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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im allgemeinen lineare Sender und im besonderen
in linearen Sendern die Messung der Leistung in benachbarten Kanälen und der
Leistung in alternierenden Kanälen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
kritischer Konstruktionsparameter für jeden linearen Sender ist
die spektrale Streuung. Nichtlinearitäten im Sender erzeugen einen
spektralen Wiederanstieg in benachbarten und alternierenden Kanälen, oder
freien Kanälen,
wodurch in einem Mehrnutzersystem die Gesamtsystemleistungsfähigkeit
vermindert werden kann. Die Spezifikationen von Datenübertragungssystemen
setzen typischerweise Grenzwerte für den Betrag des Wiederanstiegs,
die in einer Größenordnung
gestattet sein werden, um eine gute Systemleistungsfähigkeit
aufrechtzuerhalten, und jeder Sender muß seinen spektralen Wiederanstieg
bei allen Betriebsbedingungen, einschließlich Temperaturschwankungen,
Lastveränderungen
und Spannungsveränderungen,
unterhalb dieser Grenzwerte halten.
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Im
drahtlosen Zeitvielfachzugriff-Datenübertragungssystem der Vereinigten
Staaten (US TDMA) wird die Senderlinearität über die Verlustleistung der benachbarten
und der alternierenden Kanäle
spezifiziert. Wie in den Dokumenten der Vorläufigen Spezifikation 54 (IS-54)
und der Vorläufigen
Spezifikation 136 (IS-136) definiert, wird die Messung der Verlustleistung
von Nachbarkanälen
durch die Bestimmung der Gesamtleistung durchgeführt, die ein Empfänger aufnehmen
würde,
wenn er auf einen benachbarten oder alternierenden Übertragungskanal
abgestimmt sein würde,
und dann werden diese Messungen mit der Leistung verglichen, die
durch den gleichen Empfänger
aufgenommen werden würde,
wenn er auf den gewünschten Übertragungskanal
abgestimmt wird. Der Prüfempfänger ist
so definiert, daß er
das gleiche Filter mit quadratisch anwachsender Kosinus-(SRRC) Empfindlichkeit
haben muß,
wie echte Empfänger
im System. Für
US TDMA betragen die Grenzwerte für die Messung des Leistungsverlustes von
freien Kanälen:
(1) die Leistung des benachbarten Kanals muß 26 dB unterhalb der Leistung
des belegten Kanals liegen; und (2) die Leistung des alternierenden
Kanals muß 45
dB unterhalb des belegten Kanals liegen.
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Um
beim Vorliegen von veränderlichen
Bedingungen die Linearität
aufrechtzuerhalten, besteht die gegenwärtige Konstruktionslösung darin,
unter Normbedingungen eine ausreichende Linearitätsspanne bereitzustellen, um
Veränderungen
der Betriebsbedingungen zu gestatten. Um diese Kostruktionsspanne
zu gewährleisten,
muß der
Sender ausreichend entfernt von der Sättigung betrieben werden, so
daß er
unter allen extremen Zuständen
seiner Betriebsbedingungen nicht im Sättigungsbereich betrieben wird.
Da für
eine gute Leistungsfähigkeit eine
Annäherung
an den gesättigten
Zustand erforderlich ist, erzeugt dieser innewohnende Konstruktionsspielraum
einen direkten Kompromiß bei
dem Streben nach einer guten Leistungsfähigkeit gegenüber dem
Streben nach guter Linearität.
Ein konventioneller Sender, der aufgebaut ist, daß er bei
seinen extremen Betriebsbedingungen eine ausreichende Linearität besitzt,
wird unter Normalbedingungen eine verschlechterte Leistungsfähigkeit
haben, während
ein Sender mit besserer nominaler Leistungsfähigkeit bei seinen extremen
Betriebsbedingungen die Linearität
nicht aufrechterhalten wird. Deswegen gibt es einen Bedarf nach
einem linearen Sender, der in der Lage ist, bei einer Vielzahl von
Betriebsbedingungen eine gute Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Messung
der Kanalverlustleistung in einem Sendeempfänger, sowie eine Einrichtung zur Überwachung
der Verlustleistung in freien Kanälen für einen Sendeempfänger anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände des
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
Besondere Ausführungsarten
des Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Aus
der WO 93/18581 A1 ist ein Hochfrequenz-Leistungsverstärker mit
Linearisierung bekannt. Dazu wird u.a. vorgeschlagen, die Empfangsfrequenz
einer Teilnehmereinheit zu verändern,
um von einem Empfangsmodus in einen Messmodus zur Messung der Empfangsleistung
in einem benachbarten Kanal zu wechseln. Dieser Wechsel soll durch
ein entsprechendes Steuersignal vom Mikroprozessor bewirkt werden.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
in Übereinstimmung
mit einer ersten bevorzugten Ausführung, die in einem Funktelefon-Sendeempfänger realisiert
ist.
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2 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in. freien Kanälen
in Übereinstimmung
mit einer. zweiten bevorzugten Ausführung, die in einem Funktelefon-Sendeempfänger realisiert
ist.
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3 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
in Übereinstimmung
mit einer dritten bevorzugten Ausführung, die in einem Funktelefon-Sendeempfänger realisiert
ist.
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4 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
in Übereinstimmung
mit einer vierten bevorzugten Ausführung, die in einem Funktelefon-Sendeempfänger realisiert
ist.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen mißt dynamisch die Leistung im
benachbarten Kanal und die Leistung im alternierenden Kanal, die
durch den Sender erzeugt wird. Die Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
kann verwendet werden, um festzustellen, wann der Leistungsverstärker in
einem solchen Maße
nicht linear geworden ist, so daß die Systemspezifikationen
verletzt werden. Wenn der Punkt der Nichtlinearität bestimmt
worden ist, können mehrere
Techniken verwendet werden, um den Leistungsverstärker an
den Grenzwerten der Linearität zu
halten und die maximale Leistungsfähigkeit auf wechselnde Betriebsbedingungen
auszudehnen. Einige der möglichen
Techniken für
die Aufrechterhaltung der Linearität und die Maximierung der Leistungsfähigkeit
sind die Lasteinstellung der Leistungsverstärker, die Einstellung des Leistungsausgangs, die
Einstellung der Einspeisung des Leistungsverstärkers oder die Vorverzerrung.
Die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen mißt die Linearität des Leistungsverstärkers, indem
eine Kombination aus vorhandener Sendeempfängerhardware, neuer Sendeempfängerhardware
und Software benutzt wird.
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Für ein US
TDMA System hat der Sendeempfänger
bereits ein Filter mit SRRC (square root raised cosine = Quadratwurzel
des doppelten Cosinus) Empfindlichkeit in einer Zwischenfrequenzstufe als
Teil seines Aufbaus, so daß der
Empfängerteil
in der Lage ist, das Signal zu verarbeiten, das durch die IS-54/IS-136 Spezifikationen
für die
Messungen der Senderverlustleistungen benachbarter und alternierender
Kanäle
benötigt
wird. Da auch die Empfängerhardware
während
eines Übertragungsbündels unbenutzt
ist, ist sie für
die Benutzung durch die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen zu dieser Zeit verfügbar.
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Wenn
eine Signalstärkemessung
innerhalb des 6,67 ms TDMA Übertragungszeitschlitzes
exakt durchgeführt
werden kann, könnte
der eigene Empfänger
des Sendeempfängers
verwendet werden, um die Leistungen des Senders auf dem belegten
Kanal, dem benachbarten Kanal und dem alternierenden Kanal zu messen.
Die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen kann nicht nur in einem
TDMA-System realisiert werden, sondern kann in jedem Datenübertragungssystem
mit linearem Sender realisiert werden, wo der Sender unbenutzte Perioden
besitzt, die für
die Leistungsmessungen des Senders in freien Kanälen verfügbar sind. Zusätzliche
Systeme, in denen die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen realisiert werden kann,
sind digitale zellulare Personal-(PDC) Datenübertragungssysteme, iDEN® Datenübertragungssysteme
und IRIDIUM® Datenübertragungssysteme.
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1 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen,
die in einem Funktelefon-Sendeempfänger 100 in Übereinstimmung
mit einer ersten bevorzugten Ausführung realisiert ist. In allen
Zeichnungen werden ein Zweiwegeumwandlungs TDMA-Empfänger mit
Null-Zwischenfrequenz und ein direktmodulierter Sender betrachtet,
obwohl andere Sender- und Empfängerkonfigurationen
wie beispielsweise versatzmodulierte Sender die Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
verwenden können.
Diese Ausführung
verwendet einen Sender 110, der einen Haupt-Lokaloszillator
(LO) 124 und einen spannungsgesteuerten Versatzoszillator
(VCO) 122 zur Erzeugung einer Trägerfrequenz verwendet.
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Im
Standard-Sende/Empfangsmodus stellt ein Mikrofon 105 ein
Toneingangssignal (oder eine Dateneinrichtung sendet digitale Eingangsdatensignale)
an einen Sender 110 bereit. Ein Verstärker 112 im Sender 110 verstärkt das
Eingangssignal und schaltet es an einen digitalen Signalprozessor
(DSP) 180, der durch den Sender 110 und einen
Empfänger 140 gemeinsam
benutzt wird. Der DSP 180 verarbeitet das verstärkte Eingangssignal,
um ein Basisbandmodulationssignal zu erzeugen, und schaltet das
Basisbandmodulationssignal an einen Modulator 114.
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Der
Modulator 114 verwendet ein Trägersignal von einem Mischer 120 und
moduliert den Träger mit
dem Basisbandmodulationssignal vom DSP 180. Die Eingänge des
Mischers 120 stam men von einem Haupt-LO 124 und
einem Versatz-VCO 122. Die Modulation kann jedoch auf andere
Arten realisiert werden, wie beispielsweise durch die Verwendung
der Versatzmodulation, wobei das Signal des Versatz-VCO 122 durch
das Basisbandmodulationssignal vom DSP 180 moduliert wird
und dann mit dem Signal des Haupt-LO 124 gemischt wird.
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Für dieses
TDMA-Beispiel beträgt
die Nominalfrequenz des Haupt-LO 926,55 MHz und die Nominalfrequenz
des Versatz-VCO beträgt
90 MHz. Dies erzeugt die benötigte
US TDMA Trägerfrequenz von
836, 55 MHz am Ausgang des Mischers 120. Das modulierte
Signal vom Modulator 114 wird an einen Leistungsverstärker 116 geschaltet.
Das verstärkte
modulierte Signal vom Sender 110 wird an eine Sende-Empfangs-Weiche 130 geschaltet
und über
eine Antenne 135 zu einer ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt) übertragen, wie
beispielsweise eine TDMR Basisstation.
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Die
Antenne 135 empfängt
ebenfalls die erwünschten
modulierten Signale auf 881,55 MHz von der ergänzenden Datenübertragungseinrichtung (nicht
gezeigt). Das modulierte Signal wird an die Sende-Empfangs-Weiche 130 geschaltet
und an den Empfänger 140 des
Sendeempfängers
der Mobilstation 100 gesendet. Ein Vorverstärker 142 im
Empfänger 140,
wie beispielsweise ein rauscharmer Verstärker, verstärkt das modulierte Signal,
und ein Mischer 144 wandelt das gewünschte Signal abwärts, indem das
926,55 MHz-Signal vom Haupt-LO 124 verwendet wird. Im Standard-Sende/Empfangsmodus
wird ein 45 MHz Empfänger
IF-Filter 152 benutzt, um das gewünschte IF-Signal zu filtern.
Das IF-Signal wird an die IF-Stufe 160 geschaltet, die
weiter filtert und das 45 MHz-Signal zum Basisband abwärtswandelt, indem
ein zweiter LO 170 verwendet wird, der auf 45 MHz arbeitet.
Der DSP 180 verarbeitet die Basisbandsignale und schaltet
sie an einen Verstärker 190,
der seiner seits an einen Lautsprecher 195 (oder eine Dateneinrichtung)
geschaltet ist.
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Im
Messmodus werden die Frequenzen des Haupt-LO 124 und des
Versatz-VCO 122 geringfügig verändert, um
die Leistungen der belegten und freien Kanäle zu erfassen, die verwendet
werden, um zu bestimmen, ob der Leistungsverlust der benachbarten
oder der alternierenden Kanäle,
der aus möglichen
Nichtlinearitäten
im Leistungsverstärker 116 resultiert,
innerhalb der Spezifikationsanforderungen liegt. Für ein TDMA-System
werden während
der Messung der benachbarten Kanäle
der Haupt-LO 124 und der Versatz-VCO 122 im Sender 110 um ±30 kHz
von ihren Sollwerten zum Senden verändert. Um die Verlustleistung
der alternierenden Kanäle
zu messen, werden ähnlicherweise
der Haupt-LO 124 und der Versatz-VCO 122 im Sender 110 um ±60 kHz von
ihren Sollwerten verändert.
Dies hält
die Modulationsfrequenz des Senders 110 auf den geforderten 836,55
MHz aufrecht, während
ermöglicht
wird, daß der
Empfänger 140 den
gleichen Haupt-LO 124 verwendet, wenn die Leistungsmessungen
der benachbarten und alternierenden Kanäle durchgeführt werden.
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Der
Empfänger 140 mißt die Leistung
des belegten Kanals durch die Mischung eines 836,55 MHz-Signals
des belegten Kanals, das durch die Antenne 135 empfangen
wird, mit der vorbestimmten entsprechenden Frequenz des Haupt-LO 124 des belegten
Kanals von 926,55 MHz. Dies erzeugt ein IF-Signal bei 90 MHz. Um
die Leistungsmessung des belegten Kanals zu bekommen, muß der zweite
LO 170 auf eine andere Frequenz, 90 MHz, springen, was
einen zweiten IF-Filterzweig durch den 90 MHz Empfänger IF-Filter 154 und
einen Doppelband-VCO wie den zweiten LO 170 erfordert.
Der Schalter 150 schaltet während des Meßmodus das
IF-Signal vom Mischer 144 an das 90 MHz IF-Filter 154 und
schaltet während
des Standard-Sende/Empfangsmodus das IF-Signal an das 45 MHz IF-Filter 152.
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Bei
den Leistungsmessungen der benachbarten Kanäle stellt der Sender 110 die
Frequenz des Haupt-LO auf 926, 52 oder 926, 58 MHz ein und stellt die
Frequenz des Versatz-VCO dementsprechend auf entweder 89,97 oder
90,03 MHz ein. Auf diese Weise bleibt die Sendefrequenz auf 836,55
MHz. Inzwischen mischt der Empfänger 140 das
modulierte 835, 52 MHz oder 836, 58 MHz Signal des alternierenden
Kanals mit der entsprechenden vorbestimmten Frequenz des Haupt-LO
der benachbarten Kanäle 926,52 oder
926,58 MHz. Dies erzeugt wieder IF-Signale auf 90 MHz, die durch
den Schalter 150 gelenkt werden, durch den 90 MHz IF-Filter 154 gefiltert
werden und durch den zweiten Zweibandfilter LO 170, der
auf 90 MHz arbeitet, zum Basisband abwärtsgemischt werden.
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Für die Leistungsmessungen
der alternierenden Kanäle
stellt schließlich
der Sender die Frequenz des Haupt-LO entweder auf 926,49 oder auf
925,61 MHz ein und stellt dementsprechend die Frequenz des Versatz-VCO
auf 89,94 oder 90,06 MHz ein. Indes werden die modulierten Signale
auf 836,49 oder 836,61 MHz am Empfänger 140 mit ihren
entsprechenden vorbestimmten Frequenzen des Haupt-LO von 926,49
MHz oder 926,61 MHz gemischt. Das 90 MHz IF-Signal wird dann durch
den IF-Filter 154 gefiltert und durch die IF-Stufe 160 und
den zweiten LO 170, der auf 90 MHz arbeitet, weiter zum
Basisband abwärtsgewandelt.
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Wenn
die Signale des belegten Kanals, der benachbarten Kanäle und der
alternierenden Kanäle zum
Basisband gewandelt sind, bestimmt ein Messrechner 185,
der vorzugsweise im DSP 180 realisiert ist, die Verlustleistungen
der benachbarten und der alternierenden Kanäle. Der Messrechner 185 kann alternativ
als ein Halbleiterbaustein unter Verwendung von digitaler Logik
realisiert sein. Für
ein TDMA-System muß die
Leistung benachbarter Kanäle um
26 dB unterhalb der Leistung des belegten Kanals sein und die Leistung
der alternierenden Kanäle muß um 45
dB unterhalb der Leistung des belegten Kanals sein. Die Ergebnisse
der Meßberechnung können verwendet
werden, um die Betriebsparameter des Senders 110 dynamisch
einzustellen. Die Leistung des Signals am Ausgang des Leistungsverstärkers 116 könnte zum
Beispiel vermindert werden, um Linearität aufrechtzuerhalten, wenn
der Verstärker
die Spezifikationen überschreitet.
Alternativ könnte
eine Einspeisung (nicht gezeigt) wie beispielsweise eine Haupt- oder eine Vorspannungseinspeisung
für den
Leistungsverstärker 116 eingestellt werden,
um die Leistungsfähigkeit,
wenn sie durch den Messrechner 185 gemessen wird, bis zu
den Grenzen der Linearität
zu erweitern, die durch die Spezifikationen des Datenübertragungssystems
gestattet sind. Alternativ könnte
ein einstellbares Anpassungsnetzwerk (nicht gezeigt) am Ausgang
des Leistungsverstärkers 116 aktiviert
werden, um die Belastung durch die Sende-Empfangs-Weiche 130 und
die Antenne 135 zu verändern.
Oder ein Vorverzerrer (nicht gezeigt) mit einstellbarem Vorverzerrungsalgorithmus
am Eingang des Leistungsverstärkers 116 könnte eine
Rückkopplung
vom Messrechner 185 erhalten, um die höchste Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten,
die innerhalb der Linearitätsgrenzen
bleibt. Verschiedene andere Verfahren der dynamischen Einstellung
des Leistungsverstärkers 116 entsprechend
der Ergebnisse des Messrechners 185 sind ebenfalls verfügbar, um
eine hohe Leistungsfähigkeit
und eine annehmbare Linearität
zu erhalten.
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Diese
Ausführung
gewährleistet
die Messungen der Verlustleistung freier Kanäle durch die Hinzufügung eines
zweiten IF-Filters 154,
eines Schalters 150, eines Messrechners 185, eines
zweiten Zweiband-LO 170 und durch nur geringe Einstellungen
des Haupt-LO 124 und des Versatz-VCO 122.
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2 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen,
die in einem Funktelefon-Sendeempfänger 200 in Übereinstimmung
mit einer zweiten bevorzugten Ausführung realisiert ist. Diese
Ausführung
verwendet einen direktgespeisten VCO, der die Konfiguration der Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen vereinfacht.
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Während des
Standard-Sende/Empfangsmodus stellt ein Mikrofon 205 ein
Toneingangssignal (oder eine Dateneinrichtung sendet digitale Dateneingangssignale)
an einen Sender 210 bereit. Im Sender 210 verstärkt ein
Verstärker 212 die
Signale und schaltet sie an einen DSP 280, der die verstärkten Eingangssignale
verarbeitet, um ein Basisbandmodulationssignal zu erzeugen. In dieser
Ausführung wird
der gleiche DSP 280 sowohl durch den Sender 210 als
auch einen Empfänger 240 gemeinsam
benutzt. Das Basisbandmodulationssignal vom DSP 280 wird
an einen Modulator 214 geschaltet. Der Modulator 214 verwendet
das Basisbandmodulationssignal, um ein Signal von einem Sende-VCO 220 direkt zu
modulieren. Bei diesem TDMA-Beispiel
beträgt die
Frequenz des Sende-VCO 836,55 MHz. Das modulierte Signal vom Modulator 214 wird
an einen Leistungsverstärker 216 geschaltet.
Das verstärkte modulierte
Signal auf 836,55 MHz vom Sender 210 wird an eine Sende-Empfangs-Weiche 230 geschaltet
und über
eine Antenne 235 zu einer ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt) übertragen,
wie beispielsweise eine TDMA-Basisstation.
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Die
Antenne 235 empfängt
ebenfalls erwünschte
modulierte 881,55 MHz Signale von der ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt). Das modulierte Signal wird an die Sende-Empfangs-Weiche 230 geschaltet
und an den Empfänger 240 des
Sendeempfängers
der Mobilstation 200 gesendet. Ein Vorverstärker 242,
wie beispielsweise ein rauscharmer Verstärker, verstärkt das modulierte Signal,
und ein Mischer 244 demoduliert das modulierte Signal,
indem ein Empfangs-VCO 246 verwendet wird, der auf 925,55
MHz arbeitet. Ein 45 MHz Empfänger
IF-Filter 250 wird verwendet, um das gewünschte IF- Signal zu filtern. Das
45 MHz IF-Signal wird an die IF-Stufe 260 geschaltet, die
das 45 MHz IF-Signal weiter filtert und das 45 MHz IF-Signal zum
Basisband abwärtswandelt,
indem ein zweiter LO 270 verwendet wird, der auf 45 MHz
arbeitet. Der DSP 280 verarbeitet die digitalen Basisbandsignale
und schaltet sie an einen Verstärker 290,
der seinerseits an einen Lautsprecher 295 (oder eine Dateneinrichtung)
geschaltet ist.
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In
dieser Ausführung
für ein
TDMA-System würde
der Messmodus benachbarte Kanäle
auf 836,52 MHz und 836,58 MHz und alternierende Kanäle auf 836,49
MHz und 836,61 MHz erfassen. Während
des Messmodus würde
der Sender 210 der gleiche bleiben, aber der Empfangs-VCO 246 im Empfänger 240 würde verändert werden,
um die Leistung benachbarter und alternierender Kanäle ebenso
wie die Leistung des belegten Kanals zu demodulieren. Die vorbestimmten
Frequenzen des Empfangs-VCO 246, die benötigt werden,
um die benachbarten Kanäle
zu demodulieren, würden
für ein US
TDMA-System 791,52 MHz und 791,58 MHz sein, während die vorbestimmten Frequenzen
des Empfangs-VCO 246, die benötigt werden, um die alternierenden
Kanäle
zu demodulieren, 791,49 MHz und 791,61 MHz sein würden. Dies
würde wahrscheinlich
einen Zweiband-VCO als Empfangs-VCO 246 erfordern. Im Messmodus
würde der Zweiband-Empfangs-VCO 246 auf
die Demodulationsfrequenzen der benachbarten und alternierenden Kanäle springen,
und das IF-Signal
würde auf
45 MHz bleiben. Auf diese Weise könnten sowohl im Standard-Sende/Empfangsmodus
als auch im Messmodus der gleiche IF-Filter 250 und der
gleiche zweite LO 270 verwendet werden.
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Der
Messrechner 285 würde
die Leistungsmessungen von belegtem Kanal, benachbarten Kanälen und
alternierenden Kanälen
speichern, um zu bestimmen, ob die Verlustleistung des belegten
Kanals innerhalb der Spezifikation liegt. Oder der Messrechner kann
als ein Halbleiterbaustein realisiert sein. Ver schiedene Verfahren,
einschließlich
der vorher erwähnten
Verfahren, können
verwendet werden, um die Linearität des Leistungsverstärkers 216 aufrechtzuerhalten
und die Leistungsfähigkeit
des Senders 210 zu erhöhen.
Diese Ausführung
ist jedoch zugleich eingeschränkt
aufgrund der Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Unverfälschtheit
der Ausgangssignale des Sende-VCO 220, wenn die Antenne 235 auf
der gleichen Frequenz sendet wie der Sender-VCO.
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3 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen,
die in Übereinstimmung
mit einer dritten bevorzugten Ausführung in einem Funktelefon-Sendeempfänger 300 realisiert ist.
Wie die in 1 gezeigte
Ausführung
basiert diese Ausführung
auf einem direktmodulierten Senderaufbau; die Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
kann jedoch auch realisiert werden, indem ein versatzmodulierter
Sender mit relativ wenigen Veränderungen
verwendet wird. Diese Ausführung
erfordert jedoch keine wesentlichen Frequenzsprünge durch VCOs und auf diese
Weise wird der Bedarf nach Zweiband-VCOs auf Kosten der Hinzufügung eines
Mess-VCO 326 eliminiert.
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Im
Standard-Sende/Empfangsmodus stellt ein Mikrofon 305 ein
Toneingangssignal (oder eine Dateneinrichtung sendet digitale Dateneingangssignale)
an einen Sender 310 bereit. Im Sender 310 verstärkt ein
Verstärker 312 die
Datensignale und schaltet sie an einen DSP 380. Der DSP 380 wird
sowohl vom Sender 310 als auch von einem Empfänger 340 gemeinsam
benutzt. Der Basisbandmodulationssignalausgang des DSP 380 wird
an einen Modulator 314 geschaltet. Der Modulator 314 verwendet
das Basisbandmodulationssignal, um ein Signal von einem Mischer 320 zu
modulieren. Die Eingänge
des Mischers 320 stammen von einem Haupt-LO 324 und einem
Versatz-VCO 322. Bei diesem US TDMA Beispiel beträgt die Frequenz
des Haupt-LO 324 926,55 MHz und die Frequenz des Versatz-VCO 322 beträgt 90 MHz,
was am Ausgang des Mischers 320 die geforderte Trägerfrequenz
von 836,55 MHz erzeugt. Das modulierte Signal vom Modulator 314 wird
an einen Leistungsverstärker 316 geschaltet.
Das verstärkte
modulierte Signal vom Sender 310 wird an eine Sende-Empfangs-Weiche 330 geschaltet
und über
eine Antenne 335 zu einer ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt) übertragen, wie
beispielsweise eine TDMA Basisstation.
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Im
Standard-Sende/Empfangsmodus empfängt die Antenne 330 ebenfalls
erwünschte
881,55 MHz modulierte Signale von der ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt). Das modulierte Signal wird an eine Sende-Empfangs-Weiche 330 geschaltet
und zum Empfänger 340 des
Sendeempfängers
der Mobilstation 300 gesendet. Ein Vorverstärker 342,
wie beispielsweise ein rauscharmer Verstärker, verstärkt das modulierte Signal,
und ein Mischer 344 demoduliert das modulierte Signal,
indem das 926,55 MHz Signal vom Haupt-LO 324 verwendet
wird. Im Standard-Sende/Empfangsmodus wird ein 45 MHz Empfänger IF-Filter 350 verwendet, um
das erwünschte
IF-Signal zu filtern.
Das IF-Signal wird an die IF-Stufe 360 geschaltet, die
das 45 MHz-Signal weiter filtert und zum Basisband abwärtswandelt,
indem ein zweiter LO 370 verwendet wird, der auf 45 MHz
arbeitet. Der DSP 380 verarbeitet die Basisbandsignale
und schaltet sie an einen Verstärker 390,
der seinerseits an einen Lautsprecher 395 (oder eine Dateneinrichtung)
geschaltet ist.
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Im
Messmodus schaltet ein Schalter 353 im Empfänger 340 einen
Mess-VCO 326 an den Mischer 344, anstatt den Haupt-LO 324 an
den Mischer 344 zu schalten. Für US TDMA arbeitet der Mess-VCO 326 auf
den vorbestimmten Frequenzen von 791, 55 MHz, die, verwendet werden
kann, um die Leistung des belegten Kanals zu demodulieren, 791,52
MHz und 791,58 MHz, die verwendet werden können, um die Leistung benachbarter
Kanäle
zu demodulieren, und 791,49 MHz und 791,61 MHz, die verwendet werden
können,
um die Leistung der alternierenden Kanäle zu demodulieren. Mit dem Mess-VCO 326 würde das
IF-Signal auf 45 MHz bleiben. Ein Messrechner 385, vorzugsweise
im DSP 380 oder als ein Halbleiterbaustein realisiert,
wird verwendet, um die Verlustleistung der benachbarten und alternierenden
Kanäle
zu berechnen. Indem die Informationen vom Messrechner 385 benutzt
werden, können
verschiedene Verfahren verwendet werden, wie beispielsweise jene,
die vorher angeführt wurden,
um im Leistungsverstärker 326 unter
sich dynamisch verändernden
Betriebsbedingungen die Linearität
aufrechtzuerhalten und die Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Auf
diese Weise können
in dieser Ausführung
der gleiche IF-Filter 350 und der gleiche zweite LO 370 sowohl
im Standard-Sende/Empfangsmodus als auch im Messmodus verwendet
werden.
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4 zeigt eine Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen,
die in Übereinstimmung
mit einer vierten bevorzugten Ausführung in einem Funktelefon-Sendeempfänger 400 realisiert ist.
Diese Ausführung
ist eine Variation der in 1 gezeigten
Ausführung.
Die Frequenzen, auf die der Haupt-LO 424 und der Versatz-VCO 422 springen müssen, haben
sich jedoch geändert,
um den Bedarf nach einem zweiten IF-Filterzweig zu eliminieren.
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Wie
der in 1 gezeigte Sendeempfänger stellt
im Standard-Sende/Empfangsmodus
ein Mikrofon 405 ein Toneingangssignal (oder eine Dateneinrichtung
sendet digitale Dateneingangssignale) an einen Sender 410 bereit.
Im Sender 410 verstärkt
ein Verstärker 412 die
Eingangssignale und schaltet sie an einen DSP 480. Der
DSP 480 wird in dieser Ausführung sowohl im Sender 410 als
auch in einem Empfänger 440 benutzt.
Der Basisbandmodulationssignalausgang des DSP ist an einen Modulator 414 geschaltet.
Der Modulator verwendet das Basisbandmodulationssignal, um ein Signal
von einem Mischer 420 zu modulieren. Die Eingänge des
Mischers 420 stammen von einem Haupt-LO 424 und
von einem Versatz-VCO 422. In diesem TDMA-Beispiel beträgt die Nennfrequenz
des Haupt-LO 993,87 MHz, und die Nennfrequenz des Versatz-VCO beträgt 157,32 MHz,
was am Ausgang des Mischers 420 die benötigte Trägerfrequenz von 836,55 MHz
erzeugt. Das modulierte Signal vom Modulator 414 wird an
einen Leistungsverstärker 416 geschaltet.
Das verstärkte, modulierte
Signal vom Sender 410 wird an eine Sende-Empfangs-Weiche 430 geschaltet
und über
eine Antenne 435 zu einer ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt) übertragen,
wie beispielsweise eine TDMA Basisstation.
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Die
Antenne 435 empfängt
ebenfalls erwünschte
modulierte 881,55 MHz Signale von der ergänzenden Datenübertragungseinrichtung
(nicht gezeigt). Das modulierte Signal wird an die Sende-Empfangs-Weiche 430 geschaltet
und an den Empfänger 440 des
Sendeempfängers
der Mobilstation 400 gesendet. Ein Vorverstärker 442,
wie beispielsweise ein rauscharmer Verstärker, verstärkt das modulierte Signal,
und ein Mischer 444 demoduliert das modulierte Signal,
indem das 993,87 MHz Signal vom Haupt-LO 424 verwendet
wird. Im Standard-Sende/Empfangsmodus
wird ein 112,32 MHz Empfänger
IF-Filter 450 verwendet, um das erwünschte IF-Signal zu filtern.
Das IF-Signal wird an die IF-Stufe 460 geschaltet, die
das 112,32 MHz Signal weiter filtert und zum Basisband abwärtswandelt, indem
ein zweiter LO 470 verwendet wird, der auf 112,32 MHz arbeitet.
Der DSP 480 verarbeitet die Basisbandsignale und schaltet
sie an einen Verstärker 490,
der seinerseits an einen Lautsprecher 495 (oder an eine
Dateneinrichtung) geschaltet ist.
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Im
Messmodus machen sowohl der Haupt-LO 424 als auch der Versatz-VCO 422 Frequenzsprünge, was
einen Zweiband-Haupt-LO 424 und einen Zweiband-Versatz-VCO 422 erfordert.
Um die Leistung des belegten Kanals zu messen, springt der Haupt-LO 424 auf
948,87 MHz und der Versatz-VCO 422 springt auf 112,32 MHz.
Auf diese Weise bleibt die Modulationsfrequenz auf 836,55 MHz. Im
Empfänger 440 verwendet
der Mischer 444 die 948,87 MHz Frequenz vom Haupt-LO, um
das 836,55 MHz Empfangssignal des belegten Kanals herunter auf 112,32
MHz zu demodulieren. Nach der Filterung durch das IF-Filter 450 und
die IF-Stufe 460, berechnet der Messrechner 485,
der vorzugsweise im DSP 480 oder als ein Halbleiterbaustein realisiert
ist, die Leistung des belegten Kanals. Um die Leistung der benachbarten
Kanäle
zu berechnen, springt der Haupt-LO 424 entweder auf 948,84
MHz oder 948,90 MHz, während
der Versatz-VCO 422 auf 112,29 MHz oder 112,35 MHz springt.
Um die Leistung der alternierenden Kanäle zu berechnen, springt der
Haupt-LO 424 entweder auf 948,81 MHz oder 948,93 MHz, während der
Versatz-VCO entweder auf
112,26 MHz oder 112,38 MHz springt. Dann kann der Messrechner 485 die
Verlustleistung der benachbarten und alternierenden Kanäle bestimmen.
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Die
Verlustleistungsberechnungen vom Messrechner 485 können verwendet
werden, um die Leistungsfähigkeit
des Leistungsverstärkers 416 zu erhöhen, während eine
annehmbare Linearität
entsprechend den Systemspezifikationen aufrechterhalten wird. Diese
Ausführung
hält eine
planmäßige IF-Frequenz
von 112,32 MHz sowohl im Standard-Sende/Empfangsmodus als auch im
Messmodus aufrecht, während
die Realisierungsschwierigkeiten bei der Herstellung eines Oszillators
mit einem weiteren Frequenzbereich für den Versatz-VCO und den Haupt-LO
reduziert werden.
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Auf
diese Weise mißt
die Überwachungseinrichtung
der Verlustleistung in freien Kanälen dynamisch die Verlustleistung
eines Senders in benachbarten und alternierenden Kanälen. Die
Messergebnisse können
verwendet werden, um Leistungsfähigkeit
des Leistungsverstärkers
des Senders zu erhöhen,
aber auch um die Linearitätsanforderungen
unter einer Vielzahl von sich verändernden Betriebsbedingungen
aufrechtzuerhalten. Während
spezielle Baugruppen und Funktionen der Überwachungseinrichtung der
Verlustleistung in freien Kanälen
oben beschrieben wurden, könnten
durch einen Fachmann weniger oder zusätzliche Baugruppen innerhalb
des wahren Sinns und Bereichs der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Die Erfindung sollte nur durch die angefügten Ansprüche begrenzt werden.