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Multimode-Gerät, umfassend
eine Sende-Empfangs-Vorrichtung für Signale, die die erforderlichen
Mittel zur Steuerung der verschiedenen Modi verringert
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Die
Erfindung betrifft ein Multimode-Gerät, umfassend eine Sende-Empfangs-Vorrichtung
für Signale,
die die erforderlichen Mittel zur Steuerung der verschiedenen Modi
verringert. Der Bereich der Erfindung ist jener der Geräte, die
nach mehreren Modi kommunizieren und kommunizieren können. Im
Allgemeinen ist ein Kommunikationsmodus mit einer Norm verbunden.
Unter diesen Normen können
beispielsweise die Norm DECT, die Norm GSM, DCS, PCS, UMTS sowie
weitere genannt werden, wobei diese Aufzählung nicht erschöpfend ist.
Der Bereich der Erfindung schließt insbesondere den Bereich
des Mobiltelefonwesens mit ein.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, solche Geräte herzustellen, indem die
Anzahl von erforderlichen Komponenten für die Einrichtung der Steuerung der
verschiedenen Telekommunikationsnormen in dem Gerät minimiert
wird. Auf diese Weise werden Geräte
erhalten, die einen geringeren Platzbedarf haben. Ein weiteres Ziel
der Erfindung ist die Reduktion der Produktionskosten solcher Gerate.
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Im
Stand der Technik sind bereits Multimode-Telefone bekannt. In der
Praxis handelt es sich um Dualmode- oder Trimode-Telefone. Diese
Telefone verwenden Normen des Typs GSM, die die Normen GSM, DCS
und PCS sind.
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Diese
Normen beschreiben Modulationen des Typs GSM, die Trägerfrequenzen
in den Frequenzbereichen von 900 Megahertz, 1800 Megahertz und 1900
Megahertz verwenden. Diese Normen sind Normen, in denen die erzeugten
und empfangenen Signale zeitgemultiplext werden.
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Im
Stand der Technik funktioniert ein Trimode-Telefon somit nach den
Normen GSM, PCS und DCS. Die Eingangs-Ausgangs- Stufe der funkelektrischen Signale eines
solchen Mobiltelefons setzt sich somit aus einer Antenne zusammen,
die an einen Switch oder Umschalter angeschlossen ist. Auf den Switch
folgen ebenso viele Signalverarbeitungsketten wie Modi, nach denen
das Telefon funktionieren kann, sowie Signalerzeugungsketten. In
dem Beispiel des Trimode-Telefons folgen auf den Switch somit vier
Signalverarbeitungsketten. Eine empfangene Signalverarbeitungskette
setzt sich aus mindestens einem Bandauswahlfilter, um nur die Signale
zu verarbeiten, die für
die Norm gelten, für
die die Kette vorgesehen ist, und einem Verstärker zusammen, da die empfangenen
Signale oft sehr schwach sind. Eine Signalerzeugungskette umfasst
mindestens einen Verstärker,
um ausreichend starke Signale zu entsenden, damit sie von einer
Feststation erfasst werden können,
an die das Trimode-Telefon angeschlossen ist. Alle diese Ketten
werden nun an einen Switch zur Auswahl der Kette, Sende- oder Empfangskette,
angeschlossen, der zu einem gegebenen Zeitpunkt aktiviert wird.
Die funkelektrische Eingangs-Ausgangs-Stufe eines Trimode-Telefons
umfasst somit eine Antenne, einen Switch, drei Filter, vier Verstärker und
eine Modulations-Demodulations-Schaltung.
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Wenn
das Mobiltelefon auch nach einer Norm funktionieren können soll,
bei der die empfangenen und erzeugten Signale frequenzgemultiplext werden,
muss ein anderer Switch an Ort und Stelle der Antenne vorgesehen
werden. Dieser neue Switch ist einerseits an die Antenne und andererseits an
den ersten Switch und schließlich
an einen Duplexer angeschlossen, wobei es der Duplexer ermöglicht,
die empfangenen und erzeugten Signale zu unterscheiden. Die empfangenen
Signale werden durch eine neue Verarbeitungskette verarbeitet, die
mindestens einen Verstärker
und einen Filter umfasst, wobei die erzeugten Signale zumindest
verstärkt werden.
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So
umfasst ein Multimode-Telefon im Stand der Technik am Eingang-Ausgang
eine Antenne, zwei Switches, einen Duplexer, vier Filter, sechs
Verstärker
und eine Modulations-Demodulations-Schaltung.
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Das
Ergebnis ist somit eine Stufe von funkelektrischen Eingängen-Ausgängen, die
sehr voluminös
sind und zahlreiche Komponenten umfassen und somit kostspielig sind.
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Ferner
verbrauchen die Verstärker
und die anderen Komponenten Energie. Ihr Vorhandensein beeinträchtigt somit
die Autonomie des Telefons, die umso geringer wird, als die Verstärker zahlreich
sind.
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Bei
der Erfindung werden diese Probleme gelöst, indem eine einzige Empfangskette
verwendet wird, die einen Verstärker
und einen Frequenzauswahlfilter mit variabler Auswahl umfasst. Diese
Vorrichtung umfasst auch eine Signalerzeugungskette für die Normen
mit Zeitmultiplexing und eine Signalerzeugungskette für die Normen
mit Frequenzmultiplexing. Diese verschiedenen Erzeugungs- und Empfangsketten
sind an eine Antenne über
eine Leitvorrichtung angeschlossen, die es ermöglicht, die Eingangsstufe in
Abhängigkeit
vom Funktionsmodus des Mobiltelefons einzustellen. Für ein Multimode-Telefon
umfasst die Lösung
der Erfindung somit eine Antenne, drei Auswahlvorrichtungen, einen
Duplexer, drei Verstärker,
einen Filter und eine Modulations-Demodulations-Schaltung. Die Anzahl
von Komponenten sowie die erforderliche Leistung für ihre Versorgung
werden somit in Bezug auf den Stand der Technik stark verringert.
Es ist auch festzustellen, dass die bei der Erfindung verwendeten
Switches äußerst einfach
sind, da sie nur einen Eingang und zwei Ausgänge besitzen. Die Switches
des Standes der Technik umfassten einen Eingang und vier Ausgänge. Ein' solcher Switch könnte mit
Hilfe von drei einfachen Switches, wie beispielsweise den bei der
Erfindung verwendeten, verwirklicht sein. Die Anzahl von bei der
Erfindung verwendeten Switches ist somit geringer als die Anzahl
von erforderlichen Switches für
die Verwirklichung eines Geräts
nach dem Stand der Technik.
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Die
Erfindung betrifft somit ein Gerät,
das eine Sende-Empfangs-Vorrichtung
für funkelektrische
Signale umfasst, die nach mehreren Normen funktioniert, dadurch
gekennzeichnet, dass sie umfasst:
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- – erste
Mittel zum Leiten der von dem Gerät empfangenen Signale zu einer
Verarbeitungskette, die der Norm der Signale entspricht, wobei die
Anzahl von Verarbeitungsketten für
die empfangenen Signale kleiner als die Anzahl von Normen ist, nach denen
das Gerät
funktionieren kann,
- – zweite
Mittel zum Leiten der von dem Gerät erzeugten Signale zu einer
Antenne des Geräts, wobei
die Antennenanzahl kleiner als die Anzahl von Normen ist, nach denen
das Gerät
funktionieren kann,
- – wobei
die ersten und zweiten Mittel über
ein direkt mit der Antenne verbundenes Mittel zum Leiten der Signale
unabhängig
von der Norm dieser Signale zusammen geschaltet sind.
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Die
Erfindung wird durch die Studie der nachfolgenden Beschreibung und
der begleitenden Figuren besser verständlich. Diese haben nur hinweisenden
Charakter und sind für
die Erfindung keinesfalls einschränkend. Die Figuren zeigen:
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1: eine Darstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2: eine Darstellung einer
Anbringung einer Auswahlvorrichtung.
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1 zeigt ein Gerät 101.
In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass das Gerät 101 ein
Mobiltelefon 101 ist. Das Telefon 101 umfasst
eine Antenne 102, die an eine Vorrichtung 103 zum
Leiten von funkelektrischen Signalen angeschlossen ist.
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Die
Antenne 102 ist an eine Auswahlvorrichtung 104 angeschlossen.
Die Auswahlvorrichtung 104 umfasst drei Anschlusspunkte.
Einen ersten Anschlusspunkt 0, an den die Antenne 102 angeschlossen
ist, die dank der Auswahlfunktion der Auswahlvorrichtung 104 an
einen Anschlusspunkt 1 oder einen Anschlusspunkt 2 angeschlossen
werden kann. Der Anschlusspunkt 1 des Schalters 104 ist
an einen Duplexer 105 angeschlossen. Der Duplexer 105 umfasst
drei Anschlusspunkte, die Anschlusspunkte 0, 1 und 2. Am Anschluss
zwischen dem Anschlusspunkt 105-0 und dem Anschlusspunkt 104-1 zirkulieren
Signale, die der Duplexer 105 multiplext und demultiplext.
Der Anschlusspunkt 105-2 ist an einen Anschlusspunkt 1 einer Auswahlvorrichtung 106 angeschlossen.
Die Auswahlvorrichtung 106 umfasst drei Anschlusspunkte,
die Anschlusspunkte 0, 1 und 2.
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Der
Anschlusspunkt 104-2 ist an einen Anschlusspunkt 0 einer
Auswahlvorrichtung 107 angeschlossen. Die Auswahlvorrichtung 107 ermöglicht es,
eine Verbindung zwischen dem Anschlusspunkt 0 und einem Anschlusspunkt
1 der Auswahlvorrichtung 107 oder zwischen dem Anschlusspunkt
107-0 und 107-2 herzustellen. Der Anschlusspunkt 107-1 ist an den
Anschlusspunkt 106-2 angeschlossen. Die Auswahlvorrichtung 106 ermöglicht es,
eine Verbindung zwischen dem Anschlusspunkt 106-1, und dem Anschlusspunkt
106-0 oder zwischen dem Anschlusspunkt 106-2 und dem Anschlusspunkt
106-0 herzustellen. Die Elemente 104 bis 107 bilden
die Leitvorrichtung. Die Elemente 104 und 106 sind
Mittel, um funkelektrische Signale in Abhängigkeit von ihrer Beschaffenheit
zu lenken. Wenn es sich um frequenz gemultiplexte Signale handelt,
werden sie zu dem Duplexer 105 geleitet, wenn es sich um
zeitgemultiplexte Signale handelt, werden sie zu der Auswahlvorrichtung 107 geleitet.
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Die
Elemente 105 und 107 sind Mittel, um die Signale
in Abhängigkeit
von der Tatsache, ob sie von dem Gerät 101 empfangen oder
erzeugt werden, zu leiten. Die Elemente 104 bis 107 sind
eng miteinander verschachtelt.
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Der
Anschlusspunkt 105-1 ist an den Ausgang eines Verstärkers 108 angeschlossen,
dessen Eingang an einen Ausgang P1 von Modulations-Demodulations-Schaltungen 109 angeschlossen
ist.
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Die
Rolle der Schaltungen 109 besteht darin, über die
Antenne 102 empfangene Signale 102 zu demodulieren
oder modulierte Signale aus digitalen Daten zu erzeugen, wobei diese
erzeugten Signale dazu bestimmt sind, über die Antenne 102 verbreitet zu
werden. In einem Beispiel wird angenommen, dass das Telefon 101 nach
der GSM-Norm und der UMTS-Norm funktionieren kann. Der Ausgang 109 und 1 erzeugt
somit UMTS-Signale. Diese UMTS-Signale werden durch den Verstärker 108 verstärkt und durch
den Duplexer 105 gemultiplext.
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Der
Anschlusspunkt 107-2 ist an den Ausgang eines Verstärkers 110 angeschlossen,
dessen Eingang an einen Ausgang P2 der Schaltungen 109 angeschlossen
ist. Der Ausgang 109 liefert nach der GSM-Norm modulierte
Signale. In der Praxis liefert dieser Ausgang P2 modulierte Signale
nach einer Norm mit Zeitmultiplexing der erzeugten und empfangenen
Signale. D.h. dass bei einer Variante der Beschreibung der Ausgang
P2 Signale nach einer der Normen GSM, DCS, PCS oder dergleichen
liefert. Es versteht sich, dass ein erfindungsgemäßes Telefon Signale
nach mehreren Normen erzeugen kann.
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Der
Anschlusspunkt 106.0 ist an den Eingang eines Verstärkers 111 angeschlossen.
Der Ausgang des Verstärkers 111 ist
an den Eingang eines Auswahlfilters 112 mit variabler oder
umschaltbarer ausgewählter
Frequenz angeschlossen. Der Ausgang des Filters 112 ist
an einen Eingang R der Schaltungen 109 angeschlossen. Der
Verstärker 111 und
der Filter 112 bilden eine Verarbeitungskette für die empfangenen
Signale.
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1 zeigt auch, dass das Telefon 101 einen
Mikroprozessor 113, einen Speicher 114, einen Digital-Analog-Umsetzer 115 und
einen Analog-Digital-Umsetzer 116 umfasst. Die Elemente 104, 106, 107, 109, 112 und 113 bis 116 sind
an einen Bus 117 angeschlossen. Ein Bus ist eine Gesamtheit
von Drähten
oder Spuren, die diese Elemente in ausreichender Anzahl umfassen,
um Steuer-, Daten-, Adress-, Unterbrechungs-, Uhrzeit- und Versorgungssignale
zu transportieren.
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Der
Umsetzer 115 ist an einen Lautsprecher 118 angeschlossen,
der Umsetzer 116 ist an ein Mikrofon 119 angeschlossen.
Der Speicher 114 umfasst unter anderem Befehlscodes, die
den Mikroprozessor 113 steuern. Der Speicher 114 umfasst
auch Daten- und Arbeitszonen, die bei der Ausführung gewisser Aufgaben durch
den Mikroprozessor 113 eingesetzt werden. Insbesondere
der Speicher 114 umfasst eine Zone 114a, die Befehlscodes
umfasst, die den Mikroprozessor 113 steuern, wenn dieser
Signale durch die Vorrichtung 103 leiten muss.
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Wenn
das Telefon 101 im UMTS-Modus funktioniert, spricht der
Benutzer dieses Telefons in das Mikrofon 119. Die von dem
Mikrofon 119 erzeugten Analogsignale werden von dem Umsetzer 116 in digitale
Daten umgewandelt. Diese umgewandelten Signale werden nun an die
Schaltung 109 über
den Bus 117 geliefert. Der Mikroprozessor 113 steuert nun
die Auswahlvorrichtungen 104 und 106. Die Auswahl vorrichtung 104 wird
derart positioniert, dass sie eine Verbindung zwischen dem Anschlusspunkt 104-0
und dem Anschlusspunkt 104-1 herstellt, die Auswahlvorrichtung 106 wird
derart positioniert, dass sie eine Verbindung zwischen dem Anschlusspunkt 106-0
und dem Anschlusspunkt 106-1 herstellt. So werden die von den Schaltungen 109 erzeugten UMTS-Signale
durch den Verstärker 108 verstärkt, von
dem Duplexer 105 gemultiplext und schließlich von
der Antenne 102 verbreitet. Die UMTS-Signale, die von der
Antenne 102 des Telefons 101 empfangen werden,
werden von dem Duplexer 105 gedemultiplext und von eben
diesem Duplexer an den Anschlusspunkt 106-1 geleitet. Ein Duplexer
setzt sich tatsächlich
aus zwei entsprechenden Leitungen zusammen, die mit einem ihrer
Enden zusammen geschaltet sind. Diese Leitungen sind jeweils für eine Frequenz
angepasst. Im UMTS-Modus sind die Sende- und Empfangsfrequenzen
nicht dieselben, aber die eingehenden und ausgehenden Signale sind gleichzeitig
im Umlauf. Es handelt sich um ein Frequenzmultiplexing. Die Anpassung
der beiden Leitungen des Duplexers ermöglicht es, zwei unterschiedliche
Wege zu definieren, einen für
die eingehenden Signale, den anderen für die ausgehenden Signale.
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Die
eingehenden UMTS-Signale werden somit zu der Schaltung 109 über den
Verstärker 111 und
den Filter 112 zurückgeleitet.
Wenn sich das Telefon 101 im UMTS-Modus befindet, steuert
der Mikroprozessor 113 auch die Auswahlfrequenz des Filters 112.
Im UMTS-Modus liegen die Auswahlfrequenzen des Filters 102 im
Bereich von 2,1 Gigahertz. Der Filter 112 ermöglicht es,
ein Frequenzband unter den durch die UMTS-Norm definierten Frequenzbändern auszuwählen.
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Die
von den Schaltungen 109 empfangenen Signale werden somit
demoduliert, um digitale Informationen zu erzeugen, die von dem
Mikroprozessor 113 verwendet werden, der sie zu dem Umsetzer 115 zurückleitet,
damit sie dieser in Analog signale umsetzt, die von dem Lautsprecher 118 verbreitet
werden können.
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Wenn
des Telefon 101 im GSM-Modus funktioniert, steuert der Mikroprozessor 113 die
Auswahlvorrichtung 104 derart, dass sie eine Verbindung
zwischen den Anschlusspunkten 104-0 und den Anschlusspunkten 104-2
herstellt, die Auswahlvorrichtung 106 derart, dass sie
eine Verbindung zwischen den Anschlusspunkten 106-0 und 106-2 herstellt, und
die Auswahlvorrichtung 107 wird in Abhängigkeit von der Tatsache gesteuert,
ob sich das Telefon 101 beim Senden oder Empfangen befindet. Wenn
sich das Telefon 101 beim Empfangen befindet, stellt die Auswahlvorrichtung 107 eine
Verbindung zwischen den Anschlusspunkten 107-0 und den Anschlusspunkten
107-1 her. Wenn sich das Telefon beim Senden befindet, stellt die
Auswahlvorrichtung 107 eine Verbindung zwischen den Anschlusspunkten
107-0 und den Anschlusspunkten 107-2 her. Die GSM-Norm ist nämlich eine
Norm mit Zeitmultiplexing. Die gesendeten und empfangenen Signale
werden somit nicht gleichzeitig gesendet und empfangen.
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Es
ist somit festzustellen, dass das Telefon 101 nur eine
Verarbeitungskette für
die empfangenen Signale umfasst. Diese Kette besteht aus dem Verstärker 111 und
dem Filter 112. Im GSM-Modus ermöglicht es der Filter 112 auch,
ein Frequenzband unter den von der GSM-Norm verwendeten auszuwählen. Im
GSM-Modus liegen die Auswahlfrequenzen des Filters 112 in
der Nähe
von 900 Megahertz. Jedoch wenn das Telefon 101 nach anderen
Modi des Typs GSM, beispielsweise PCS oder DCS funktionieren kann,
kann es der Filter 112 auch ermöglichen, Auswahlfrequenzen
unter den Frequenzbändern
dieser Normen auszuwählen.
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2 zeigt eine mögliche Einbauart
des Schalters 106. 2 zeigt,
dass der Anschlusspunkt 106-1 an einen Transistor 201 angeschlossen
ist, der auch an den An schlusspunkt 106-0 angeschlossen ist. Der
Anschlusspunkt 106-2 ist an einen Transistor 202 angeschlossen,
der auch an den Anschlusspunkt 106-0 angeschlossen ist. Die Transistoren 201 und 202 werden über ihre
Gate-Elektroden gesteuert. Das Steuersignal kommt beispielsweise über den Bus 117 an.
Dieses Signal wird direkt an die Gate-Elektrode des Transistors 202 angelegt
und umgekehrt, bevor es an die Gate-Elektrode des Transistors 201 angelegt
wird. So sind die Transistoren 202 und 201 niemals
gleichzeitig durchgängig.
Dies ermöglicht
es somit, einen Anschluss auszuwählen. Entweder
ist der Transistor 201 durchgängig, und es wird die Verbindung
zwischen dem Anschlusspunkt 106-0 und dem Anschlusspunkt 106-1 hergestellt. Oder
der Transistor 202 ist durchgängig, und es wird die Verbindung
zwischen dem Anschlusspunkt 106-0 und dem Anschlusspunkt 106-2 hergestellt.
Es gibt natürlich
weitere Ausführungsarten
für die
Auswahlvorrichtungen der Einrichtung 103. Eine weitere
Art verwendet beispielsweise Dioden, die in Abhängigkeit davon polarisiert
werden, welche durchgängig gemacht
werden soll.