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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren eines Funkfrequenztransceiver
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie einen Funkfrequenztransceiver gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 3.
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1 veranschaulicht
als Beispiel ein Blockdiagramm eines konventionellen Funkkommunikationssender/empfängers 100 (im
Folgenden "Transceiver" genannt). Der Transceiver 100 ermöglicht einer
mobilen oder tragbaren Teilnehmereinheit, mit einer (nicht gezeigten)
Basisstation z.B. über
Funkfrequenzkanäle
(RF) in einem (nicht gezeigten) Funkkommunikationssystem zu kommunizieren.
Die Basisstation sieht danach Kommunikationen mit einem (nicht gezeigten)
landgebundenen Telefonsystem oder anderen Teilnehmereinheiten vor.
Ein Beispiel für
eine Teilnehmereinheit mit dem Transceiver 100 ist ein
zellulares Mobiltelefon. Der Transceiver 100 von 1 schließt generell
eine Antenne 101, ein Duplexfilter 102, einen
Empfänger 103,
einen Sender 105, eine Bezugsfrequenzsignalquelle 107,
einen Frequenzsynthesizer 108 mit phasenstarrer Schleife (PLL)
für Empfang
(Rx), einen PLL-Frequenzsynthesizer 109 für Senden
(Tx), einen Prozessor 110, eine Informationsquelle 106 und
eine Informationssenke 104 ein.
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Die
Verschaltung der Blöcke
des Transceivers 100 und sein Betrieb wird wie folgt beschrieben. Die
Antenne 101 empfängt
ein Funksignal 119 von der Basisstation zur Filterung durch
das Duplexfilter 102, um ein Empfangsfunksignal auf der
Leitung 111 zu erzeugen. Das Duplexfilter 102 sieht
Frequenzselektivität
vor, um das empfangene Funkfrequenzsignal auf der Leitung 111 und
das gesendete Funkfrequenzsignal 113 zu trennen. Der Empfänger 103 ist angeschlossen,
um das auf der Leitung 111 empfangene Funkfrequenzsignal
zu empfangen, und wird betrieben, um ein empfangenes Basisbandsignal
auf der Leitung 112 für
die Informationssenke 104 zu erzeugen. Die Bezugssignalquelle 107 sieht
ein Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 vor. Der PLL-Frequenzsynthesizer 108 für Empfang
(Rx) ist angeschlossen, um das Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 und
Information auf dem Datenbus 118 zu empfangen, und wird
betrieben, um ein Empfängerabstimmsignal
auf der Leitung 116 zu erzeugen, um den Empfänger 103 auf
einen bestimmten Funkfrequenzkanal abzustimmen. In ähnlicher
Weise ist der PLL-Frequenzsynthesizer 109 für Senden
(Tx) angeschlossen, um das Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 und
Information auf dem Datenbus 118 zu empfangen, und wird
betrieben, um ein Senderabstimmsignal auf der Leitung 117 zu
erzeugen, um den Sender 105 auf einen bestimmten Funkfrequenzkanal
abzustimmen. Der Prozessor 110 steuert den Betrieb des
PLL-Frequenzsynthesizers 108 für Empfang (Rx), des PLL-Frequenzsynthesizers 109 für Senden
(Tx), des Empfängers 103 und
des Senders 105 über
den Datenbus 118. Die Informationsquelle 106 erzeugt
ein Basisbandsendesignal auf der Leitung 114. Der Sender 105 ist
angeschlossen, um das Basisbandsendesignal auf der Leitung 114 zu empfangen,
und wird betrieben, um das Funkfrequenzsendesignal auf der Leitung 113 zu
erzeugen. Das Duplexfilter 102 filtert das Funkfrequenzsendesignal
auf der Leitung 113 zur Abstrahlung durch die Antenne 101 als
ein Funkfrequenzsignal 120.
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Zum
Beispiel schließen
die Funkfrequenzkanäle
in einem zellularen Mobiltelefonsystem Sprach- und Signalisierungskanäle zum Senden
und Empfangen (im Folgenden als "senden/empfangen" bezeichnet) von
Informationen zwischen Basisstation und Teilnehmereinheiten ein.
Die Sprachkanäle
sind für das
Senden/Empfangen von Sprache zugeteilt. Die Signalisierungskanäle, auch
als Steuerkanäle
bezeichnet, sind für
das Senden/Empfangen von Daten und Signalisierungsinformation zugeteilt.
Durch diese Signalisierungskanäle
gewinnt die Teilnehmereinheit Zugang zum zellularen Mobiltelefonsystem,
und es wird ein Sprachkanal für
die weitere Kommunikation mit dem landgebundenen Telefonsystem zugewiesen.
In zellularen Mobiltelefonsystemen, die zum Senden/Empfangen von
Breitbanddaten auf den Signalisierungskanälen fähig sind, ist der Frequenzabstand
auf den Signalisierungskanälen
ein Vielfaches des Frequenzabstands der Sprachkanäle.
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In
einigen zellularen Mobiltelefonsystemen senden/empfangen der Transceiver 100 und
die Basisstation unter einander absatzweise Informationen auf dem
Signalisierungskanal. Ein solches System benutzt beispielsweise
ein verschachteltes Datensignalisierungsverfahren, um die absatzsweise
Information zu synchronisieren. In dieser Art von System entlädt das Halten
des Transceivers 100 in völlig eingeschaltetem Zustand
während
der gesamten Zeit, in der der Transceiver 100 auf den Signalisierungskanal abgestimmt
ist, unnötigerweise
die Batterie des Transceivers während
der Zeiten, in denen die Information nicht empfangen wird. Deshalb
können
Teile des Transceivers 100 ausgeschaltet werden, um die
Batterielebenszeit zu verlängern,
wenn die Signalqualität
genügend
hoch ist, so daß weitere
Wiederholung derselben Information nicht benötigt wird. Absatzweises Ein-
und Ausschalten, d.h. Freigeben und Sperren des Transceivers 100 während seines
Empfangsbetriebes wird diskontinuierlicher Empfangsbetriebsmode
(DRX) genannt. Im DRX-Betriebsmode vergrößert das schnelle Freigeben
und Sperren von Teilen des Transceivers 100 das Sparen
von Batterielebenszeit.
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2 veranschaulicht
z.B. ein Blockdiagramm eines konventionellen PLL-Frequenzsynthesizers
zur Benutzung in dem Transceiver 100 von 1.
Die generelle Struktur des PLL-Frequenzsynthesizers von 2 ist
dieselbe sowohl für
den PLL-Frequenzsynthesizer 108 für Empfang (Rx), als auch für den PLL-Frequenzsynthesizer 109 für Senden
(Tx).
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Der
PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 von 2 schließt generell
zu Diskussionszwecken einen Bezugsfrequenzteiler 201 und
einen PLL 212 ein. Der PLL 212 schließt generell
einen Phasendetektor 202, ein Schleifenfilter 203,
einen Spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 204 und einen
Schleifenteiler 205 ein. Der Bezugsfrequenzteiler 201 empfängt ein
Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115.
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Die
Verschaltung der Blöcke
des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 von 2 wird
wie folgt beschrieben. Der Bezugsfrequenzteiler 201 ist angeschaltet,
um das Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 und den
Datenbus 118 zu empfangen, und wird betrieben, um ein geteiltes
Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 206 zu erzeugen. Der
Phasendetektor 202 ist angeschaltet, um ein geteiltes Bezugsfrequenzsignal
auf der Leitung 206 und ein Rück wirkungssignal auf der Leitung 209 zu
empfangen, und wird betrieben, um ein Phasenfehlersignal auf der
Leitung 207 zu erzeugen. Das Schleifenfilter 203 ist
angeschaltet, um das Phasenfehlersignal 207 zu empfangen,
und wird betrieben, um ein gefiltertes Signal auf der Leitung 208 zu
erzeugen. Der spannungsgesteuerte Oszillator 204 ist angeschaltet,
um das gefilterte Signal auf der Leitung 208 zu empfangen,
und wird betrieben, um ein Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 116 oder 117 zu
erzeugen. Der Schleifenteiler 205 ist angeschaltet, um
das Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 116 oder 117 zu empfangen,
und wird betrieben, um das Rückwirkungssignal
auf der Leitung 209 zu erzeugen. Der Schleifenteiler 205 und
der Bezugsfrequenzteiler 201 sind angeschaltet, um Programmierinformationen
auf dem Datenbus 118 zu empfangen.
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Der
Betrieb des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 von 2 wird
wie folgt beschrieben. Der PLL 212 ist ein Schaltkreis,
der das mit dem Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 synchronisierte
Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 116 oder 117 erzeugt.
Das Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 116 oder 117 ist
auf das Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 synchronisiert
oder "eingerastet", wenn die Frequenz
des Ausgangsfrequenzsignals auf Leitung 116 oder 117 ein
vorbestimmtes Frequenzverhältnis
zur Frequenz des Bezugsfrequenzsignals auf der Leitung 115 hat.
Unter eingerasteter Bedingung sieht der PLL 212 üblicherweise
eine konstante Phasendifferenz zwischen dem Bezugsfrequenzsignal
auf der Leitung 115 und dem Ausgangsfrequenzsignal auf
Leitung 116 oder 117 vor. Die konstante Phasendifferenz
kann jeden gewünschten Wert,
einschließlich
Null, annehmen. Sollte sich eine Abweichung von der gewünschten
Phasendifferenz von solchen Signalen entwickeln, d.h., sollte sich
ein Phasenfehler auf der Leitung 207 entwickeln wegen z.B.
Veränderungen
der Frequenz des Bezugsfrequenzsignals auf der Leitung 115 oder
der Programmierungsparameter des PLL über den Datenbus 118, dann
regelt der PLL die Frequenz des Ausgangsfrequenzsignals auf Leitung 116 oder 117 nach,
um den Phasenfehler auf der Leitung 207 gegen den Wert der
konstanten Phasendifferenz zu treiben.
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PLLs
werden durch eine Schleifenbandbreite gekennzeichnet. Für einige
Anwendungen ist es wünschenswert,
die Schleifenbandbreite des PLL unter bestimmten Bedingungen zu
verändern,
wie z.B., wenn die Frequenz des Bezugsfrequenzsignals auf der Leitung 115 wechselt,
oder wenn die Programmierungsparameter des PLL über den Datenbus 118 wechseln.
Geeignetes Verändern
der Schleifenbandbreite führt
vorteilhafterweise zu einer kürzeren
Einrastzeit, verbessertem Rauschen und niedrigeren Störsignalen.
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Ein
generelles Problem mit der Veränderung der
Schleifenbandbreite des PLL 212 schließt das Festlegen ein, wann
die Bandbreite zu verändern
ist. Das Festlegen, wann die Bandbreite zu verändern ist, berührt direkt
die für
den PLL benötigte
Zeitdauer, um eine gewünschte
Einrastung zu erreichen. Es ist generell für den PLL 212 wünschenswert,
den Einrastzustand schnell zu erreichen. Falls der Einrastzustand
des PLL 212 nicht schnell erreicht wird, können Störungen erzeugt
werden, oder kann Information verloren gehen.
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Ein
besonderes Problem bei der Einführung des
diskontinuierlichen Modes im Transceiver 100 ist die vom
PLL 212 benötigte
Erholungs-(Wiedereinrast-)zeit, um Phasen- und Frequenzeinrastung
der Trägerfrequenz
wiederherzustellen, besonders wenn der PLL schnell zwischen freigegebenem
und gesperrtem Mode umschalten muß, um maximale Stromersparnis
zu erreichen. Ferner kann im diskontinuierlichen Mode die Wiedereinrastzeit
des PLL 212 durch Stromverlust bei dem gefilterten Signal
auf der Leitung 208 verschlechtert werden, der die Frequenz des
VCO 204 während
des gesperrten Abschnitts des diskontinuierlichen Modes wandern
läßt. Während der
Sperrzeit füllt
der PLL 212 die Ladung auf dem Schleifenfilter 203 nicht
wieder auf und kompensiert nicht den Ladungsverlust. Je größer die
Wanderung ist, desto stärker
muß der
PLL 212 seine Frequenz als auch seine Phase kompensieren,
wenn er wieder freigegeben wird, und desto länger wird die Wiedereinrastzeit.
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Eine
nach dem Stand der Technik vorgesehene Lösung, um die Wiedererholungszeit
im diskontinuierlichen Mode zu kürzen,
ist die Benutzung eines Synchronisationsschemas, wenn der PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 wieder
freigegeben wurde, um die während
der Sperrzeit des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 aufgetretene
Phasendrift zu verringern oder zu beseitigen. Ein Nachteil dieser
Lösung
ist, daß sie
zwar die Phasendrift korrigiert, daß aber der Normalbetrieb des
PLL 212 immer noch die Frequenzdrift korrigieren muß, die wegen
des tatsächlichen
Verlustes beim gefilterten Signal auf der Leitung 208 auftritt.
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Ein
anderes, besonderes Problem existiert im Transceiver 100,
der einen PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 verwendet,
und der schnell zwischen den Kanälen
in einem Funkfrequenzband umschalten muß. Wenn der PLL-Frequenzsynthesizer keine
hinreichend kurze Einrastzeit während
eines Wechsels der Ausgangsfrequenz hat, kann der Transceiver 100 Datenempfang
verfehlen oder Fehler in Sendedaten erzeugen.
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Eine
nach dem Stand der Technik vorgesehene Lösung, um die Einrastzeit zu
kürzen,
ist die Vergrößerung der
Bandbreite des PLL 212. Der Nachteil dieser Lösung ist,
daß sie
zu vermehrten Störsignalen
und Rauschen im Ausgangssignal des VCO 204 wegen der geringeren
Filterung der größeren Bandbreite
führt.
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Eine
andere nach dem Stand der Technik vorgesehene Lösung für die Verkürzung der Einrastzeit im PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 ist
es, die Frequenz des geteilten Bezugsfrequenzsignals 206 für den PLL 212 zu
erhöhen,
um so die Schleifenbandbreite des PLL 212 zu vergrößern. Der
Nachteil dieser Lösung
ist zweifach. Zum Einen verlangt diese Lösung eine starke Erhöhung der
Frequenz des geteilten Bezugsfrequenzsignals 206, um einen deutlichen
Zuwachs in der Schleifenbandbreite zu erreichen, weil die Schleifenbandbreite
mit der Quadratwurzel von M anwächst,
wobei M der Zuwachs der Frequenz des geteilten Bezugsfrequenzsignals 206 zum
PLL 212 ist. Zum Zweiten rastet der PLL 212 auf
einer Frequenz des Ausgangsfrequenzsignals 116 oder 117 ein,
die nahe bei, aber nicht genau auf der schließlich gewünschten Frequenz liegt. Die geteilte
Bezugsfrequenz 206 und die Schleifenbandbreite müssen dann
auf ihre Anfangswerte zurückgeschaltet
werden, und der PLL 212 muß auf seiner schließlich gewünschten
Frequenz einrasten. Deshalb werden zwei Einrastzyklen benötigt, und
das führt
zu einer längeren
Einrastzeit.
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Die
US-PS 5,175,729 beschreibt
einen Funkfrequenztransceiver mit einem PLL-Frequenzsynthesizer
mit einem VCO, einer phasen-verrasteten
Schleife, sowie ein erstes und zweites Filter. Der erste Filter
besitzt eine breite Frequenzantwort, wogegen der zweite Filter eine
schmale Frequenzantwort besitzt. Die phasen-verrastete Schleife umfasst eine Schalteinrichtung
zum Auswählen,
welches der beiden Filter mit dem VCO gekoppelt wird.
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Die
DE 32 42 430 A1 bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstimmen eines Amplitudenmodulationsempfängers. Dieser AM-Empfänger besitzt
eine phasenverriegelte Schleife
7, welche von einem Mikroprozessor
9 mit Frequenzdaten
versorgt wird, um eine Frequenz zum Empfang eines AM-Senders auszuwählen.
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Die
US-PS 4,802,235 beschreibt einen Transceiver mit einem VCO und einer
phasen-verriegelten Schleife, welche mit zwei verschiedenen Referenzfrequenzen
versorgt werden kann, um die zu steuernde Frequenz zu stabilisieren
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Die
US-PS 4,969,214 offenbart
einen Funktransceiver mit einem PLL-Frequenzsynthesizer. Wie aus
1 ersichtlich, beinhaltet
der PLL
120 einen Referenzsignalgenerator mit einem Referenzoszillator
121 und
einem Referenzteiler
122, der mit einem ersten Eingang
eines Phasendetektors
124 verbunden ist, einen gesteuerten
Oszillator mit einem Filter und einem spannungsgesteuerten Oszillator
127 und einem
gestuften Abschwächer
128 mit
Steueranschlüssen
128A,
der mit dem Modulationseingang des VCO
127 verbunden ist.
Das Ausgangssignal des VCO, das am Knoten
129 anliegt,
wird außerdem über einen
programmierbaren Teiler ÷N
130 zu
dem zweiten Eingang
131 des Phasendetektors
124 rückgekoppelt.
Der programmierbare Teiler ÷N
130 weist eine
Vielzahl binär
codierter Eingangsanschlüsse
130A auf,
die eine Kanalauswahl durch Variation des Divisors N ermöglichen.
Der PLL
120 enthält
außerdem
einen zweiten gestuften Abschwächer
132,
der Steueranschlüsse
132A aufweist
und an seinem Eingang Signale von dem Summenpunkt
133 empfängt. Dieser
Summenpunkt
133 besitzt Eingangsanschlüsse für Sprache, niederfrequente
Daten und hochfrequente Daten, sowie zwei Ausgänge, die zum einen an den gestuften
Abschwächer
128 und
zum anderen an den Abschwächer
132 angeschlossen
sind.
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Die
Veröffentlichung
R. Lehmann, "Frequenzsynthesizer
in GRUNDIG Rundfunkgeräten
der Spitzenklasse",
in: GRUNDIG Technische Informationen 1/2-1980, S. 8-15, beschreibt
einen PLL-Synthesizer,
der in einem Rundfunkempfänger
verwendet wird. Wie aus den 12 und 13 auf Seite 12 ersichtlich, besteht der
PLL aus einem Referenzteiler, der zwei feste Werte annehmen kann,
einem Phasendetektor, zwei verschiedenen Filtern, je einem spannungsgesteuerten
Oszillator für
AM und FM, und einem programmierbaren Schleifenteiler. Die Auflösung des
PLL wird an den jeweiligen Kanalabstand des AM bzw. FM-Bereichs
angepasst, in dem einerseits die Parameter des Schleifenteilers
entsprechend gewählt
werden und andererseits der PLL über
den jeweiligen Zweig mit dem passenden Schleifenfilter und VCO geschlossen
wird.
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In
der
US-PS 5,008,629 schließlich ist
ein Frequenzsynthesizer für
den Einsatz in Hochfrequenzmehrkanalfunkgeräten offenbart, insbesondere
ein Frequenzsynthesizer vom PLL-Typ, der den Einrastvorgang mit
hoher Geschwindigkeit durchführen
kann. Um den Energieverbrauch des Frequenzsynthesizers zu senken,
wird ein intermittierender Betrieb desselben vorgeschlagen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Funkfrequenztransceiver
und ein Verfahren zu dessen Betrieb anzugeben, bei dem die Einrastzeit
der phasenverriegelten Schleife verkürzt wird und gleichzeitig geringe
Störsignale
am Ausgang des Frequenzsynthesizers erzeugt werden.
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Diese
Aufgabe wird von einem Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen
Schritten sowie von einem Funkfrequenztransceiver mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 3 gelöst.
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1 veranschaulicht
ein Blockdiagramm eines konventionellen Mobilkommunikationstransceivers.
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2 veranschaulicht
ein Blockdiagramm eines konventionellen PLL-Frequenzsynthesizers
zur Benutzung in dem konventionellen Mobilkommunikationstransceiver
von 1.
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3 veranschaulicht
ein Blockdiagramm eines neuartigen PLL-Frequenzsynthesizers nach der
vorliegenden Erfindung zur Benutzung in dem konventionellen Mobilkommunikationstransceiver von 1.
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4 veranschaulicht
ein Flußdiagramm, das
die Schritte zum Betrieb eines neuartigen PLL-Frequenzsynthesizers
von 3 in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem
Mode nach der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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5 veranschaulicht
ein Flußdiagramm, das
die Schritte zur Steuerung der Auflösung und Bandbreite eines neuartigen
PLL-Frequenzsynthesizers von 3 nach der
vorliegenden Erfindung beschreibt.
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6 veranschaulicht
ein Diagramm, das die Abhängigkeit
zwischen dem Störseitenbandpegel,
der Einrastzeit und der Auflösung
in dem neuartigen PLL-Frequenzsynthesizer von 3 nach
der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird der Kanalabstand der Funkfrequenzkanäle in einem
Teil des Funkfrequenzbands festgestellt, welcher den Funkfrequenzkanal
einschließt,
und der PLL-Frequenzsynthesizer wird unter Berücksichtigung des festgestellten
Kanalabstands gesteuert. Damit werden vorteilhafterweise schnellere
Einrastzeiten und niedrigere Störungen
am Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung kann vollständiger mit Bezug auf 3 – 6 beschrieben
werden, wobei 3 als Beispiel ein Blockdiagramm
eines neuartigen PLL-Frequenzsynthesizers 300 zur Benutzung
in dem Transceiver von 1 veranschaulicht. Die generelle
Struktur und der Betrieb des PLL-Frequenzsynthesizers 300 sind
dieselben bei Verwendung als PLL-Frequenzsynthesizer 108 für Senden
oder als PLL-Frequenzsynthesizer 109 zum Empfangen.
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Die
Struktur und der Betrieb des PLL-Frequenzsynthesizers 300 sind
generell ähnlich
denen des konventionellen PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 von 2,
außer
der Hinzufügung
eines Schleifenbandbreiteneinstellers 301 und einem Steuerungssignal
auf der Leitung 303. Der Schleifenbandbreiteneinsteller 301 wird
mit Informationen auf dem Datenbus 118 programmiert, und
erzeugt ein Schleifenbandbreiteneinstellungssignal auf der Leitung 302,
das das Schleifenfilter 203 verändert, um eine Änderung
der Schleifenbandbreite des PLL-Frequenzsynthesizers 300 zu
bewirken. Das Steuerungssignal auf der Leitung 303 wird
benutzt, um den Bezugsfrequenzteiler 201, den Schleifenteiler 205 und
den Spannungsgesteuerten Oszillator 204 zu steuern, und
erlaubt diskontinuierlichen Betrieb des PLL-Frequenzsynthesizers 300. 3 veranschaulicht
nur eine von vielen alternativen Verschaltungen, wie sie nach dem
Stand der Technik bekannt sind, und welche zwischen dem Schleifenbandbreiteneinsteller 301 und
dem PLL-Frequenzsynthesizer 300 gemacht werden können, um
die Schleifenbandbreite zu steuern. Der Schleifenbandbreiteneinsteller 301 kann
alternativ z.B. an den Phasendetektor 202 und den VCO 204 angeschaltet
werden, um die Schleifenbandbreite in Übereinstimmung mit wohlbekannten
Entwurfstechniken einzustellen. 3 veranschaulicht
auch nur einen von vielen alternativen, im Stand der Technik bekannten
Wegen, in welchem die Blöcke
des PLL-Frequenzsynthesizers 300 mit dem Steuersignal auf
der Leitung 303 verschaltet sind, um diskontinuierlichen
Betrieb vorzusehen. Das Steuerungssignal auf der Leitung 303 kann
alternativ z.B. an den Phasendetektor 202 und an den Schleifenbandbreiteneinsteller 301 gekoppelt
sein. Alternativ kann das Steuerungssignal auf der Leitung 303 auch an
nur ein Element des PLL-Frequenzsynthesizers 300,
z.B. den Schleifenteiler 205, gekoppelt sein.
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Der
PLL-Frequenzsynthesizer 300 kann als zugehörig zu einer
von mindestens zwei Kategorien klassifiziert werden, die auf der vorbestimmten
Frequenzbeziehung des Ausgangssignals auf der Leitung 116 oder 117 zur
Frequenz des Bezugsfrequenzsignals auf der Leitung 115 basieren.
Die erste Kategorie ist klassifiziert als ein PLL-Frequenzsynthesizer
mit "ganzzahliger
Teilung", wobei
das Verhältnis
zwischen dem Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 116 oder 117 und
dem Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 eine ganze
Zahl ist. Die zweite Kategorie ist als PLL-Frequenzsynthesizer mit "gebrochenzahliger
Teilung" klassifiziert,
in der das Verhältnis
zwischen dem Ausgangsfrequenzsignal auf Leitung 115 oder 117 und
dem Bezugsfrequenzsignal auf der Leitung 115 eine rationale,
nicht-ganzzahlige Zahl ist, die aus einer ganzen Zahl und einer
Bruchzahl besteht.
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PLL-Frequenzsynthesizer
werden durch eine Auflösung
gekennzeichnet. Die Auflösung
des PLL-Frequenzsynthesizers 300 ist definiert als die minimal
erlaubte Änderung
oder Stufe der Frequenz des Ausgangssignals 116 oder 117.
Die Auflösung
eines PLL-Frequenzsynthesizers
mit ganzzahliger Teilung kann gleich der, aber niemals kleiner als
die Frequenz des geteilten Bezugsfrequenzsignals 206 sein.
Die Auflösung
eines PLL-Frequenzsynthesizers mit gebrochenzahliger Teilung kann
gleich einem, aber niemals kleiner als ein Quotient sein, dessen Zähler die
Frequenz des geteilten Bezugsfrequenzsignals 206, und dessen
Nenner der Nenner des Bruchteils des Wertes des Schleifenteilers 205 ist. Die
Frequenz und der Pegel der Störseitenbandsignale
auf dem Ausgangssignal 11b oder 117 stehen generell
in einem direkten Verhältnis
zur Auflösung des
PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109.
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Die
Auflösung
einer Implementierung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 mit
ganzzahliger Teilung kann durch Wechseln der Werte des Bezugsfrequenzteilers 201 und
des Schleifenteilers 205 durch Reprogrammierung über den
Datenbus 118 eingestellt werden. Verringern der Werte beider
Teiler verringert die Auflösung
des PLL-Frequenzsynthesizers 300 und Vergrößern der
Werte beider Teiler vergrößert die
Auflösung.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird für die
Implementierung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 gebrochenzahlige
Teilung benutzt. Die Auflösung
der Implementierung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 mit
gebrochenzahliger Teilung kann eingestellt werden durch Verändern des
Wertes des Nenners des Bruchteils des Wertes des Schleifenteilers 205.
Verringern des Zählers über den
Datenbus 118 verringert die Auflösung der Implementierung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 mit
gebrochenzahliger Teilung, und Vergrößern des Nenners vergrößert die
Auflösung.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist der Transceiver 100 ein zellulares Mobiltelefon, das
in einem Funkfrequenzband betrieben wird, welches für eine bestimmte
Art von zellularer Dienstleistung zugeteilt ist. In der bevorzugten
Ausführungsform
wird das Funkfrequenzband durch ein typisches, zellulares System,
z.B. durch ein "Narrow
Advanced Mobile Phone System (NAMPS)", (Schmalbandiges, fortschrittliches
Mobiltelefonsystem) benutzt. In dem NAMPS-System erstrecken sich
die Teilnehmereinheit-Sendekanäle
von etwa 824 bis 849 MHz, und die Teilnehmereinheitempfangskanäle erstrecken
sich von etwa 869 bis 894 MHz. Ein Teil dieser Empfangskanäle von 879,39
bis 880,62 MHz ist für
Steuerungskanäle
mit 30 kHz weitem Kanalabstand zugeteilt. Der Kanalabstand ist definiert
als Differenz der Frequenzen zwischen zwei benachbarten Kanälen des
Funkfrequenzbands. Der Rest der Kanäle in dem NAMPS-Funkfrequenzband
ist für
Sprachkanäle
mit 10 kHz schmalem Kanalabstand zugeteilt. Deshalb variiert der
Kanalabstand von 30 kHz bis 10 kHz über das NAMPS-Funkfrequenzband.
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Ein
weiteres Beispiel für
ein Funkfrequenzband mit unterschiedlichem Kanalabstand, das mit der
vorliegenden Erfindung implementiert werden kann, ist das Group
Special Mobile (GSM) zellulare System. Im GSM-System erstrecken
sich die Teilnehmereinheit-Sendekanäle von etwa 890 bis 915 MHz, und
die Teilnehmereinheitempfangskanäle
erstrecken sich von etwa 935 bis 960 MHz. Der GSM-Kanalabstand ist
200 kHz. Die vorliegende Erfindung kann bei einem Transceiver 100 benutzt
werden, der in der Lage ist, in mehreren Systemen benutzt zu werden.
Deshalb kann der Kanalabstand selbst zwischen den Funkfrequenzbändern eines
jeden Systems variieren, z.B. zwischen GSM und NAMPS.
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Nach
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt zur Feststellung des
Kanalabstands in einem Teil des Funkfrequenzbandes, der den Funkfrequenzkanal
einschließt,
durch den Prozessor 110 ausgeführt. Wenn für den in dem NAMPS-zellularen
System betriebenen Transceiver 100 der Funkfrequenzkanal,
auf den der Transceiver 100 abgestimmt ist, in dem Teil
des Bands von 879,39 bis 880,62 MHz liegt, welches die Steuerungskanäle enthält, dann
würde der
festgestellte Kanalabstand 30 kHz sein. Wenn der Funkfrequenzkanal,
auf den der Transceiver 100 abgestimmt ist, in dem restlichen
Teil des Bands liegt, welches die Sprachkanäle enthält, dann würde der festgestellte Kanalabstand
10 kHz sein.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt zur Feststellung des
Kanalabstands in einem Teil des Funkfrequenzbands, der den Funkfrequenzkanal
einschließt,
benutzt, weil er anzeigt, welches die PLL-Frequenzsynthesizeranforderungen
in dem besonderen Teil des Funkfrequenzbandes in dem besonderen
System sind, in dem der Transceiver betrieben wird.
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Nach
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt zur Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers
unter Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands durch den Prozessor 110 ausgeführt. Die
Feststellung kann einfach unter Einsicht in eine Tabelle oder alternativ durch
Berechnen oder durch Beobachten der Daten auf dem Funkfrequenzband
durchgeführt
werden.
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Ein
Vorteil der Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter
Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands ist, daß die Funktion des PLL-Frequenzsynthesizers 300 entsprechend
der Konfiguration des Funksystems, und besonders des Funkfrequenzkanals,
auf den der Transceiver abgestimmt ist, gesteuert wird. Das Ergebnis
ist eine Verbesserung der Funktion des PLL-Frequenzsynthesizers 300 gegenüber der
Funktion, die erreicht worden wäre,
wenn der PLL-Frequenzsynthesizer nicht unter Berücksichtigung des festgestellten
Kanalabstands gesteuert wäre.
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4 veranschaulicht
ein Flußdiagramm, das
die Schritte zum Betrieb des neuartigen PLL-Frequenzsynthesizers
von 3 in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem
Mode nach der vorliegenden Erfindung beschreibt. Das Flußdiagramm
beginnt mit Schritt 401. In Schritt 403 stellt
der Transceiver 100 den Kanalabstand der Funkfrequenzkanäle in einem
Teil des Funkfrequenzbands fest, der den Funkfrequenzkanal einschließt. In Schritt 402 steuert der
Prozessor 110 den PLL-Frequenzsynthesizer unter Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands. Wenn der Kanalabstand in Schritt 403 als
weit festgestellt wurde, wird der PLL-Frequenzsynthesizer 300 in
Schritt 404 in diskontinuierlichem Mode betrieben; die
Auflösung
des PLL-Frequenzsynthesizers 300 wird in Schritt 405 als
weit eingestellt; und die Schleifenbandbreite des PLL-Frequenzsynthesizers 300 wird
in Schritt 406 als weit eingestellt. Wenn der Kanalabstand
in Schritt 403 als schmal festgestellt wurde, wird der
PLL-Frequenzsynthesizer 300 in Schritt 407 in
kontinuierlichem Mode betrieben; die Auflösung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 wird in
Schritt 408 als schmal eingestellt; und die Schleifenbandbreite
des PLL-Frequenzsynthesizers 300 wird in Schritt 409 als
schmal eingestellt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung zeigt der Schritt 403 zum Feststellen
des Kanalabstands als schmal, z.B. 10 kHz statt 30 kHz in einem NAMPS-zellularen
System, an, daß der
Transceiver 100 auf einen Sprachkanal abgestimmt ist. Der PLL-Frequenzsynthesizer 300 wird
vorteilhafterweise in kontinuierlichem Mode betrieben und hat die
geforderte Auflösung
eines in irgendeinem der Sprachkanäle innerhalb des NAMPS-Funkfrequenzbands betriebenen
Transceivers 100.
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Wenn
nach der vorliegenden Erfindung der Kanalabstand in Schritt 403 als
weit festgestellt wurde, kann der PLL-Frequenzsynthesizer 300 vorteilhafterweise
in Schritt 404 im diskontinuierlichen Mode betrieben werden,
um die Batterielebensdauer zu verlängern. Durch die Schritte der
Einstellung der Auflösung
in Schritt 405 als weit, und der Einstellung der Schleifenbandbreite
in Schritt 406 als weit, kann die Einrastzeit des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 vorteilhafterweise
gekürzt
werden, und das Ergebnis ist eine noch größere Verlängerung der Batterielebenszeit.
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Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden verdeutlicht durch Vergleichen
mit dem konventionellen PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109, der
nicht unter Berücksichtigung
des Funkfrequenzkanalabstands in einem NAMPS-zellularen System gesteuert
wird. Der konventionelle PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 würde permanent
auf eine Auflösung
von 10 kHz oder 30 kHz eingestellt werden. Falls die Auflösung des
konventionellen PLL-Frequenzsynthesizer 108 oder 109 auf
10 kHz eingestellt wäre,
würde die
Einrastzeit bei den Steuerungskanälen wegen der für annehmbare
Störseitenbandpegel
in den Ausgangsfrequenzsignalen 116 oder 117 erforderlichen
schmalen Schleifenbandbreite langsam sein. Daten würden durch
einen konventionellen Transceiver 100 beim Versuch eines
Betriebs im diskontinuierlichen (DRX) Mode verloren gehen. Wenn
der Betrieb im DRX-Mode vergeblich wäre, würde die Batterielebensdauer
des konventionellen Transceivers 100 gekürzt sein.
Wenn alternativ die Auflösung
des konventionellen PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 auf
30 kHz gesetzt wäre, könnte der
konventionelle Transceiver 100 wegen der durch die weite
Auflösung
verursachten Einschränkungen
nur auf jeden dritten Sprachkanal abgestimmt werden, und der konventionelle
Transceiver 100 würde
in dem NAMPS-zellularen System nicht zu betreiben sein.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik hat der neuartige PLL-Frequenzsynthesizer 300 eine
weite Bandbreite und weite Auflösung
bei den NAMPS-Steuerungskanälen
zwecks einer verlängerten
Batterielebenszeit durch die Nutzung des DRX-Modes. Der neuartige
PLL-Frequenzsynthesizer 300 hat vorteilhafterweise eine
schmale Bandbreite und schmale Auflösung bei den NAMPS-Sprachkanälen, so
daß der
Transceiver 100 auf jeden Sprachkanal abstimmen kann. So
führt die kürzliche
Hinzufügung
der schmaleren Kanalabstands der NAMPS-Sprachkanäle, 10 kHz gegenüber 30 kHz
Abstand beim älteren "Advanced Mobile Phone
System (AMPS)" (Fortschrittliches
Mobiltelefonsystem), zu einem Bedarf für Verbesserungen, die sich
aus der Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter
Berücksichtigung
des Funkfrequenzkanalabstands ergeben.
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5 veranschaulicht
ein Flußdiagramm, das
die Schritte zur Steuerung der Auflösung und Bandbreite des neuartigen
PLL-Frequenzsynthesizers von 3 nach der
vorliegenden Erfindung beschreibt. Das Flußdiagramm beginnt mit Schritt 501. In
Schritt 502 stellt der Transceiver 100 den Kanalabstand
der Funkfrequenzkanäle
in einem Teil des Funkfrequenzbands fest, der den Funkfrequenzkanal einschließt. In Schritt 503 stellt
der Transceiver 100 die Auflösung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter
Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands ein. In Schritt 504 stellt
der Transceiver 100 die Schleifenbandbreite des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter
Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands ein.
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Im
Gegensatz zum Stand der Technik kann der PLL-Frequenzsynthesizer 300 in
einem viel-modalen Transceiver 100 benutzt werden, der
entweder im GSM-zellularen System oder im NAMPS-zellularen System betrieben werden kann,
obgleich die Anforderungen an Kanalabstand und Einrastzeit stark unterschiedlich
sind. Diese neue Anforderung einer viel-modalen Funktionalität wird vorteilhafterweise durch
Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter Berücksichtigung
des Funkfrequenzkanalabstands verwirklicht.
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6 veranschaulicht
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Störseitenbandpegel, der Einrastzeit,
der Schleifenbandbreite und der Auflösung in dem neuartigen PLL-Frequenzsynthesizer von 3 nach
der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 veranschaulicht
den Vorteil hinsichtlich der Einrastzeit, der sich aus einer Veränderung
der Auflösung
und der Schleifenbandbreite des PLL-Frequenzsynthesizers 300 in 3 ergibt.
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Die
linke Y-Achse in 6 stellt die Einrastzeit dar
und ist mit den Einrastzeiten T1 und T2 bezeichnet. Die rechte Y-Achse stellt die
Schleifenbandbreite dar und ist mit den Schleifenbandbreiten BW2
und BW1 bezeichnet. Die Einrastzeit im PLL-Frequenzsynthesizer 300 ist
umgekehrt proportional zur Schleifenbandbreite, deshalb ist eine
Linie 604 zwischen der Schleifenbandbreite BW2 und der korrespondierenden
Einrastzeit T2 gezogen. Entsprechend ist eine Linie 605 zwischen
der Schleifenbandbreite BW1 und der korrespondierenden Einrastzeit
T1 gezogen. Die X-Achse stellt den Störseitenbandpegel am Ausgang 116 oder 117 des PLL-Frequenzsynthesizer 300 in
dezibel-Einheiten (dBc) relativ zum Trägerpegel dar.
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Die
Kurve 601 in 6 stellt eine schmale PLL-Auflösung dar
und gibt ein ungefähres
Verhältnis
zwischen dem Störseitenbandpegel
am Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 und
der Schleifenbandbreite an. Die Kurve 602 stellt eine weite
PLL-Auflösung dar
und gibt ein ungefähres
Verhältnis
zwischen dem Störseitenbandpegel
am Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 108 oder 109 und
der Schleifenbandbreite an. Die Kurve 601 und die Linie 604 schneiden
sich im Punkt 606. Die Kurve 602 und die Linie 605 schneiden
sich im Punkt 607. Die Linie 603 ist zwischen
den Schnittpunkten 606 und 607 gezogen, und schneidet
die X-Achse bei einem Störseitenbandpegel
von -S dBc. Der Störseitenbandpegel
von -S dBc stellt die Transceiverstörpegelanforderung, wie von
den Systemspezifikationen oder -anforderungen für z.B. alternative Kanalselektivität diktiert,
dar. Deshalb ist die Einrastzeit T2 die beste Zeit, die unter Benutzung
einer schmalen Auflösung
für den
Störseitenbandpegel
-S dBc erreicht werden kann. Die verbesserte Einrastzeit T1 kann
ohne Verschlechterung bei den Störseitenbändern von
-S dBc erreicht werden durch Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 in
solch einer Weise, um so eine weite Auflösung und eine vergrößerte Schleifenbandbreite
BW1 auf der Basis einer Bestimmung eines weiten Kanalabstands bei
den Funkfrequenzkanälen
zu erzeugen.
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So
sieht die vorliegende Erfindung einen Apparat und ein Verfahren
zum Betrieb eines PLL-Frequenzsynthesizers unter Berücksichtigung
des Funkfrequenzkanalabstands vor. Die vorliegende Erfindung sieht
vorteilhafterweise schnellere Einrastzeiten und geringere Störungen vom
PLL-Frequenzsynthesizer 300 vor. Dieser Vorteil und andere
werden generell von einem Apparat und einem Verfahren vorgesehen,
die die Schritte ausführen
der Bestimmung des Kanalabstands der Funkfrequenzkanäle in einem
Teil des Funkfrequenzbandes, der den Funkfrequenzkanal einschließt, und
der Steuerung des PLL-Frequenzsynthesizers 300 unter Berücksichtigung
des festgestellten Kanalabstands. Mit der vorliegenden Erfindung
sind die nach dem Stand der Technik vorliegenden Probleme von erzeugtem
Rauschen, Störseitenbändern und
verlorengegangener Information wegen langsamer Einrastzeit eines PLL-Frequenzsynthesizers
im Wesentlichen gelöst.