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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Offenbarung bezieht sich auf drahtlose Kommunikation und insbesondere
auf Techniken zur Übertragung
von Sprache und Daten in einem drahtlosen Kommunikationssystem.
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HINTERGRUND
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Aufkommende
drahtlose Kommunikationsstandards, wie etwa der CDMA 2000 1xEV-DO
Standard, eine drahtlose Technologie der dritten (3G) Generation,
die für
Daten optimiert wurde, sind in der Lage gleichzeitig Sprach- und
Datenübertragung
bei verschiedenen Trägerfrequenzen
zu unterstützen.
Beispielsweise kann ein Benutzer beides, Sprache und Daten durch
ein drahtloses Kommunikationsgerät,
wie etwa einen Mobiltelefon-Handapparat senden und empfangen. Um
sich gleichzeitiger Sprach- und Datenübertragung anzupassen, können manche
mobile drahtlose Kommunikationsgeräte so ausgelegt sein, dass
sie zwei Sender enthalten, einen für Sprachverbindungen und einen
für Datenverbindungen.
Zwei Sender fügen
jedoch signifikante Kosten, Komplexität und Größe zu dem drahtlosen Kommunikationsgerät hinzu,
in dem sie eine Verdopplung wesentlicher Teile der Sendekette und
der Luftschnittstelle erfordern.
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Aus
der
EP 0 692 918 A2 ist
ein System und ein Verfahren für
eine zelluläre
digitale Packetdaten-Sprachkanalauswahl bekannt. Dieses Dokument
beschreibt eine Kombinatornetzwerkanordnung, die ein Sendedatensignal
mit einem kombinierten Daten- und Aufbausignal kombiniert, um ein
kombiniertes Sprach-, Aufbau- und
Datensignal zu erzeugen, das zur Übertragung verstärkt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese
Offenbarung ist auf Techniken für
Sprach- und Datenübertragung
von einem drahtlosen Kommunikationsgerät, wie etwa einem Mobiltelefon-Handgerät, gerichtet.
In Übereinstimmung
mit der Offenbarung stellt ein drahtloses Kommunikationsgerät einen
Richtkoppler (hybrid coupler) und eine Steuerschaltung bereit, die
es erlauben Sprach- und Datenverbindungen über getrennte Sendeausgangszweige
zu verarbeiten, die für eine Übertragung über eine
gemeinsame Luftschnittstelle kombiniert werden.
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Wenn
eine erhöhte
Sendeleistung erforderlich ist, gibt das drahtlose Kommunikationsgerät der Sprachverbindung
den Vorzug vor der Datenverbindung. In diesem Fall wird die Sprachverbindung über beide, den
Sprachausgangskanal und den Datenausgangskanal gesendet, um den
Leistungsverstärker
in jedem Ausgangszweig ausnutzen zur Erzielung einer größeren Gesamtsendeleistung.
Demzufolge behandelt unter normalen Umständen das drahtlose Kommunikationsgerät Daten- und Sprachverbindungen
unabhängig
und gleichzeitig von einander, aber es lässt die Datenverbindung fallen
und kombiniert die Sprach- und Datenausgangszweige zur Sprachübertragung,
falls eine erhöhte
Sendeleistung für
die Sprachübertragung
erforderlich ist.
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In
einem Beispiel stellt die Offenbarung ein Leistungsverstärkermodul
bereit, das einen ersten Verstärkter
aufweist zum Verstärken
einer Sprachverbindung zur Übertragung über einen
ersten Ausgangszweig, einen zweiten Verstärker zum Verstärken einer
Datenverbindung zur Übertragung über einen
zweiten Ausgangszweig, einen Phasenschieber, um eine phasenverschobene
Version der Sprachverbindung zu erzeugen und einen Schalter, um
die Datenverbindung von dem zweiten Verstärkers zu entkoppeln und um
die phasenverschobene Version der Sprachverbindung mit dem zweiten
Verstärker
zu verbinden, falls die geforderte Sendeleistung der Sprachverbindung
die Schwelle übersteigt.
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In
einem anderen Beispiel stellt die Offenbarung ein Leistungsverstärkermodul
bereit, das einen ersten Verstärker
umfasst, der eine Sprachverbindung zur Übertragung über einen ersten Ausgangszweig
verstärkt, einen
zweiten Verstärker,
der eine Datenverbindung zur Übertragung über einen
zweiten Ausgangszweig verstärkt,
eine Kopplerschaltung, um den ersten und den zweiten Ausgangszweig
zur Übertragung über eine drahtlose
Schnittstelle, die einem mobilen drahtlosen Kommunikationsgerät zugeordnet
ist, zu kombinieren, und Mittel zum Verbinden einer phasenverschobenen
Version der Sprachverbindung mit einem zweiten Verstärker, falls
die geforderte Sendeleistung der Sprachverbindung eine Schwelle übersteigt.
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In
einem zusätzlichen
Beispiel stellt die Offenbarung ein Leistungsverstärker-/Antennenmodul
bereit, das einen ersten Verstärker
aufweist, um eine Sprachverbindung zur Übertragung über einen ersten Ausgangszweig
zu verstärken,
einen zweiten Verstärker,
um eine Datenverbindung zur Übertragung über einen zweiten
Ausgangszweig zu verstärken,
eine Radiofrequenzantenne für
eine drahtlose Schnittstelle, die einem mobilen drahtlosen Kommunikationsgerät zugeordnet
ist und eine Koppelschaltung, um den ersten und den zweiten Ausgangszweig
zur Übertragung über die
Antenne zu kombinieren.
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In
einem weiteren Beispiel stellt die Offenbarung ein Verfahren bereit,
das das Übertragen
einer Sprachverbindung über
einen ersten Ausgangszweig, das Übertragen
einer Datenverbindung über
einen zweiten Ausgangszweig, das Kombinieren des ersten und des
zweiten Ausgangszweiges zur Übertragung über eine
drahtlose Schnittstelle, die einem mobilen drahtlosen Kommunikationsgerät zugeordnet
ist und das Übertragen
einer Sprachverbindung über
beide, den ersten und den zweiten Ausgangszweig, falls eine geforderte Sendeleistung
der Sprachverbindung eine Schwelle übersteigt, umfasst.
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In
einem anderen Beispiel stellt die Offenbarung ein mobiles drahtloses
Kommunikationsgerät
bereit, das einen ersten Ausgangszweig zum Übertragen einer Sprachverbindung
und einen zweiten Ausgangszweig zum Übertragen einer Datenverbindung
umfasst, wobei das Übertragen
einer Datenverbindung über
einen zweiten Ausgangszweig erfolgt. Eine Kopplerschaltung kombiniert
den ersten und den zweiten Ausgangszweig zum Senden über eine
drahtlose Schnittstelle, die einem mobilen drahtlosen Kommunikationsgerät zugeordnet
ist. Eine Leistungssteuereinheit leitet die Übertragung der Sprachverbindung über beide,
den ersten und zweiten Ausgangszweig, falls die geforderte Sendeleistung
der Sprachverbindung eine Schwelle übersteigt.
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In
einem zusätzlichen
Beispiel stellt die Offenbarung ein Verfahren bereit, das das Übertragen
einer Sprachverbindung bei einer ersten Sendefrequenz über einen
ersten Ausgangszweig, das Übertragen
einer Datenverbindung bei einer zweiten Sendefrequenz über einen
zweiten Ausgangszweig, das Steuern einer Sendeleistung einer Sprachverbindung
als Antwort auf Leistungssteuerdaten und das Fallenlassen der Datenverbindung
und das Übertragen
der Sprachverbindung über
beide, den ersten und den zweiten Ausgangszweig bei der ersten Sendefrequenz
umfasst, falls die Sendeleistung der Sprachverbindung eine Schwelle übersteigt.
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In
einem anderen Beispiel stellt die Offenbarung ein Leistungsverstärkermodul
bereit, das einen ersten Verstärker
umfasst, um eine Sprachverbindung zur Übertragung über einen ersten Ausgangszweig
zu verstärken,
einen zweiten Verstärker,
um eine Datenverbindung zur Übertragung über einen
zweiten Ausgangszweig zu verstärken,
einen ersten Richtkoppler, um die Sprachverbindung zum ersten Verstärker zu
führen
und eine phasenverschobene Version der Sprachverbindung zu erzeugen,
ein Schaltergerät,
um die phasenverschobene Version der Sprachverbindung mit dem zweiten
Verstärker
zu verbinden und die Datenverbindung von dem zweiten Verstärker zu
entkoppeln, falls die geforderte Sendeleistung der Sprachverbindung
eine Schwelle übersteigt
und einen zweiten Richtkoppler, um den ersten und zweiten Ausgangszweig
zum Übertragen über eine
drahtlose Schnittstelle zu kombinieren, die einem mobilen drahtlosen
Kommunikationsgerät
zugeordnet ist.
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In
einem weiteren Beispiel stellt die Offenbarung ein bewegliches drahtloses
Kommunikationsgerät bereit,
das einen ersten Ausgangszweig zum Übertragen einer Sprachverbindung
bei einer ersten Sendefrequenz und einen zweiten Ausgangszweig zur Übertragung
einer Datenverbindung bei einer zweiten Sendefrequenz umfasst. Eine
Leistungssteuereinheit steuert eine Sendeleistung einer Sprachverbindung
in Antwort auf Leistungssteuerdaten. Die Leistungssteuereinheit
lässt die
Datenverbindung fallen und leitet die Übertragung der Sprachverbindung über beide,
den ersten und zweiten Ausgangszweig bei der ersten Sendefrequenz,
falls die Sendeleistung der Sprachverbindung eine Schwelle übersteigt.
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Die
Sprachverbindungen, die über
den ersten oder zweiten Ausgangszweig gesendet werden, können denselben
Frequenzbereich besitzen, aber relative zueinander in der Phase
verschoben sein. Ein Phasenschieber kann bereitgestellt werden,
der eine Sprachverbindung, die über
den zweiten Ausgangszweig gesendet wird, um ungefähr 90° in der Phase
zu verschieben. Eine 90° Richtkopplerschaltung
kombiniert die Sprachverbindung und die phasenverschobene Sprachverbindung
additiv, die über
den ersten beziehungsweise den zweiten Ausgangszweig übertragen
werden, um eine Sprachverbindung mit einer stark erhöhten Ausgangsleistung
für eine
zuverlässigere
Sprachkommunikation zu erzeugen.
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Die
Details von einem oder mehreren Beispielen sind in den begleitenden
Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Weitere
Merkmale, Ziele und Vorteile werden durch die Beschreibung und die
Zeichnungen und aus den Ansprüchen
offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein drahtloses Kommunikationsgerät voranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät veranschaulicht, das
in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren.
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3 ist
ein weiteres Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres alternatives drahtloses Kommunikationsgerät veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das ein weiteres alternatives drahtloses Kommunikationsgerät veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren.
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6 ist
ein Schaltkreisdiagramm, das eine beispielhafte Richtkopplerschaltung
veranschaulicht zur Verwendung für
jedes der in den 1 bis 5 veranschaulichten
Beispiele.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Kombinieren zweier Senderausgangszweige
für eine
leistungsstarke Sprachübertragung
veranschaulicht.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das das Verfahren aus 7 detaillierter
veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die 1 ist
ein Blockdiagramm, das ein bewegliches drahtloses Kommunikationsgerät 10A veranschaulicht.
Das Gerät 10A kann
die Form eines Mobiltelefons, eines Satellitentelefons, eines drahtlosen
PDAs, einer drahtlosen Netzwerkkarte oder irgendeines anderen mobilen
Geräts
mit drahtlosen Kommunikationsfähigkeiten
aufweisen. Im Allgemeinen ist das Gerät 10A konfiguriert,
um beide Sprach- und Datenkommunikation und insbesondere gleichzeitige
Sprach- und Datenkommunikation zu unterstützen. Auf diese Weise kann ein
Benutzer des Geräts 10A eine
Sprachkonversation führen,
während
er gleichzeitig auf Datendienste zugreift. Obwohl mit beispielhafter
Zielsetzung in dem Zusammenhang mit einem mobilen drahtlosen Kommunikationsgerät veranschaulicht,
können
die Techniken auf andere drahtlose Kommunikationsgeräte angewendet werden,
die beides, Sprach- und Datenkommunikation unterstützen.
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Beispielsweise
kann die Sprach- und Datenkommunikation bei verschieden Trägerfrequenzen
ausgeführt
werden. Das Gerät 10A kann
entsprechend einer oder mehrer aus einer Vielzahl von Radiozugangstechnologien
betrieben werden, wie etwa GSM, CDMA 2000, CDMA 2000 1x, CDMA 2000
1xEV-DO, WCDMA, oder CDMA 1xEV-DV, vorausgesetzt solche Technologien
unterstützen
beides, Sprach- und Datenkommunikation. In einigen Beispielen kann
die Sprach- und Datenkommunikation durch eine Kombination von zwei
oder mehr Radiozugangstechnologien durchgeführt werden, zum Beispiel eine
Radiozugangstechnologie, die die Sprachübertragung bereitstellt und
eine andere Radiozugangstechnologie, die die Datenübertragung
bereitstellt.
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Wie
beschrieben werden wird, ist das Gerät 10A in der Lage
zwei Ausgangszweige für
eine leistungsstarke Sprachübertragung über eine
drahtlose Schnittstelle, die dem Gerät zugeordnet ist, auf einer
dynamischen Basis in Antwort auf erhöhte Leistungsanforderungen
für eine
zuverlässige
Sprachkommunikation zu kombinieren. Wie in 1 gezeigt,
umfasst das Gerät 10A ein
Modem 12, das einen Modem-Controller 14 aufweist,
eine Sprachsendeeinheit (TX) 16, eine Datensen deeinheit
(TX) 18, Digital-Analog-Wandler (DACs) 17A, 17B und
eine Leistungssteuereinheit 20. Wie beschrieben werden
wird, stellt die Leistungssteuereinheit 20 einen Leistungssteuerschaltkreis
zum wahlweisen Übertragen
einer Sprachverbindung über
beide Ausgangszweige für
eine vergrößerte Sendeleistung
und eine verbesserte Zuverlässigkeit
der Kommunikation bereit.
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Das
Gerät 10A umfasst
ebenfalls eine Benutzerschnittstelle 22, welche eine Tastatur,
einen Berührungsbildschirm
(touch screen), einen Steuerknüppel
(joystick) oder andere Eingabemedium, ebenso wie eine Bildanzeige
(Display) zur Darstellung von Informationen, die sich auf eine Sprach-
oder eine Datenverbindung beziehen, einschließt. Zusätzlich umfasst das Gerät 10A aus 1 einen
Basisband-nach-RF
Prozessor 24A, einen Basisband-nach-RF Prozessor 24B,
einen Leistungsverstärker 26A und
einen Leistungsverstärker 26B.
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Das
Modem 12, ebenso wie seine einzelnen Betriebseinheiten
kann die Form eines Mikroprozessors, eines digitalen Signalprozessors
(DSP), eines ASICs, eines FPGAs oder anderer logischer Schaltkreise
aufweisen, die programmiert oder anderweitig konfiguriert werden
können,
um, wie hierin beschrieben, zu arbeiten. Dementsprechend kann der
Modem-Controller 14 und die Betriebseinheiten 16, 18, 20 irgendeine
Form aus einer Vielzahl von funktionalen Komponenten annehmen, die
in Hardware, Software, Firmware oder ähnlich implementiert werden
können,
ebenso wie durch programmierbare Merkmale, die durch einen üblichen Prozessor
oder durch diskrete Hardware Einheiten ausgeführt werden.
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Die
Basisband-nach-RF Prozessoren 24A, 24B und die
Leistungsverstärker 26A, 26B bilden
den ersten und den zweiten Ausgangszweig 27A, 27B zur
Sprachübertragung
bzw. Datenübertragung.
Die Basisband-nach-RF Prozessoren 24A, 24B setzen
die Basisbandsignale, die von dem Modem 12 erzeugt werden in
RF Signale um. Die Leistungsverstärker 26A, 26B verstärken die
RF Signale zum Senden über
die Luftschnittstelle. Der Richtkoppler 28 umfasst eine
Kopplerschaltung, die die verstärkten
Signale von dem ersten und dem zweiten Ausgangszweig 27A, 27B kombiniert
und die kombinierten Signale über
eine gemeinsame drahtlose Schnittstelle über den Duplexer (Sende-Empfang-Schalter) 30 und
die Radiofrequenzantenne 32 sendet.
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Die
Sprach- und Datensignale werden bei verschiedenen Trägerfrequenzen
gesendet, um eine gleichzeitige Übertragung
von Sprach- und Datenverbindungen durch das Gerät 10A zur erlauben.
Der Ausdruck „Verbindung
(Call)" bezieht
sich im Allgemeinen auf irgendeine drahtlose Kommunikationssitzung
(communication session), die die Übertragung von Sprache oder
Daten in einer oder zwei Richtungen zwischen dem Gerät 10A und
einem anderen Gerät
innerhalb eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks umfasst. Die
Signale können
bei verschiedenen Trägerfrequenzen übertragen
werden, die durch eine gemeinsame Radiozugangstechnologie vorgeschrieben
werden, oder wie vorgeschrieben durch getrennte Radiozugangstechnologien,
die von dem Gerät
unterstützt
werden. Als ein Beispiel könnten
Sprache und Daten durch CDMA 1xEV-DO unterstützt werden.
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Das
Gerät 10A ist,
wie hierin beschrieben, konfiguriert, um Sprachverbindungen den
Vorzug vor Datenverbindungen zu geben, falls eine erhöhte Sendeleistung
erforderlich ist. Während
eine Unterbrechung einer Sprachverbindung infolge von ungenügender Sendeleistung
katastrophal ist, sind Datenverbindungen häufig toleranter gegen Verzögerungen
und Unterbrechungen. CDMA Sender beispielsweise tendieren dazu eine
Sendeausgangsleistungsverteilung zu haben, die ungefähr einer
logarithmischen Normalverteilung (lognormal) entspricht und nur
selten bei maximaler Leistung zu senden. Dementsprechend kann ein
Paar von Ausgangszweigen die meiste Zeit unabhängig und gleichzeitig Daten-
und Sprachverbindungen bedienen; jedoch die Datenverbindung fallen
lassen und die Ausgangszweige zu kombinieren, falls eine erhöhte Leistung für die Sprachverbindung
erforderlich ist.
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Die
Leistungssteuereinheit 20 kann, über einen Kontrollkanal in
der Vorwärtsverbindung
auf der Basis von Leistungssteuerdaten, die von der Basisstation
empfan genen wurden, wie etwa von Leistung hoch/runter Bits, bestimmen,
dass eine erhöhte
Sendeleistung für
die Sprachkommunikation erforderlich ist. Die Leistungssteuereinheit 20 stellt
die Sendeleistung in Antwort auf die Leistungssteuerbits ein. Falls
die Sendeleistung eine Schwelle übersteigt,
lässt die
Leistungssteuereinheit 20 jedoch die Datenverbindung fallen,
um eine vergrößerte Sendeleistung
für die
Sprachverbindung zu erhalten. Die Schwelle kann eine vorbestimmte
Schwelle sein oder eine programmierbare Schwelle, die über die
Benutzerschnittstelle 22 konfigurierbar ist.
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Zur
gleichzeitigen Sprach- und Datenkommunikation überträgt das Gerät 10A Sprach- und
Datenverbindungen bei verschiedenen Frequenzen über verschiedene Ausgangszweige 27A, 27B und
kombiniert die Ausgangszweige zum Senden über eine gemeinsame Luftschnittstelle.
Falls jedoch eine vergrößerte Sendeleistung
erforderlich ist, gibt das Gerät 10A der
Sprachverbindung den Vorzug gegenüber der Datenverbindung. In
diesem Fall sendet das Gerät 10A die
Sprachverbindung über
beide Ausgangszweige unter Ausnutzung der Leistungsverstärker 26A, 26B in
jedem Ausgangszweig 27A, 27B, um eine größere Gesamtsendeleistung
für eine
zuverlässigere
Sprachkommunikation zu erreichen. Wenn die geforderte Sendeleistung
unter die Schwelle gefallen ist, zum Beispiel nach Verschwinden
von Fading-Effekten, kann die Leistungssteuereinheit 20 die
Wiederaufnahme der Datenverbindung über den Ausgangszweig 27B anweisen.
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Auf
diese Art wickelt das Gerät 10A unabhängig und
gleichzeitig Daten- und Sprachverbindungen unter normalen Umständen durch
Verwendung von getrennten Ausgangszweigen 27A, 27B ab,
lässt jedoch
die Datenverbindung fallen und kombiniert die Sprach- und Datenausgangszweige
für die
Sprachübertragung
falls eine erhöhte
Sendeleistung für
die Sprachübertragung
erforderlich ist. Die Leistungssteuereinheit 20 ist für das Fallenlassen
der Datenverbindung in Antwort auf die Leistungsanforderungen verantwortlich.
Insbesondere steuert die Leistungssteuereinheit 20 die
Schalter 34, 36 und den Phasenschieber 38.
Eine digitale Implementierung der Leistungssteuereinheit 20 kann
beispielsweise als ein program mierbares Merkmal des Modems 12 realisiert
werden. Die Leistungssteuereinheit 20 kann alternativ als
eine getrennte Hardware-Komponente unabhängig von dem Modem 12 bereitgestellt
werden.
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Zusätzlich können in
einigen Beispielen die Verstärker 26A, 26B,
der Richtkoppler 28, die Schalter 34, 36 und
der Phasenschieber 38 kombiniert werden, um ein Leistungsverstärkermodul 29 zu
bilden. Insbesondere kann das Leistungsverstärkermodul 29 die Form
eines integrierten Schaltkreismoduls oder einer Ansammlung von Schaltkreismodulen
annehmen, die arbeiten um die Funktionalität bereit zu stellen, die hierin mit
Bezug auf die Verstärker 26A, 26B den
Richtkoppler 28, die Schalter 34, 36 und
den Phasenschieber 38 beschrieben wurde, die kombiniert
werden kann, um ein Leistungsverstärkermodul 29 zu bilden.
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In
weiteren Beispielen kann das kombinierte Leistungsverstärker-/Antennenmodul
durch ein integriertes Schaltkreismodul oder eine Ansammlung von
integrierten Schaltkreismodulen bereitgestellt werden. In diesem
Fall kann das Leistungsverstärker-/Antennenmodul
die Verstärker 26A, 26B,
den Richtkoppler 28, die Schalter 34, 36 und
den Phasenschieber 38, ebenso wie die Antenne 32 und
den Duplexer 30 beinhalten. Die Leistungssteuereinheit 20 kann
als ein getrenntes integriertes Schaltkreismodul realisiert werden,
das in das Modem 12 integriert ist oder in das Leistungsverstärkermodul 29 weiter
integriert werden. Weiterhin kann in einigen Beispielen ein Leistungsverstärkermodul 29 mit
dem Duplexer 30 und der Antennen 32 kombiniert
werden, um ein kombiniertes Leistungsverstärker-/Antennenmodul zu bilden.
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Wie
in 1 gezeigt, dient der Schalter 34 zum
Ausschalten des Datensignals aus dem zweiten Ausgangszweig 27B.
Die Leistungssteuereinheit 20 steuert den Schalter 34 zum
Ausschalten des Datensignals in Antwort auf eine Anforderung nach
erhöhter
Sendeleistung, die höher
als eine vorbestimmte Schwelle ist. In einigen Beispielen kann die
Leistungssteuereinheit 20 auch so konfiguriert sein, um
die Datensendeeinheit 18, den Basisband-nach-RF Prozessor 24B oder
beide ab zuschalten, wenn die erforderliche Sendeleistung die Schwelle übersteigt.
Der Schalter 36 schaltet das Sprachsignal von dem ersten
Ausgangszweig 27A zur Übertragung über den
zweiten Ausgangszweig 27B. Insbesondere schaltet die Leistungssteuereinheit 20 das Sprachsignal
in Antwort auf eine Anforderung nach erhöhter Sendeleistung oberhalb
einer vorbestimmten Schwelle ein.
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Um
das Kombinieren von beiden Ausgangszweigen 27A, 27B zu
unterstützen,
beinhaltet das Gerät 10 einen
Phasenschieber 38 und einen Richtkoppler 28. Der
Phasenschieber erzeugt eine phasenverschobene Version der Sprachverbindung
zur Übertragung über den
Ausgangszweig 27B, der üblicherweise
für Datenverbindungen
verwendet wird. Folglich sendet das Gerät 10 das Sprachsignal über einen
Ausgangszweig 27A und ein phasenverschobenes Sprachsignal über den
anderen Ausgangszweig 27B, beide im Wesentlichen bei derselben
Frequenz.
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Das
phasenverschobene Sprachsignal geht nicht durch den Basisband-nach-RF
Prozessor 24B. Stattdessen wird in dem Beispiel von 1 jedes
der Sprachsignale anfänglich
durch denselben Basisband-nach-RF Prozessor 24A verarbeitet,
aber anschließend
durch getrennte Leistungsverstärker 26A, 26B verstärkt. Dementsprechend
besetzen das Sprachsignal und das phasenverschobene Sprachsignal
im Wesentlichen denselben Trägerfrequenzbereich.
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Der
Phasenschieber 38 verschiebt die Phase des geschalteten
Teils des Sprachsignals vor Verwendung in dem zweiten Ausgangszweig 27B.
Die Phasenverschiebung, die auf das Sprachsignal angewendet wird,
das in den Ausgangszweig 27B geschaltet wird, kann beispielsweise
näherungsweise
90° betragen.
Der Phasenschieber 38 wird so bereitgestellt, dass er die
Eigenschaften des Richtkopplers 28 abgleicht. Insbesondere
ist der Richtkoppler 28 vorzugsweise eine 90° Richtkopplerschaltung.
Demzufolge führt
der Phasenschieber 38 eine Phasenverschiebung von ungefähr 90° ein.
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Falls
die Sprach- und Datensignale über
die Ausgangszweige 27A, 27B übertragen werden, besetzen sie
verschiedene Trägerfrequenzbereiche.
Falls jedoch das Sprachsignal über
beide Ausgangszweige 27A, 27B übertragen wird, besetzen sie
im Wesentlichen denselben Trägerfrequenzbereich.
Der Phasenschieber 38 führt
eine Phasenverschiebung in den Teil des Sprachsignals ein, der sich
entlang des zweiten Ausgangzweigs 27B ausbreitet. Damit
ist der Richtkoppler 28 in der Lage die beiden Sprachsignale
additiv zu kombinieren, die über
die Ausgangszweige 27A, 27B gesendet werden, um
ein kombiniertes Sprachsignal von wesentlich erhöhter Sendeleistung zu erzeugen.
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Mit
anderen Worten, die Sprachverbindungen, die über den ersten und den zweiten
Ausgangszweig gesendet werden, besetzen denselben Frequenzbereich,
aber sind relativ zu einander in der Phase verschoben. Auf diese
Weise erzeugt der Richtkoppler 28 ein Sprachsignal mit
einer erhöhten
Gesamtsendeleistung für
eine zuverlässigere
Sprachkommunikation. Folglich kann das Gerät 10A durch Bevorzugung
von Sprachverbindungen gegenüber
Datenverbindungen, falls notwendig, die Notwendigkeit von zwei Sendeketten
für Sprache
und Daten beseitigen. Stattdessen kann unter normalen Umständen gleichzeitig
Sprach- und Datenkommunikation durchgeführt werden, in dem die Ausgangszweige 27A, 27B durch
den Richtkoppler 28 kombiniert werden.
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Die 2 ist
ein Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät 10B veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren. Das Gerät 10B stimmt
im Wesentlichen mit Gerät 10A aus 1 überein,
stellt jedoch eine exemplarische digitale Implementierung dar, bei
der die Schalter 40 und 42 und ein Phasenschieber 44 innerhalb des
Modems 12 bereitgestellt werden. In dem Beispiel von 2 schaltet
die Leistungssteuereinheit 20 das digitale Datensignal,
das durch die Datensendeinheit 18 erzeugt wird, über den
Schalter 40 aus und schaltet das digitale Sprachsignal,
das durch die Sprachsendeeinheit 16 erzeugt wird zur Anwendung
in dem Phasenschieber 44 ein. Die Schalter 40, 42 und
der Phasenschieber können
in Hardware, Software, Firmware oder beidem implementiert werden.
Die Leistungssteuereinheit 20, die Schalter 40, 42 und
der Phasenschieber 44 können
eine digitale Signalverarbeitungseinheit bilden zum selektiven Koppeln
der Sprachverbindung und der phasenverschobenen Sprachverbindung
in die Ausgangszweige. Die digitale Signalverarbeitungseinheit kann als
ein integriertes Schaltkreismodul realisiert werden, entweder unabhängig oder
als Teil des Modems 12, wie in 2 gezeigt.
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Der
Phasenschieber 44 verschiebt dann die digitalen Werte des
Sprachsignals und legt ein phasenverschobenes Sprachsignal an den
Ausgangszweig 27B. Wie in dem Beispiel von 1 kann
das phasenverschobene Sprachsignal um ungefähr 90° verschoben werden. Auf diese
Art wird das digitale Sprachsignal, das von der Sprachsendeeinheit 16 und
erzeugt wird und das phasenverschobene digitale Sprachsignal, das
von dem Phasenschieber 44 erzeugt wird an die DACs 17A, 17B bzw.
die Ausgangszweige 27A, 27B angelegt. In einigen
Beispielen kann die Leistungssteuereinheit 20 die Datensendeeinheit 18 während der Übertragung
des phasenverschobenen Sprachsignals über den Ausgangszweig 27B abschalten
oder blockieren. Wie in dem Beispiel von 1 sendet
das Gerät 10B von 2 die
analogen Sprachsignale, die von dem DAC 17A erzeugt werden über den
Ausgangszweig 27A zum Verarbeiten durch den Basisband-nach-RF
Prozessor 24A und zur Verstärkung durch den Leistungsverstärker 26A.
Das analoge Sprachsignal verschlüsselt
die Sprachinformation digital. Im Gegensatz zu dem Beispiel von 1 erzeugt
jedoch das Modem 12 das phasenverschobene analoge Sprachsignal.
Insbesondere wenn die Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 40 öffnet, den
Schalter 42 schließt
und den Phasenschieber 44 aktiviert gibt der DAC 17B das
phasenverschobene analoge Sprachsignal zur Verarbeitung durch den
Basisband-nach-RF Prozessor 24B aus. Aus diesem Grund sollte
der Basisband-nach-RF
Prozessor 24B dynamisch einstellbar sein, um die Umsetzung
des Datensignals in einen ersten RF Trägerbereich abzuwickeln, der
zur Datenkommunikation geeignet ist, ebenso wie die Umsetzung des
phasenverschobenen Sprachsig nals in einen zweiten RF Trägerbereich,
der für
die Sprachkommunikation geeignet ist.
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Die
Leistungssteuereinheit 20 kann ein Steuersignal (nicht
gezeigt) zu dem Basisband-nach-RF Prozessor 24B übertragen
oder an einen Oszillator, der mit dem Basisband-nach-RF Prozessor 24B verbunden ist,
zum wahlweise Verändern
der Frequenzantwort zum Verarbeiten des phasenverschobenen Sprachsignals. Der
Basisband-nach-RF Prozessor 24A setzt dann das phasenverschobene
analoge Sprachsignal in den geeigneten RF Trägerfrequenzbereich um. Der
Leistungsverstärker 26B verstärkt dann
das phasenverschobene RF Sprachsignal und überträgt das Signal an den Richtkoppler 28,
der ein 90° Richtkoppler
sein kann. Folglich werden in dem Beispiel von 2 das
Sprachsignal und das phasenverschobene Sprachsignal, die durch das Modem 12 erzeugt
wurden durch verschiedene Basisband-nach-RF Prozessoren 24A, 24B innerhalb
des Geräts 10B verarbeitet.
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Die 3 ist
ein weiteres Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät 10C veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung zu
kombinieren. Das Gerät 10C stimmt
im Wesentlichen mit den Geräten 10A und 10B der 1 bzw. 2 überein,
stellt jedoch eine weitere exemplarische digitale Implementierung
dar. In dem Beispiel von 3 können die Leistungssteuereinheit 20,
die Schalter 40 und 42 digital in das Modem 12 implementiert
werden, um eine digitale Signalverarbeitungseinheit zu bilden, zum
wahlweise Koppeln einer Sprachverbindung und einer phasenverschobenen
Sprachverbindung in die Ausgangszweige. Anstelle eines Phasenschiebers
umfasst das Modem 12 des Geräts 10C jedoch zwei
unabhängige
Sprachsendeeinheiten 16A, 16B. Die Sprachsendeeinheit 16A erzeugt
ein digitales Sprachsignal zur Übertragung über einen
ersten Ausgangszweig 27A. Die Sprachsendeeinheit 16B erzeugt
ein digitales Sprachsignal zur Übertragung über einen
zweiten Ausgangszweig 27B. Auf diese Art erzeugt die Sprachsendeeinheit 16B digital
eine zweite Sprachverbindung, die im Wesentlichen mit der ersten
Sprachverbindung identisch ist. Das digitale Sprachsignal, das durch
die Sprachsendeeinheit 16B erzeugt worden ist, ist jedoch
in der Phase verschoben, zum Beispiel 90° relativ zu dem digitalen Sprachsignal,
das von der Sprachsendeeinheit 16A erzeugt worden ist.
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Wenn
die geforderte Sendeleistung eine Schwelle übersteigt, öffnet die Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 40,
um den Ausgang der Datensendeeinheit 18 von dem Ausgangszweig 27B zu
entkoppeln. Anschließend
schließt
die Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 42 um
das phasenverschobene Sprachsignal, das durch die Sprachsendeeinheit 16B erzeugt
wurde auf den Ausgangszweig 27B zu koppeln. Zusätzlich kann
die Leistungssteuereinheit 20 konfiguriert sein, um die
Datensendeeinheit 18 während
der Übertragung des
phasenverschobenen Sprachsignals über den Ausgangszweig 27B abzuschalten
oder zu blockieren. Die Leistungssteuereinheit 20 kann
ebenfalls konfiguriert sein, um die Sprachsendeeinheit 16B zur
Erzeugung des phasenverschobenen Sprachsignals zu aktivieren.
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Der
Basisband-nach-RF Prozessor 24A verarbeitet den Sprachsignalausgang
des DACs 17A, während
der Basisband-nach-RF Prozessor 24B den Sprachsignalausgang
des DACs 17B verarbeitet. Wie mit Bezug auf 2 beschrieben,
kann der Basisband-nach-RF Prozessor 24B konfiguriert werden
eine auswählbare
Frequenzantwort bereit zu stellen, um zu ermöglichen, dass das Sendesignal,
das von der Datensendeeinheit 20 erzeugt wurde, verarbeitet
wird, oder dass das phasenverschobene Sprachsignal, das von der Sprachsendeeinheit 16B auf
einer ausgewählten
Basis erzeugt wurde, beispielsweise unter Kontrolle der Leistungssteuereinheit 20,
verarbeitet wird. Das phasenverschobene Sprachsignal besetzt wiederum
einen Trägerfrequenzbereich,
der zur Sprachkommunikation geeignet ist, wohingegen das Datensignal
einen Trägerfrequenzbereich
besetzt, der zur Datenkommunikation geeignet ist.
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Das
Gerät 10C beseitigt
die Notwendigkeit für
einen Phasenschieber, aber enthält
eine zusätzliche Sprachsendeeinheit 16B.
Wie in den Beispielen der 1 und 2 überträgt das Gerät 10C der 3 das analoge
Sprachsignal, das von dem DAC 17A erzeugt wurde über den
Ausgangszweig 27A zum Verarbeiten durch den Basisband-nach-RF
Prozessor 24A und zum Verstärken durch den Leistungsverstärker 26A.
Wenn die Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 40 öffnet und
den Schalter 42 schließt,
gibt der DAC 17B ein phasenverschobenes analoges Sprachsignal
zur Verarbeitung durch den Basisband-nach-RF Prozessor 24B aus. Der
Leistungsverstärker 26B verstärkt dann
das phasenverschobene RF Sprachsignal und überträgt das Signal an den Richtkoppler 28.
Der Richtkoppler 28 kombiniert das Sprachsignal und das
phasenverschobene Sprachsignal additiv, um eine vergrößerte Sendeleistung
für eine
zuverlässigere
Sprachkommunikation zu erreichen.
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Die 4 ist
ein Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät 10D veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige für eine leistungsstarke Sprachübertragung
zu kombinieren. Das Gerät 10D stimmt
im Wesentlichen mit Gerät 10C aus
der 3 überein.
Anstelle eines Leistungsverstärkers
für jeden
Ausgangszweig umfasst das Gerät 10D jedoch
einen einzigen Leistungsverstärker 43.
Der Leistungsverstärker 43 verstärkt ein
kombiniertes Signal, das von dem Richtkoppler 45 bereitgestellt
wird. Der Richtkoppler kombiniert die entsprechenden Ausgänge der
Basisband-nach-RF Prozessoren 24A, 24B vor der
Verstärkung.
Auf diese Weise kombiniert der Richtkoppler 45 die Ausgangszweige 27A, 27B, aber
ein einziger Leistungsverstärker 43 verstärkt das
kombinierte Signal. In dem Beispiel von 4 arbeitet der
Richtkoppler 45 bei der Radiofrequenz. Demzufolge kann
die 4 eine Architektur bei der Zwischenfrequenz Null
(zero intermediate frequency (ZIF)) darstellen. In anderen Beispielen
kann jedoch der Richtkoppler 45 in einem Zwischenfrequenzband
arbeiten. Speziell kann der Richtkoppler 45 die Signale
der Ausgangszweige 27A, 27B bei einer Zwischenfrequenz
zur nachfolgenden Verstärkung
bei der Radiofrequenz durch den Leistungsverstärker 43 kombinieren.
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Die 5 ist
in ein Blockdiagramm, das ein alternatives drahtloses Kommunikationsgerät 10E veranschaulicht,
das in der Lage ist zwei Sendeausgangszweige zur leistungsstarken
Sprachübertragung
zu kombinieren. Das Gerät 10E stimmt
im Wesentlichen mit dem Gerät 10B von 2 überein.
Das Gerät 10E umfasst
jedoch zwei Augangsrichtkoppler 28 und einen Eingangsrichtkoppler 47.
Die Richtkoppler 28, 47 und die Leistungsverstärker 26A, 26B bilden
ein Leistungsverstärkermodul 49.
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In
dem Beispiel von 5 umfasst der Eingangsrichtkoppler 47 einen
Eingang für
Sprachverbindungen, die von dem Basisband-nach-RF Prozessor 24A empfangen
wurden. Der Eingangsrichtkoppler 47 umfasst zwei Ausgänge, einen,
der mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 26A verbunden
ist und einen weiteren, der mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 26B über den
Schalter 51 oder zu einem geerdeten Abschluss über den
Widerstand 53 verbunden ist (falls der Schalter 51 mit
dem Widerstand 53 verbunden ist).
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Unter
normalen Bedingungen, die gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung
beinhalten, leitet der Basisband-nach-RF Prozessor 24A Sprachverbindungen über den
Richtkoppler 47 an den Leistungsverstärker 26A, während der
Basisband-nach-RF
Prozessor 24B Datenverbindungen über den Schalter 34 an
den Leistungsverstärker 26B leitet.
Für die
gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung öffnet die
Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 54 und
schließt
den Schalter 34. In diesem Fall ist der zweite Ausgang
des Richtkopplers 47 über
den Massewiderstand 53 abgeschlossen und die Datenverbindung
wird über
den Ausgangszweig 27B zu dem Richtkoppler 28 gesendet,
um eine gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung bereitzustellen.
Die Schalter 34 und 51 bilden zusammen ein Beispiel
für ein
Schaltergerät,
um die phasenverschobene Sprachverbindung und die Datenverbindung
auf den Leistungsverstärker 26B zu
koppeln oder von ihm zu entkoppeln.
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Falls
die erforderliche Sendeleistung für eine Sprachverbindung eine
geeignete Schwelle übersteigt, entkoppelt
die Leistungssteuereinheit 20 den Ausgang des Basisband-nach-RF
Prozessors 24B von dem Eingang des Leistungsverstärkers 26B und
schließt
den Schalter 51, um den zweiten Ausgang des Richtkopplers 47 mit
dem Leistungsverstärker 26B zu
verbinden. In diesem Fall erzeugt der Richtkoppler 47 eine
phasenverschobene Version der Sprachverbindung in dem zweiten Ausgang
und überträgt das phasenverschobene Sprachsignal
an den Eingang des Leistungsverstärkers 26B. Die Sprachverbindung,
die an den Leistungsverstärker 26B übertragen
wird, kann um ungefähr
90° relativ
zu dem Sprachsignal, das von dem Richtkoppler 47 empfangen
wurde in der Phase verschoben sein. In dem Beispiel von 5 spielt
der Richtkoppler 47 die Rolle eines Phasenschiebers.
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Der
Ausgangsrichtkoppler 29 kombiniert das Sprachsignal und
das phasenverschobene Sprachsignal, um ein Gesamtsprachsignal mit
einer wesentlich erhöhten
Sendeleistung zum Senden über
den Duplexer und die Antenne 32 zu erzeugen. Insbesondere
kombiniert der Richtkoppler 28 das verstärkte Sprachsignal
und das phasenverschobene Sprachsignal, um eine vergrößerte Gesamtsendeleistung
für eine
zuverlässigere Sprachkommunikation
zu erreichen. Falls die geforderte Sendeleistung unterhalb der Schwelle
liegt, öffnet
die Leistungssteuereinheit 20 den Schalter 51 um
den zweiten Ausgang des Richtkopplers 47 abzuschließen und schließt den Schalter 34,
um den Datenverbindungsausgang von dem Basisband-nach-RF Prozessor 24B auf den
Eingang des Leistungsverstärkers 26B zu
koppeln, wodurch die gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung
wiederhergestellt wird.
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Die 6 ist
ein Schaltkreisdiagramm, das ein exemplarisches Beispiel des Richtkopplers 28 zur
Verwendung mit jedem der Beispiele der Geräte 10A, 10B, 10C, 10D, 10E veranschaulicht,
die in den 1 bis 5 veranschaulicht
sind. Der Richtkoppler 28 kann mehreren Zwecken dienen.
Beispielsweise liefert der Richtkoppler 28 einen guten
Abschluss für
den Duplexer 30, welcher andernfalls einer unsicheren und
unkontrollierten Ausgangsimpedanz der Leistungsverstärker 26A, 26B ausgesetzt
wäre. Ein
guter Abschluss dient ebenso der Aufrechterhaltung der Frequenzeigenschaften
des Duplexers 30 hinsichtlich der Durchlass- und der Sperrbänder. Zusätzlich stellt
der Richtkoppler 28 einen guten Abschluss für die Leistungsverstärker 26A, 26B dar,
der für
Leistungs- und Linearitätsleistungsmerkmale
ratsam ist. Des Weiteren kann der Richtkoppler 28 verhindern,
dass starke externe Signale die Leistungsverstärker 26A, 26B erreichen
und Intermodulationsprodukte verursachen. Im Allgemeinen unterstützt der
Richtkoppler 28 einen wirtschaftlichen Entwurf von unabhängiger Übertragung
von Sprache und Daten, ohne die Notwendigkeit von Isolatoren.
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Wie
in
6 gezeigt, treiben die Leistungsverstärker
26A,
26B die
Eingänge
46,
48 eines
90° Richtkopplers
28.
Die einlaufenden „a" und reflektieren „b" Wellen der s-Parametertheorie
sind ebenfalls in
6 gezeigt. Im Allgemeinen werden
leistungsschwache Sprachsignale über
den oberen Ausgangszweig
27A übertragen, Datensignale werden über den
unteren Ausgangszweig
27B übertragen und die Ausgangszweige werden
kombiniert, um leistungsstarke Sprachsignale zu übertragen. Falls die beiden
einlaufende Wellen a
1 und a
2 an
den Eingangsanschlüssen
46,
48 bis
auf eine 90° Phasenverschiebung
identisch sind, werden sie idealer Weise verlustfrei addiert, um
a
3 an dem dritten Anschluss zu erzeugen.
Die s-Parameter für
die beiden Verstärker
26A,
26B sind
wie folgt:
-
Die
s-Parameter für
den Richtkoppler
28 lauten wie folgt:
-
In
Allgemeinen lauten die verbundenen S-Parameter wie folgt:
-
Nach
Ersetzen der Gleichungen (1) und (2) werden die verbundenen s-Parameter
wie folgt dargestellt:
-
Um
das Ergebnis besser zu verstehen, betrachtet man den Fall in dem
die beiden einlaufenden Wellen a
1 und a
2 die einzigen Eingänge sind. Die auslaufenden
Wellen können
dann dargstellt werden als:
-
Falls
die Eingangsanschlüsse
der Verstärker
26A,
26B angepasst
sind (s
11,1 = s
11,2 =
0), sind ihre Verstärkungen
gleich, dann ergibt sich:
-
Mit
Blick auf dem oberen Ausdruck (6) ist es offensichtlich, dass der
Ausgang 50 des Kopplers 28 die Summe der Eingänge 46, 48 ist
mit einer Phasenverschiebung und um die Verstärkung der Verstärker 26A, 26B erhöht. In dem
Spezialfall in welchem a2 = –ja1, ist der Ausgang des Richtkopplers 28 2s21a1/√2 und die Signale kombinieren
sich ohne wesentlichen Verlust. Falls die Eingänge 46, 48 des
Richtkopplers 28 unabhängig
sind, zum Beispiel bei verschiedenen Trägerfrequenzen, wie in dem Falle
von gleichzeitiger Sprach- und Datenübertragung, wird die Hälfte der
Leistung an den Ausgang 50 des Richtkopplers und die Hälfte der
Leistung an den Abschluss 52 geliefert.
-
Bei
wie oben beschriebenen, gegebenen Eigenschaften kann, der Richtkoppler 28 konfiguriert
werden, um ein zweifaches Übertragungsschema,
wie in dieser Offenbarung behandelt, unterstützen. Falls eine erhöhte Sendeleistung
für die
Sprachübertragung
erforderlich ist und die geforderte Sendeleistung eine vorbestimmte
Schwelle übersteigt,
kombiniert der Richtkoppler 28 die beiden Ausgangszweige 27A, 27B ohne
wesentliche Verluste durch ein richtiges Einphasen des Signals in
jeden Ausgangszweig. Folglich sind für eine leistungsstarke Sprache
die Eingänge 46, 48 des
Richtkopplers 28 identisch, abgesehen von der 90° Phasendifferenz.
Andererseits mit unabhängigen
Signalen, wie Sprache und Daten bei verschiedenen Trägerfrequenzen
tritt ein 3 dB Kombinationsverlust auf. Der Kombinationsverlust
ist bei kleinen und mittleren Sendeleistungen weniger wichtig. In
diesem Leistungsbereich ist der Strom gewöhnlich in der Nähe des Ruhestrompegels und
sollte über
eine Leistung von einigen dB davon nicht Signifikant abweichen.
-
Der
Richtkoppler
28 liefert einen guten Ausgangsabschluss,
falls die Verstärker
26A,
26B einen
identischen Reflexionskoeffizienten aufweisen. Mit anderen Worten,
der Richtkoppler
28 sollte einen guten Quellenabschluss
für den
Duplexer
30 bereitstellen. Diese Eigenschaft kann beobachtet
werden, in dem man sich vor stellt, dass ein Signal gegen den Ausgang
des Richtkopplers
28 gerichtet wird, wobei sich ergibt:
-
Falls
beide Verstärker
26A,
26B unilateral
arbeiten, ist s
12,1 = s
12,2 =
0. Falls die Verstärker
26A,
26B auch
identische Ausgangsreflexionskoeffizienten aufweisen, dann ist s
22,1 = s
22,2 und:
-
Insbesondere
tritt kein reflektiertes Signal auf. Vielmehr wird die einlaufende
Welle auf den Abschluss 52 des Richtkopplers 28 geleitet.
Im Allgemeinen dient der Ausgang 50 des Richtkopplers 28 als
guter Abschluss, selbst wenn es die Ausgänge der Verstärker 26A, 26B nicht
sind. Diese Eigenschaft kann die Entfernung eines zusätzlichen
Isolators zwischen den Verstärkern 26A, 26B und
dem Duplexer 30 erlauben.
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Falls
der Richtkoppler
28 mit Trägern bei unterschiedlichen
Frequenzen arbeitet, d. h. Sprach- und Datensignale werden an den
Eingängen
46,
48 des
Richtkopplers empfangen, hat die Isolation zwischen den Eingangsanschlüssen eine
spezielle Bedeutung. Das Auftreten von zwei verschiedenen Frequenzen
an den Ausgängen
der Leistungsverstärker
26A,
26B bildet
das Potenzial für
Intermodulationsprodukte, die mit störenden Feldstärken und
Frequenzen abgestrahlt werden. Die Iso lation wird nicht nur von
der Konstruktion des Richtkopplers
28 beeinflusst, sondern
auch von dem Lastabschluss, d. h. dem Duplexer
30. Falls
das Eingangssignal des Duplexers
30 einen Reflexionskoeffizienten ρ
Lb
3 aufweist, kann a
3 durch ρ
Lb
3 dargestellt werden und wie folgt in die
Gleichung (2) eingesetzt werden:
-
Demzufolge
werden bei nicht verschwindendem Reflexionskoeffizienten der Last
beide Signale in die Eingänge 46, 48 des
Richtkopplers 28 reflektiert, d. h. in die entsprechenden
Ausgänge
der Verstärker 26A, 26B.
Entsprechend kann das RF Leistungsverhalten des Richtkopplers 28 ausgelegt
werden, um speziell diese Situation zu behandeln.
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Es
gibt einen Vorteil der Koppler-basierten Architektur des Gerätes 10 bezüglich des
Rauschens im Empfangsband. Besonders der Rauschpegel von jedem Verstärker 26A, 26B ist
geringer als der eines Verstärkers,
der bei der zweifachen Ausgangsleistung arbeitet. Nehmen wir zum
Zwecke der Veranschaulichung an, dass der Ausgangsrauschpegel von
jedem der Verstärker 26A, 26B –140 dBm/Hz
beträgt,
und dass sich die Signalausgänge
von jedem Verstärker
gleichphasig an dem Ausgangsanschluss des Richtkopplers 28 für eine hohe
Sprachleistung kombinieren, wenn das Rauschen im Empfangsband am
nachteiligsten ist. Umgekehrt ist das Rauschen jedes Verstärkers 26A, 26B unabhängig und
deshalb spaltet es sich zwischen dem Eingang 50 des Richtkopplers 28 und
dem Abschluss 52 auf. In Wirklichkeit wird nur der äquivalente
Rauschpegel eines einzelnen Verstärkers 26A, 26B an
den Ausgang 50 übertragen.
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Die 7 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Kombinieren von zwei Sendeausgangszweigen 27A, 27B (1 bis 5)
für eine
leistungsstarke Sprachübertragung
kombiniert. Das in 7 dargestellte Verfahren nimmt
die Existenz von zwei Ausgangszweigen 27A, 27B an,
die gewöhnlich
Sprach- und Datenverbindungen unabhängig und gleichzeitig abwickeln.
Wie in 7 gezeigt, verarbeitet die Leistungssteuereinheit 20 Leistungssteuerdaten
(56), wie etwa Leistungssteuerbits, die von einer Basisstation über die Vorwärtsverbindung
erhalten wurden, um zu bestimmen, ob die Sendeleistung für eine Sprachverbindung
vergrößert oder
verkleinert werden sollte.
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Falls
die geforderte Sendeleistung für
die Sprachverbindung eine Schwelle (58) übersteigt,
steuert die Leistungssteuereinheit 20 eine oder mehrere
Schalteranordnungen, um die Datenverbindung (60) fallen
zu lassen und die Sprachverbindung über beide, den ersten und den
zweiten Ausgangszweig 27A, 27B (62) zu übertragen.
Der Richtkoppler 28 kombiniert dann den ersten und den
zweiten Ausgangszweig 27A, 27B für eine leistungsstarke Übertragung
der Sprachverbindung (64).
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Falls
die geforderte Sendeleistung der Sprachverbindung, die gegebene
Schwelle (58) nicht übersteigt,
vergrößert die
Leistungssteuereinheit 20, wie benötigt, einfach die Sendeleistung
des Ausgangszweiges 27A, zum Beispiel in dem sie die Verstärkung des
Leistungsverstärkers 26A vergrößert (66).
In diesem Fall fährt
das Gerät 10 gleichzeitig
und unabhängig
fort die Sprachverbindung über
den Ausgangszweig 27 (68) und die Datenverbindung über den
Ausgangszweig 27B zu senden (70). Der Richtkoppler 28 kombiniert
dann den ersten und den zweiten Ausgangszweig 27A, 27B zum
Senden von beiden, der Sprachverbindung und der Datenverbindung über eine
gemeinsame Luftschnittstelle (64). Wenn die geforderte
Sendeleistung unter die Schwelle fällt, kann die Leistungssteuereinheit 20 anweisen,
dass eine Datenverbindung wiederaufgenommen oder neu gestartet wird.
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Die 8 ist
ein Flussdiagramm, das das Verfahren aus 7 detaillierter
veranschaulicht. Wie in dem Beispiel aus 7 verarbeitet
die Leistungssteuereinheit 20 Leistungssteuerdaten (72)
und bestimmt, ob die erforderliche Sendeleistung eine Schwelle (74) übersteigt.
Falls dies der Fall ist, schaltet die Leistungs steuereinheit 20 die
Datenverbindung aus dem zweiten Ausgangszweig 27B aus (76),
erzeugt eine phasenverschobene Komponente der Sprachverbindung (78)
und schaltet die phasenverschobene Sprachkomponente über den
zweiten Ausgangszweig 27B ein (80). Der Richtkoppler 28 kombiniert
dann den ersten und zweiten Ausgangszweig 27A, 27B für eine leistungsstarke Übertragung
der Sprachverbindung (82).
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Falls
die erforderliche Sendeleistung für die Sprachverbindung, die
gegebene Schwelle (74) nicht übersteigt, vergrößert die
Leistungssteuereinheit 20, wie benötigt, einfach die Sendeleistung
des Ausgangszweiges 27A, beispielsweise durch Vergrößern der
Verstärkung
des Leistungsverstärkers 26A (84).
In diesem Fall fährt
das Gerät 10 gleichzeitig
und unabhängig
fort, die Sprachverbindung über
den Ausgangszweig 27A (86) und die Datenverbindung über den
Ausgangszweig 27B (88) zu übertragen. Der Richtkoppler 28 kombiniert
dann den ersten und den zweiten Ausgangszweig 27A, 27B zum
Senden von beiden, der Sprachverbindung und der Datenverbindung, über eine
gemeinsame Luftschnittstelle (82). Falls die geforderte
Sendeleistung unter die Schwelle fällt, kann die Leistungssteuereinheit 20 anweisen,
dass eine Datenverbindung wiederaufgenommen oder neu gestartet wird.
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Verschiedene
Beispiele sind beschrieben worden. Beispielhafte Hardware Implementierungen
für die hierin
beschriebenen funktionalen Komponenten können Implementierungen innerhalb
eines Mikroprozessors, eines digitalen Signalprozessors (DSP), eines
anwenderspezifischen integrierten Schaltkreises (application specific
integrated circuit (ASIC)), einer Feld-programmierbaren Gatteranordnung
(field programmable gate array (FPGA)), eines programmierbaren logischen
Geräts,
speziell ausgelegte Hardware Komponenten oder jede Kombination davon
beinhalten. Zusätzlich
kann eine oder mehrere der hierin beschriebenen Techniken teilweise
oder zur Gänze
in Software ausgeführt
werden. In diesem Fall kann ein computerlesbares Medium computerlesbare
Anweisungen speichern oder anderweitig umfassen, d. h. Programmcode,
der durch einen Prozessor oder DSP eines drahtlosen Kommunikationsgeräts ausgeführt werden
kann, um eine oder mehrere, der oben beschriebenen Techniken auszuführen. Beispielsweise
kann das computerlesbare Medium einen Direktzugriffspeicher (RAM),
einen Festwertspeicher (ROM), einen nicht flüchtigen Direktzugriffspeicher (NVRAM),
einen elektrisch löschbaren,
programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Flashspeicher oder Ähnliche
umfassen.
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Es
können
zahlreiche Veränderungen
gemacht werden, ohne von dem Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen.
Dementsprechend liegen diese und andere Beispiele innerhalb des
Geltungsbereichs der folgenden Patentansprüche.