils für die Verarbeitung von Signalen beider Funkstandards ausgelegt sind und somit als Hardware-Komponenten jeweils für beide Funkstandards verwendet werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einige der ersten und/oder zweiten Bauelemente auf einem Basisband-Chip angeordnet sind. Dadurch ist eine integrierte Herstellung und Anordnung der Bauelemente auf dem Chip möglich und die Signalwege können minimiert werden. Ferner kann dadurch eine besonders kompakte Bauweise der erforderlichen Bauelemente erzielt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass Funkstandard-spezifische Algorithmen der beiden Funkstandards im GSM-Basisband-Chip generierbar sind.

Bezüglich der weiter unten beschriebenen Ausführungsform ist der Koprozessor in bevorzugter Weise zur Realisierung von Funkstandard-spezifischen Algorithmen eines der beiden Funk standards, insbesondere des UTRA-TDD (UMTS Terrestrial Radio Access Time Division Duplex)-Low Chip Rate-Standards des TD-SCDMA-Funkstandard, ausgelegt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Mobilstation beide TD-SCDMA-Funkstandards, den TSM-Standard und den UTRA-TDD Low Chip Rate-Standard, mit einer reduzierten Anzahl an benötigten Bauteilen verarbeiten kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Teilbereichs einer Mobilstation.
Vergleicht man die Funkstandards der GSM- und TD-SCDMA-Systeme, so können an einigen Punkten Übereinstimmungen und Ähnlichkeiten erkannt werden, obwohl die Informationsübertragung grundsätzlich unterschiedlich durchgeführt wird. Besonders bei der Taktsignalgebung, bei der Kanal-Dekodierung, beim Rate-Matcher und bei der Kodierungs- bzw. Verschlüsselungseinheit sind derartige Überschneidungen und Ähnlichkeiten vorhanden. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist es, Hardware und Software soweit als möglich für die Verarbeitung von Signalen beider Funkstandards zu verwenden. Insbesondere die Kanal-Dekodierung kann von einer gemeinsam genutzten Hardwarekomponente durchgeführt werden. Dieser Baustein für die Kanal-Dekodierung kann durch die Einstellung entsprechender Parameter von einem auf den anderen Übertragungstandard umgeschaltet werden. Des Weiteren wird eine physikalische Kodierungseinheit bzw. Verschlüsselungseinheit sowohl für die Kodierung der GSM/GPRS/EDGE-Signale als auch für die Kodierung der TD-SCDMA-Signale herangezogen.
In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen einer Mobilstation dargestellt, in der eine erfindungsgemäße Ausführung mit einem Ko prozessor gezeigt ist. Ein Basisband-Chip BBC zur Verarbeitung von Signalen des GSM/GPRS/EDGE-Funkstandards umfasst einen Anwendungsprozessor AP. Der Anwendundsprozessor AP ist mit einem Subsystem ESS des Basisband-Chips BBC elektrisch verbunden. In dem Subsystem ESS ist eine System-Taktgebereinheit CGU, eine Systemzeit-Steuereinheit SZSE und ein digitaler Signalprozessor DSP1 zur Steuerung der Protokoll-Software angeordnet. Der digitale Signalprozessor DSP1 kann auch als Mikroprozessor ausgeführt sein.
Das Subsystem ESS ist mit einem 2.5G-Modem-Subsystem ZSS (erstes Modem-Subsystem) zum bidirektionalen Signalaustausch elektrisch verbunden. Das 2.5G-Modem-Subsystem ZSS umfasst einen digitalen Signalprozessor DSP2. Des Weiteren ist in dem 2.5G-Modem-Subsystem eine Kodierungseinheit KE und eine Kanal-Dekodierungseinheit DE angeordnet. Der GSM/GPRS/EDGE-Basisband-Chip BBC ist zum Austausch von Steuer- und Taktsignalen mit einem Oszillator OSZ elektrisch verbunden. Ferner ist der GSM/GPRS/EDGE-Basisband-Chip BBC mit einem GSM/EDGE-Hochfrequenz-Chip HF1 zum Austausch von Steuer- sowie Sende- und Empfangssignalen des GSM/GPRS/EDGE-Funkstandards elektrisch verbunden.
Des Weiteren ist im Ausführungsbeispiel in 1 ein Koprozessor KP gezeigt, der zum bidirektionalen Austausch von Datensignalen DS sowie Synchronisationssignalen SYS und zum unidirektionalen Austausch von Steuersignalen STS mit dem GSM/GPRS/EDGE-Basisband-Chip BBC elektrisch verbunden ist. Der Koprozessor KP ist zum Verarbeiten von Signalen des Funkstandards TD-SCDMA ausgelegt und umfasst ein zweites Modem-Subsystem, in dem ein digitaler Signalprozessor DSP3 und eine Einheit mit TD-SCDMA-Hardware-Beschleunigern HB1 angeordnet sind. Des Weiteren umfasst das zweite Modem-Subsystem des TD-SCDMA-Koprozessors KP eine TD-SCDMA-Zeitsteuereinheit ZSE und eine Taktsignalverarbeitungseinheit TS. Der TD-SCDMA-Koprozessor KP ist zum Austausch von Steuersignalen sowie zum Austausch von Sende- und Empfangssignalen des TD-SCDMA- Funkstandards mit einem TD-SCDMA-Hochfrequenz-Chip HF2 elektrisch verbunden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel eines Koprozessoransatzes wird der TD-SCDMA-Koprozessor KP an den GSM/GPRS/EDGE-Basisband-Chip BBC angeschlossen. Der TD-SCDMA-Koprozessor KP führt die TD-SCDMA-spezifischen Algorithmen durch. Erfindungsgemäß werden die Kanal-Dekodierungseinheit DE und die Kodierungseinheit KE zum Verarbeiten von Signalen sowohl des TD-SCDMA- als auch des GSM/GPRS/EDGE-Funkstandards herangezogen. Diese Einheiten KE und DE sind dazu nicht im TD-SCDMA-Koprozessor KP sondern im Basisband-Chip BBC angeordnet. Des Weiteren werden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch die im GSM/GPRS/EDGE-Basisband-Chip BBC angeordneten Einheiten DSP1, SZSE und CGU zum Verarbeiten der Signale beider Funkstandards verwendet. Durch die Realisierung gemäß 1, insbesondere durch die duale Verwendung der Kanal-Dekodierungseinheit DE für die Verarbeitung von Signalen des TD-SCDMA- und des GSM/GPRS/EDGE-Funkstandards kann eine erhebliche Reduzierung des Hardware-Aufwands erzielt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kanal-Dekodierungseinheit DE und die Kodierungseinheit KE als eine Einheit ausgeführt sind. Die Zuordnung der Kanal-Dekodierungseinheit DE und der Kodierungseinheit KE zu dem Subsystem ESS ist beispielhaft. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einheiten DE und KE an einer anderen Position im Basisband-Chip BBC angeordnet sind.
Für die Wiederverwendung der Software zur Steuerung der Protokolle (Schicht 2 und 3 im Schichtenmodell) muss in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 zwischen zwei verschiedenen TD-SCDMA-Standards, die derzeit definiert sind, unterschieden werden. Das Protokoll des UTRA-TDD-Low Chip Rate-Standards, als eines der beiden TD-SCDMA-Standards, ist ähnlich zum UTRA-FDD (UTRA Frequency Division Duplex)-Standard, wie er bei UMTS-Systemen eingesetzt wird. Hier ergibt sich keine we sentliche Möglichkeit zur Wiederverwendung von Protokoll-Software. Der wesentliche Teil der Protokoll-Software muss in diesem Fall neu geschrieben werden. Die Ausführung der Protokoll-Software findet in diesem Fall für das Ausführungsbeispiel mit dem Koprozessor gemäß 1 im digitalen Signalprozessor DSP1 statt. Die Verwendung des UTRA-TDD-Low Chip Rate-Mobilfunksystems erfordert hier eine Implementierung einer zweiten Protokoll-Software parallel zur GSM-Protokoll-Software sowie einen größeren Speicherbedarf im digitalen Signalprozessor DSP1. Beide Protokoll-Programme müssen in diesem Fall im DSP1 abgespeichert werden. Abhängig vom aktuell verwendeten Übertragungssystem (GSM/EDGE oder UTRA-TDD-Low Chip Rate) wird dann eines der beiden Programme geladen und ausgeführt. Der zweite existierende TD-SCDMA-Standard, der TSM-Standard, hingegen, ist eine Weiterentwicklung des GSM-Standards und besitzt eine relativ ähnliche Protokollstruktur zum GSM-Standard. Hier ist es nun möglich, dass ein großer Teil der gesamten GSM-Protokoll-Software auch für die TSM-Protokolle verwendet werden kann. Daher wird erfindungsgemäß das TSM-Protokoll im gleichen Prozessor wie das GSM-Protokoll verarbeitet. Die Wiederverwendbarkeit der Einheiten für die Kanal-Dekodierung und für die Verschlüsselung ist bei der Ausführung einer Mobilstation mit einem Koprozessor gemäß 1 möglich und erfolgt physikalisch in der Einheit DSP1. Erfindungsgemäß werden somit bereits beim GSM/GPRS/EDGE-Chip vorhandene Hardware-Blöcke auch für den TD-SCDMA-Betrieb herangezogen und quasi in doppelter Funktion betrieben. Insbesondere bei der Kanaldekodierung kann somit beim Ansatz mit einem Koprozessor eine Mobilstation mit einem geringeren Hardware-Aufwand realisiert werden, als im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem ein vollständiger TD-SCDMA-Koprozessor mit eigener TD-SCDMA-Kanal-Dekodierungseinheit vorhanden ist. In analoger Weise ist eine wesentliche Reduzierung der Bauteile möglich, indem die Einheiten für die Kanal-Dekodierung und für die Verschlüsselung in doppelter Funktion für beide Funkstandards verwendet werden und damit eine wesentlich verkleinerte Chipfläche benötigt wird.

Claims

Mobilstation, welche zum Verarbeiten von Signalen von zumindest zwei unterschiedlichen Funkstandards ausgelegt ist, – wobei ein erster Funkstandard ein 2G-Funkstandard, insbesondere ein 2.5G-Funkstandard, insbesondere der GSM/EDGE/GPRS-Funkstandard, ist, und ein zweiter Funkstandard ein 3G-Funkstandard, insbesondere der TD-SCDMA-Funkstandard, ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Modem-Subsystem (ZSS), welches für den ersten Funkstandard ausgelegt ist, erste Bauelemente zusammengefasst sind, in welchen ein digitaler Signalprozessor (DSP2), eine Kanal-Codierungseinheit (KE) und eine Kanal-Decodierungseinheit (DE) enthalten sind, – in einem zweiten Modem-Subsystem, welches für den zweiten Funkstandard ausgelegt ist, zweite Bauelemente zusammengefasst sind, in welchen ein digitaler Signalprozessor (DSP3) enthalten ist, und – das erste (ZSS) und das zweite Modem-Subsystem durch eine Datenleitung miteinander verbunden sind und das zweite Modem-Subsystem dafür ausgelegt ist, zu codierende oder zu decodierende Daten über die Datenleitung an das erste Modem-Subsystem (ZSS) zu übermitteln.
Mobilstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Modem-Subsystem (ZSS) in einem Basisband-Chip (BBC) enthalten ist und das zweite Modem-Subsystem in einem Koprozessor (KP) enthalten ist, welcher mit dem Basisband-Chip (BBC) elektrisch verbunden ist.
Mobilstation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mobilstation Algorithmen zur Steuerung der Protokolle umfasst, welche jeweils für beide Funkstandards einsetzbar sind.
Mobilstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Algorithmen für die Steuerung der 2G-Funkstandard-Protokolle und/oder für die 2.5G-Funkstandard-Protokolle und für die TSM-Protokolle des TD-SCDMA-Funkstandards einsetzbar sind.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Subsystem (ESS) eine System-Taktgebereinheit (CGU) und ein Rate-Matcher enthalten sind.
Mobilstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der ersten und/oder zweiten Bauelemente auf einem Basisband-Chip (BBC) angeordnet sind.
Mobilstation nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Funkstandard-spezifische Algorithmen der beiden Funkstandards im GSM-Basisband-Chip (BBC) generierbar sind.
Mobilstation nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch einen Koprozessor (KP), welcher mit dem Basisband-Chip (BBC) elektrisch verbunden ist.
Mobilstation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koprozessor (KP) zur Realisierung von Funkstandardspezifischen Algorithmen eines der beiden Funkstandards, insbesondere des UTRA-TDD Low Chip Rate-Standards des TD-SCDMA-Funkstandard, ausgelegt ist.