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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die drahtlose Kommunikation und insbesondere
eine digitale Senderarchitektur für ein drahtloses Kommunikationssystem.
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2. Stand der
Technik
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Das
Versorgungsgebiet eines drahtlosen Kommunikationssystems wird in
als Zellen bekannte verbundene Versorgungsdomänen aufgeteilt, wobei drahtlose
Einheiten über
Funkstrecken mit einer die Zelle versorgenden Basisstation (BS)
kommunizieren. Die Basisstation ist zum Beispiel durch eine Mobilvermittlungszentrale
(MSC), die mit mehreren über das
Versorgungsgebiet verteilten Basisstationen verbunden ist, an ein
Landnetzwerk angekoppelt. In der Industrie der drahtlosen Kommunikation
werden Dienstanbietern häufig
zwei oder mehr nicht zusammenhängende
oder aufgespaltene Frequenzbänder zur
Verwendung für
das drahtlose Senden und Empfangen von HF-Kommunikationskanälen zugeteilt. Zum
Beispiel empfängt
in den Vereinigten Staaten eine Basisstation für einen "A"-Band-Anbieter
der zellularen Kommunikation Frequenzkanäle in den Bändern A (825–835 MHz),
A' (845–846,5 MHz)
und A'' (824–825 MHz)
und sendet auf Frequenzkanälen in
den Bändern
A (870–880
MHz), A' (890–891,5 MHz)
und A'' (869–870 MHz).
Eine Basisstation für einen
B-Band-Anbieter empfängt
Frequenzkanäle
in den Bändern
B (835–845
MHz) und B' (846,5–849 MHz)
und sendet auf Frequenzkanälen
in den Bändern
B (880–890
MHz) und B' (891,5–894 MHz).
Außerdem
kann eine Basisstation für
einen Anbieter persönlicher
Kommunikationssysteme (PCS) Frequenzkanäle von drahtlosen Einheiten
auf einem oder mehreren Blöcken
des PCS-Bandes (1850 MHz–1910
MHz) empfangen und auf Frequenzkanälen eines oder mehrerer Blöcke des PCS-Bandes (1930–1990 MHz)
senden.
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Bei
einer typischen Senderarchitektur sind die Basisband-Informationssignale
Digitalsignale, die Signalverarbeitungseinheiten (SPUs) zugeführt werden.
Die SPUs nehmen die Basisbanddigitalsignale an und führen Codierung,
Fehlerdetektionsverarbeitung, Bitverschachtelung und digitale gleichphasige (I-)
und Quadratur- (Q-)Modulation an den Digitalsignalen durch. Die
resultierenden digitalen (I/Q-)modulierten Zwischenfrequenz- (ZF-)Signale
werden summiert und einem Digital/Analog-Umsetzer (DAC) zugeführt. Der
DAC setzt die digitalen ZF-Signale in analoge ZF-Signale um, die
unter Verwendung analoger Mischer aufwärts in analoge Hochfrequenz- (HF-)Signale
zur Übertragung
in den entsprechenden Frequenzbändern
umgesetzt werden. Ein gemeinsamer Sender für die gleichzeitige Verarbeitung und Übertragung
von Signalen in den nicht zusammenhängenden Frequenzbändern könnte Systemhardwarekosten
reduzieren.
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Zur
Zeit enthalten die Übertragungssysteme ein
analoges Tiefpaßfilter
zum Entfernen periodischer Bilder der Analog-ZF-Signale, die als
Ergebnis des Vorgangs der Digital/Analog-Umsetzung durch den DAC
produziert werden. Wenn das digitale ZF-Spektrum durch einen DAC
mit einer Umsetzungsrate in die analoge Domäne umgesetzt wird, rotiert
oder faltet sich die Signalbandbreite periodisch bei Vielfachen
der Hälfte
der Umsetzungsfrequenz. Folglich werden Duplikate und Spiegelbilder
der Signalbandbreite periodisch in der Umsetzungsrate des DAC entsprechenden
Frequenzintervallen wiederholt.
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Zum
Beispiel zeigt 1 die Analogfilteranforderungen
für einen
DAC, wenn die Grund-Analogausgangsfrequenz f0 =
10 MHz beträgt,
entsprechend der Digital-Eingangsfrequenz
von 10 MHz, und die Umsetzungsrate 30 Megawörter pro
Sekunde (Mwps) oder 30 Megaabtastwerte pro Sekunde (Msps)
beträgt,
was einer Umsetzungsfrequenz von 30 MHz entspricht, für den oberen
Graphen, und eine Umsetzungsrate von 60 Mwps oder 60 Msps, entsprechend
einer Umsetzungsfrequenz von 60 MHz, für den unteren Graphen. Der
DAC setzt das 10-MHz-Digitalsignal
in ein Grundanalogsignalbild 12a mit 10 MHz um. Mit einer
Umsetzungsrate von 30 MHz gibt der DAC bei 20 MHz ein Spiegelbild 14a des
Grundanalogsignals 12a aus. Da die Signalbandbreite und
Spiegelbilder der Signalbandbreite periodisch in der Umsetzungsrate
entsprechenden Frequenzintervallen wiederholt werden, wird bei 40 MHz
ein Duplikatbild 12b des Analogsignals und bei 50 MHz zusammen
mit einem Duplikatbild 12c bei 70 MHz und einem Spiegelbild 14c bei
80 MHz ein Spiegelbild 14b produziert. Für einen
DAC mit einer Umsetzungsrate von 30 MHz verwenden derzeitige Entwurfspraktiken
ein analoges Tiefpaßfilter
(LPF) zur Entfernung etwaiger Bilder 12b–c und 14a–c und so weiter
aus dem Ausgangssignal des DAC, so daß das 10-MHz-Grundanalogsignalbild
zur Aufwärtsumsetzung
in die entsprechende HF-Frequenz zur Übertragung zurückbleibt.
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Mit
einer Umsetzungsrate von 60 MHz (oder 60 Msps oder 60 Mwps) gibt
der DAC das 10-MHz-Grundanalogsignalbild 16a zusammen mit einem
Spiegelbild 18a bei 50 MHz aus. Da die Signalbandbreite
und Spiegelbilder der Signalbandbreite periodisch in der Umsetzungsrate
entsprechenden Frequenzintervallen wiederholt werden, wird bei 70 MHz
ein Duplikatbild 16b des Analogsignals und bei 110 MHz
ein Spiegelbild 18b produziert. Wie oben beschrieben, verwenden
derzeitige Entwurfspraktiken ein analoges Tiefpaßfilter (LPF) zur Entfernung etwaiger
Bilder 16b, 18a, 18b und so weiter aus
dem Ausgangssignal des DAC, so daß das 10-MHz-Grundanalogsignalbild
zur Aufwärtsumsetzung
in die entsprechende HF-Frequenz zur Übertragung zurückbleibt.
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WO-A-99
07 093 beschreibt einen Breitbandfunksender für ein Digitalsignal, das aus
mehreren digitalmodulierten Trägern
besteht. Der Sender setzt das Digitalsignal in analoge Form um und
wählt ein
Duplikat des Basisbandspektrums des aus einem Digital/Analog-Umsetzer
(DAC) kommenden Signals mit einer Zwischenfrequenz (ZF) aus. Der
Sender setzt das bei Zwischenfrequenz ausgewählte Duplikat dann in Hochfrequenz
zur Übertragung
um.
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WO-A-99
67 878 beschreibt eine Digital/Analog-Umsetzung und Aufwärtsumsetzung,
wobei Oberschwingungen des abgetasteten Signals anstelle der Grundfrequenz
extrahiert werden. Diese Anmeldung lehrt jedoch, daß die Oberschwingungen bei
ZF liegen und eine weitere Aufwärtsumsetzung
in Hochfrequenz zur Übertragung
erfordern.
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EP-A-O
817 369 beschreibt einen Aufwärtsumsetzer
für digital
abgetastete Basisbandsignale mit der Spektralduplikationsfunktionalität eines DAC.
Ein Nach-DAC-Bandpaßfilter
dient zur Isolation eines Basisbandduplikats bei der gewünschten
ZF. Da diese Anmeldung außerdem
lehrt, daß das
Basisbandduplikat bei ZF liegt, erfordert das Basisbandduplikat
jedoch weitere Aufwärtsumsetzung
in Hochfrequenz zur Übertragung.
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EP-A-O
534 255 beschreibt einen gemeinsamen DAC zum Umsetzen eines aus
mehreren modulierten digitalen Trägersignalen bestehenden zusammengesetzten
Signals in analoges Format zur Übertragung.
Die Frequenzverschiebung des zusammengesetzten Signals in HF wird
als entweder vor oder nach der Digital/Analog-Umsetzung durch ein
Frequenzimpulsantwortfilter (FIR) durchgeführt beschrieben.
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Mit
sich verbessernder Technologie nimmt die Umsetzungsrate für DACs zu.
Derzeitige Senderarchitekturen nutzen die potentiellen Kostenersparnisse
und die Flexibilität,
die durch die DACs bereitgestellt werden könnten, jedoch nicht aus.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Ein
Sender und Verfahren gemäß der Erfindung
werden in den unabhängigen
Ansprüchen
definiert. Bevorzugte Formen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist ein digitaler Sender, der ein Digitalsignal
mit einem Digital/Analog-Umsetzer (DAC) in analoge Form umsetzt
und ein von dem DAC produziertes analoges Signalbild dazu verwendet,
ein Analogsignal mit einer Übertragungsfrequenz
bereitzustellen und/oder ein projiziertes Analogsignalbild dazu
verwendet, Analogsignale zur Übertragung
zu produzieren. Anstatt Analogsignalbilder mit einem Tiefpaßfilter
am Ausgang des DAC zu entfernen und/oder Analogsignalbilder und Analogmischer
zur Frequenzumsetzung zu benutzen, verwendet der digitale Sender
die Analogsignalbilder aus dem DAC zur Erzeugung der Analogsignale
mit der gewünschten
Frequenz bzw. den gewünschten
Frequenzen. Durch Setzen und/oder Einstellen der Umsetzungsrate
für den
DAC und/oder der Digitalsignalfrequenz bzw. -frequenzen können die
aus dem DAC produzierten Analogsignalbilder in dem gewünschten
Frequenzband bzw. in den gewünschten
Frequenzbändern
positioniert werden. Zum Beispiel kann der digitale Sender die Digitalsignale
in sich nicht überlappenden
Teilen einer Umsetzungsbandbreite positionieren, die als die Hälfte der Umsetzungsrate
für den
DAC definiert ist. Wenn die Digitalsignale in analoge Form umgesetzt
werden, produziert der DAC Analogsignalbilder, die periodisch bei
Vielfachen der Hälfte
der Umsetzungsrate wiederholt werden, so daß Analogsignalbilder in dem entsprechenden
Frequenzband bzw. den entsprechenden Frequenzbändern zur Verstärkung und Übertragung
produziert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Durchsicht
der folgenden ausführlichen
Beschreibung und der Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
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1 einen
allgemeinen Graphen, der zeigt, wie im Stand der Technik gelehrt
wird, Analogsignalbilder aus dem Ausgangssignal von DACs herauszufiltern;
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2a ein
allgemeines Blockschaltbild einer Ausführungsform des Senders gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung und 2b einen
Graphen des Ausgangssignals des DAC für den Sender von 2a;
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3 einen
Frequenzbereichsgraphen beispielhafter, in analoge Form umzusetzender
und zu sendender Digitalsignale gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung;
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4 die
Analogsignalbilder in einer Spanne von 0 bis 50 MHz am Ausgang des
DAC, die sich aus der Umsetzung der Digitalsignale von 3 in
analoge Form durch Verwendung einer Umsetzungsfrequenz von 50 MHz
ergeben;
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5 die
Analogsignalbilder in einer Spanne von 0 bis 100 MHz am Ausgang
des DAC, die sich aus der Umsetzung der Digitalsignale von 3 in analoge
Form durch Verwendung einer Umsetzungsfrequenz von 50 MHz ergeben;
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6 die
Analogsignalbilder in einer Spanne von 450 bis 550 MHz am Ausgang
des DAC, die sich aus der Umsetzung der Digitalsignale von 3 in analoge
Form durch Verwendung einer Umsetzungsfrequenz von 50 MHz ergeben;
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7 die
Analogsignalbilder in einer Spanne von 0 bis 700 MHz am Ausgang
des DAC, die sich aus der Umsetzung der Digitalsignale von 3 in analoge
Form durch Verwendung einer Umsetzungsfrequenz von 50 MHz ergeben;
und
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8 die
Analogsignalbilder in einer Spanne von 0 bis 2400 MHz am Ausgang
des DAC, die sich aus der Umsetzung von beispielhaften PCS, Zellular- und
FM-Digitalsignalen
in analoge Form bei Verwendung einer Umsetzungsfrequenz von 600
MHz ergeben.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Im
folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen eines digitalen
Sendersystems mit einem Digital/Analog-Umsetzer (DAC) zum Umsetzen von Digitalsignalen
in analoge Form und die Verwendung von Analogsignalbildern zur Erzeugung
von Analogsignalen zur Übertragung
beschrieben. 2a zeigt einen digitalen Sender 20 mit
einem DAC 22, der mindestens ein Digitalsignal empfängt. Der
DAC 22 setzt das digitale Signalspektrum mit einer Umsetzungsrate
fc um. Die Umsetzungsrate fc für den DAC
wird so gewählt,
daß die
Umsetzungsbandbreite von 0 Hz bis zu der Hälfte der Umsetzungsrate die
Bandbreite des Digitalsignals bzw. der Digitalsignale umfaßt. Je höher die
Umsetzungsrate ist, desto breiter wird die Umsetzungsbandbreite.
Wenn die Digitalsignalbandbreite größer als die Hälfte der
Umsetzungsrate ist, kann es zu einer unerwünschten Überlappung zwischen den projizierten
Bildern kommen.
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Wie
in 2B gezeigt, setzt der DAC die Digitalsignale (F1–FN) mit
einer Umsetzungsrate fc um, die die Digitalsignale
von den Frequenzen F1 bis FN in einer Umsetzungsbandbreite gleich
der Hälfte
der Umsetzungsrate umfaßt.
Beim Umsetzen des digitalen Spektrums in analoge Form mit der Umsetzungsrate
fc dreht oder faltet sich die Umsetzungsbandbreite
bzw. das Grundanalogbild 24 periodisch bei Vielfachen der
Hälfte
der Umsetzungsfrequenz fc, um ein gespiegeltes
erstes projiziertes Analogbild 26a, ein dupliziertes zweites
projiziertes Analogbild 26b und ein gespiegeltes drittes
projiziertes Analogbild 26c des Grundbildes 24,
das die Analogsignale (F1–FN) enthält, zu produzieren.
Analogbild kann das Grundanalogsignal bedeuten, das von 0 Hz bis
zur Hälfte
der Umsetzungsrate produziert wird, indem das digitale Spektrum
mit der Umsetzungsrate in analoge Form umgesetzt wird, oder auch
jedes projizierte Duplikat oder gespiegelte Analogbilder des Grundanalogbildes.
Analogsignalbild kann ein Grundanalogsignalbild oder auch die entsprechenden
projizierten Analogsignalbilder des Grundanalogsignalbildes, die
sich aus der Umsetzung eines bestimmten Digitalsignals bzw. bestimmter
Digitalsignale in dem digitalen Signalspektrum in analoge Form ergeben,
bedeuten.
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Durch
Setzen der Umsetzungsrate und/oder der Digitalsignalfrequenzen können die
umgesetzten Digitalsignale an solchen Frequenzen positioniert werden,
so daß,
wenn die Digitalsignale in analoge Form umgesetzt werden, die Analogsignalbilder
in die gewünschten
Frequenzen fallen. Wenn sich das Grundanalogsignalbild bei der gewünschten Übertragungsfrequenz
befindet, kann das Grundanalogsignalbild direkt verstärkt und
mit der gewünschten Übertragungsfrequenz
ohne Frequenzumsetzung im analogen Bereich gesendet werden. Wenn
sich das Grundanalogsignalbild nicht bei der gewünschten Übertragungsfrequenz befindet,
kann der digitale Sender die nachfolgenden Analogsignalbilder verwenden,
die von dem Grundanalogsignalbild projiziert werden, um das gewünschte Analogsignal
zur Übertragung
zu produzieren. Anstelle des Filterns der Analogsignalbilder von
dem Grundanalogsignalbild kann folglich ein projiziertes Analogsignalbild, das
auf eine gewünschte Übertragungsfrequenz
fällt, direkt
verstärkt
und gesendet werden. Das projizierte Analogsignalbild könnte auch
auf eine gewünschte Zwischenfrequenz
(ZF) fallen, die in eine Zwischen- oder letztendlich Übertragungsfrequenz
zur Verstärkung
und Übertragung
frequenzumgesetzt werden kann. Durch Verwendung eines projizierten
Analogsignalbildes mit der gewünschten
Zwischenfrequenz kann die Anzahl der Frequenzumsetzungsstufen verringert
werden. Projizierte Analogsignalbilder bedeuten ein Duplikat oder
Spiegelbild des Grundanalogsignalbildes. Somit muß der digitale
Sender die Analogsignalbilder nicht herausfiltern und auch keine Frequenzumsetzung
im analogen Bereich verwenden, um die Analogsignale in dem entsprechenden Übertragungsband
bzw. in den entsprechenden Übertragungsbändern zu
positionieren.
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Der
digitale Sender ermöglicht
Flexibilität und
effiziente Benutzung der durch die Umsetzungsrate festgelegten verfügbaren Umsetzungsbandbreite.
Wenn zum Beispiel die in analoge Form umgesetzten Digitalsignale
in nicht zusammenhängenden Frequenzbändern übertragen
werden sollen, könnte die
Umsetzungsbandbreite die nicht zusammenhängenden Bänder umfassen, wenn eine ausreichend hohe
Umsetzungsrate verfügbar
ist. Gewünscht
oder nicht, kann der digitale Sender die Digitalsignale in der Umsetzungsbandbreite
an von der relativen Positionierung zwischen den entsprechenden
Analogsignalen bei den Übertragungsfrequenzen
unabhängigen
Positionen positionieren. Zum Beispiel können die Digitalsignale näher beieinander
in der Umsetzungsbandbreite als die entsprechenden Analogsignale
bei ihren Übertragungsfrequenzen
positioniert werden. Nachdem der digitale Sender die Digitalsignale
in analoge Form umgesetzt hat, kann man Analogsignalbilder in verschiedenen
Zonen (oder verschiedenen Vielfachen der Hälfte der Umsetzungsrate) verwenden,
um Analogsignale in den nicht zusammenhängenden Übertragungsbändern zu
produzieren.
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Alternativ
dazu kann ein digitaler Sender in der Lage sein, auf mehreren drahtlosen
Kommunikationsfrequenzen zu kommunizieren, wie zum Beispiel PCS
oder zellular, und/oder mehrere drahtlose Kommunikationsprotokolle
zu verwenden, wie zum Beispiel CDMA, GSM, nordamerikani sches TDMA
oder andere. Abhängig
von der drahtlosen Kommunikationsfrequenz bzw. den drahtlosen Kommunikationsfrequenzen
und/oder dem drahtlosen Kommunikationsprotokoll bzw. den drahtlosen
Kommunikationsprotokollen, die der digitale Sender (Basisstation oder
drahtlose Einheit) verwenden soll, kann folglich die zu verwendende
Umsetzungsrate so gesetzt und/oder die Position des Digitalsignals
bzw. der Digitalsignale so eingestellt werden, daß das resultierende
Analogsignalbild auf die gewünschte Übertragungsfrequenz
bzw. die gewünschten Übertragungsfrequenzen
fällt.
Wenn eine drahtlose Einheit versucht, auf ein drahtloses Kommunikationssystem
zuzugreifen, besitzt darüber
hinaus die drahtlose Einheit möglicherweise
keine Informationen über
die Art der drahtlosen Kommunikationsfrequenz bzw. -frequenzen und/oder
des Protokolls bzw. der Protokolle, die in dem System verwendet
werden, oder das System könnte
mehrere nicht zusammenhängende
Frequenzbänder
und/oder Protokolle verwenden.
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Um
auf das drahtlose Kommunikationssystem zuzugreifen bzw. damit zu
kommunizieren, könnte
die drahtlose Einheit die Digitalsignalfrequenzen und/oder Umsetzungsrate
zum gleichzeitigen Senden von Analogsignalen unter Verwendung verschiedener
Frequenzbänder
und/oder Protokolle setzen. Die drahtlose Einheit könnte eine
Kombination von Frequenzband und Protokoll für Analogsignalübertragungen
auf einmal senden, zum Beispiel durch Ändern der Umsetzungsrate und/oder
Digitalfrequenz(en) für
alle Analogsignalübertragungen,
die mindestens jedem verschiedenen Frequenzband entsprechen. Die
Digitalsignalfrequenz(en) und/oder Umsetzungsraten für die gewünschte Art
analoger Signalübertragung
könnten
vorbestimmt und für
eine einzige Konfiguration von Frequenzband und Protokoll gesetzt,
für mehrere
Konfigurationen von Frequenzband und Protokoll vorbestimmt und gespeichert
und/oder in der drahtlosen Einheit oder in der Basisstation bestimmt
oder berechnet oder aus der drahtlosen Einheit oder dem drahtlosen
Kommunikationssystem abhängig
von der Ausführungsform empfangen
werden. Konfigurationseinstellungen könnten außerdem Verstärkervorspannungs- und/oder
Vorverzerrungseinstellungen umfassen.
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Bei
der Ausführungsform
von 2a empfängt
ein Koppelnetzwerk oder Signalverteilungsnetzwerk 30, wie
zum Beispiel ein Leistungsteiler oder N-Plexer, das gesamte Analogsignalspektrum aus
dem DAC 22 und kombiniert und/oder trennt die Analogsignale
oder Teile davon und liefert die Analogsignale auf Übertragungs-,
Verstärkungs-
oder Kanalzweigen oder -wegen 31a–x auf gewünschte Weise. Zum Beispiel
können
die Wege 31a–x
die Analogsignale für
entsprechende HF-Frequenzbänder
führen,
können
auf verschiedenen Antennen oder Mengen von Antennen zu sendende
Analogsignale führen
und/oder können
Kopien der Analogsignale verschiedener oder zusammenhängender
Frequenzbänder
aufweisen. Abhängig
von der Ausführungsform
kann das Koppelnetzwerk 30 einfach Direktverbindung (en)
von dem DAC 22 zu jedem Filter 32a–x enthalten,
und jedes Filter 32a–x
ist mit einer entsprechenden Antenne 36a–x verbunden.
Wenn der Sender 20 einen einzigen Übertragungszweig 31 aufweist,
enthält
das Koppelnetzwerk 30 eine Verbindung von dem DAC 22 durch
ein Filter 32, einen Verstärker 34, zu einer
Antenne 36. Die Anzahlen der Wege 31a–x, Filter 32a–x, Verstärker 34a–x und Antennen 36a–x können größer oder
gleich eins sein und können
untereinander verschieden und/oder gleich sein.
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In
jedem Fall führt
das Koppelnetzwerk 30 die gewünschten Analogsignale f1 bis
fN zur Verstärkung
und Übertragung
den Wegen 31a–x
zu. Bei der Ausführungsform
von 2a lassen die Bandpaßfilter 32a–32x des
Koppelnetzwerks 30 die Analogsignale mit den gewünschten
Frequenzen f1 bis fN auf dem entsprechenden Weg 31a–x durch,
während
sie alle anderen Signalfrequenzen dämpfen. Die gewünschten
Analogsignale f1 bis fN werden durch Verstärker 34a–x verstärkt und
durch Antennen 36a–x übertragen.
Wie in 2b gezeigt, befinden sich die gewünschten
Frequenzenf1–FN
für die
Analogsignale in verschiedenen Teilen des Analogsignalspektrums.
Zum Beispiel befindet sich das Analogsignal f1 zur Verstärkung und Übertragung
tatsächlich
in einem Teil der Analogsignalbandbreite (F1–FN) in der Umsetzungsbandbreite
oder in dem Grundanalogbild zwischen 0 Hz und 0,5 fc.
Das Analogsignal fN befindet sich in einem Teil des Duplikatbildes 26b des
(n – 1)-Vielfachen
der Umsetzungsrate fc. Nachdem die Analogsignale
mit den gewünschten
Frequenzen (f1–fN)
isoliert wurden, verstärken
die Verstärker 34a–x die Analogsignale
mit den gewünschten
Frequenzen zur Übertragung
durch die Antennen 36a–x.
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Bei
der Ausführungsform
von 2a enthält der
Sender 20 Signalverarbeitungseinheiten (SPUs) 42a–i, die
m digitale Signale oder Ströme
Dl bis Dm empfangen,
wie zum Beispiel Basisband-Digitalinformationssignale. Eine SPU
kann ein einziges Digitalsignal, mehrere Digitalsignale und/oder
ein zusammengesetztes Digitalsignal, das mehrere Digitalsignale
enthält,
empfangen. Bei dieser Ausführungsform
empfängt
jede SPU 42a–i
mindestens ein Digitalsignal. Wenn eine SPU 42a–i ein Digitalsignal empfängt, das
mehrere Digitalsignale umfaßt
(wie zum Beispiel Digital-Basisbandinformationssignale für 10 Sprechverbindungen
mit 8–10
Kilobit pro Sekunde), werden die Digitalsignale zusammenaddiert. Jede
SPU 42a–i
kann das Digitalsignal bzw. die Digitalsignale codieren, Fehlerkorrekturinformationen
zu dem Digitalsignal bzw. den Digitalsignalen hinzufügen, Bitverschachtelung
durchführen
und gleichphasige (I-) und Quadratur- (Q-)Modulation an dem Digitalsignal
bzw. den Digitalsignalen durchführen
und digitale Frequenzumsetzung (aufwärts oder abwärts) durchführen, um
ein digitales Zwischenfrequenz- (ZF-)Signal zu produzieren. Wenn
die Position des Digitalsignals bzw. der Digitalsignale in der Umsetzungsbandbreite
eingestellt werden muß,
kann ein digitaler Frequenzumsetzer zum Beispiel unter Verwendung
eines numerisch gesteuerten Oszillators (NCO) und eines digitalen
Mischers zur Frequenzspektrumpositionierung das Basisbanddigitalsignal bzw.
die Basisbanddigitalsignale oder das digitale ZF-Signal zur ordnungsgemäßen Positionierung
des Digitalsignals bzw. der Digitalsignale in der Umsetzungsbandbreite
für den
DAC dergestalt abstimmen, daß das
resultierende Analogbild am Ausgang des DAC 22 in das gewünschte Frequenzband
fällt.
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Bei
der Ausführungsform
von 2a produziert eine SPU 42a–i ein digitales
I/Q-moduliertes Signal (digitale Zwischenfrequenz (ZF)), das sich
aus der Verarbeitung mindestens eines Digitalsignals ergibt, auf
entsprechenden Bussen 44a–i. Die Busse 44a–i werden
einem Kombinierer 46 zugeführt, wie zum Beispiel einem
FPGA (field programmable gate array), das als Bussummierer wirkt.
Der Kombinierer 46 synchronisiert die Takt- und Datenflanken
der Digitalsignale aus den verschiedenen Bussen 44a–i und summiert
die Digitalsignale auf den Bussen 44a–i auf einen Bus 48.
In einem Beispiel ist jeder Bus 44a–i ein 18-Bit-Bus, der mit
68 Megawörtern
pro Sekunde (Mwps) digitaler Daten arbeitet, wobei ein Wort die
Breite des Busses ist und der Bus 48 ein 14-Bit-Bus ist, der
mit 68 Mwps arbeitet. Wenn fünf SPUs 48a–i vorliegen
und jede SPU 44a–i
bis zu 10 Sprechverbindungen abwickelt, kann der Bus 48 ein Digitalsignal
für bis
zu 50 Sprechverbindungen führen. Der Bus 48 führt das
zusammengesetzte Digitalsignal dem DAC 22 zu, der ein 14-Bit-DAC
sein kann, der mit einer Umsetzungsrate von 68 MHz arbeitet. In diesem
Beispiel führt
das FPGA 46, weil der DAC eine 14-Bit-Einrichtung ist und
jeder Bus 44a–i,
der summiert werden soll, 18 Bit beträgt (einschließlich Vorzeichenbit),
ein Abschneiden der resultierenden Summe der ankommenden Busse 44a–i durch.
Dieses Abschneiden wird gewöhnlich als
Verstärkungseinstellung
bezeichnet.
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Wie
bereits erwähnt,
wird eine Umsetzungsrate für
den DAC 22 so gewählt,
daß die
Gesamtbandbreite der digitalen Informationssignale durch die Umsetzungsbandbreite
gebildet wird, die mindestens die Hälfte der Umsetzungsrate oder
-frequenz beträgt.
Zusätzlich
sollten die verschiedenen Digitalsignale sich nicht überlappende
Teile der Umsetzungsbandbreite einnehmen, die sich ausklappen, um
ein Analogsignalbild bzw. Analogsignalbilder in den gewünschten
Frequenzbändern
für jedes
der entsprechenden Digitalsignale zu produzieren. Die Analogsignalbilder
in den gewünschten
Frequenzbändern
können
zur Erzeugung von Analogsignalen zur Übertragung in HF verwendet
werden.
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3 zeigt
eine Frequenzspektrumanalyse von 0 Hz bis 50 MHz eines zusammengesetzten
Digitalsignals. Wie für
Fachleute ersichtlich ist, kann man den Graphen durch Ausführen einer
Fouriertransformation an dem zusammengesetzten Digitalsignal erhalten.
Das zusammengesetzte Digitalsignal, das selbst als Digitalsignal
bezeichnet werden kann, umfaßt
ein CDMA-Digitalsignal (code division multiple access) 50 mit
einer Mittenfrequenz von 10 MHz und mit etwa 2 MHz Bandbreite und
eine Amplitude von etwa ~10 dBm und ein frequenzmoduliertes (FM-)Digitalsignal 52 mit
einer Mittenfrequenz von 20 MHz mit etwa 7 MHz Bandbreite und einer Amplitude
von –4
dBm. Das zusammengesetzte Digitalsignal wird zur Umsetzung in analoge
Form einem DAC zugeführt.
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4 zeigt
eine Frequenzspektrumanalyse von 0 bis 50 MHz des Ausgangssignals
des DAC, das sich aus dem zusammengesetzten Digitalsignal von 3 mit
einer Umsetzungsrate oder -frequenz fc von
50 MHz des DAC ergibt. Von 0 Hz bis zu einhalb fc,
was als die Umsetzungsbandbreite oder Zone 0 bezeichnet werden kann,
erscheinen die Grundanalogsignalbilder 60 und 62 als
Ergebnis der Digital/Analog-Umsetzung der zusammen gesetzten Digitalsignale 50 und 52 (3).
Folglich entspricht das Grundanalogsignalbild 60 dem CDMA-Digitalsignal 50 von 3,
und das Grundanalogsignalbild 62 entspricht dem FM-Digitalsignal 62 von 3.
Wie gezeigt, bleibt das Analogsignalbild 60 auf einer Mittenfrequenz
von etwa 10 MHz mit einer Bandbreite von etwa 2 MHz, während seine
Amplitude etwa –26
dBm beträgt.
Das Analogsignalbild 62 bleibt auf einer Mittenfrequenz
von etwa 20 MHz mit einer Bandbreite von etwa 7 MHz, während die
Amplitude etwa –22 dBm
beträgt.
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Wie
bereits erwähnt,
faltet sich das Spektrum in der Umsetzungsbandbreite um Intervalle
von ½ der
Umsetzungsrate herum aufwärts,
um projizierte Duplikat- und
Spiegelanalogbilder des Grundbildes zu produzieren. In 4 faltet
sich die Umsetzungsbandbreite oder Zone 0 um etwa 25 MHz (die Hälfte der
Umsetzungsrate), um ein gespiegeltes Analogbild 26a des
Grundanalogbildes 24 von etwa 25 MHz bis 50 MHz zu produzieren,
das als Zone 1 bezeichnet werden kann. In Zone 1 ist das Analogsignalbild 64a das
Spiegelbild des FM-Analogsignalbildes 62. Das
Analogsignalbild 64a besitzt eine Mittenfrequenz von etwa
30 MHz, wobei die Bandbreite bei etwa 7 MHz bleibt, während die
Amplitude etwa –25
dBm beträgt.
Das Analogsignalbild 66a ist das Spiegelbild des CDMA-Analogsignalbildes 60.
Das Analogsignalbild 66a besitzt eine Mittenfrequenz von
40 MHz, wobei die Bandbreite bei etwa 2 MHz bleibt, während die
Amplitude etwa –38
dBm beträgt.
Amplitudendifferenzen zwischen Figuren können sich aus Einstellungsänderungen
an dem Spektrumanalysierer zwischen den Figuren ergeben, wie zum
Beispiel Auflösungsbandbreite,
Videobandbreite (VBW), Sweep-Rate, Spanne und Start/Stopp. Die Einstellungsänderungen
können
sich auf die Auflösung
und Genauigkeit des Spektrumanalysators auswirken.
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5 zeigt
einen Graphen des Frequenzspektrums von 0 bis 100 MHz, wobei der
Spektrumanalysator auf eine höhere
Empfindlichkeit eingestellt ist. Wie bereits erwähnt, werden projizierte Duplikat- und
Spiegelanalogbilder der Umsetzungsbandbreite 24 oder Zone
0 (Grundanalogbild), die das Grundanalogsignalbild bzw. die Grundanalogsignalbilder enthalten
in Frequenzintervallen der Umsetzungsfrequenz wiederholt. In 5 ist
Zone 1 ein gespiegeltes erstes projiziertes Analogbild 26a des
Grundanalogbildes bzw. der Zone 0; Zone 2 ist ein zweites projiziertes
Duplikat-Analogbild 26b des Grundanalogbildes bzw. der
Zone 0; und Zone 3 ist ein gespiegeltes drittes projiziertes Analogbild 26c des
Grundanalogbildes bzw. der Zone 0. Folglich ist das Analogsignalbild 66b in
Zone 2 ein Duplikat des CDMA-Analogsignalbildess 60, und
das Analogsignalbild 64b in Zone 2 ist ein Duplikat des
FM-Analogsignalbildes 62. Das CDMA-Analogsignalbild 66b befindet
sich bei einer Mittenfrequenz von etwa 60 MHz, wobei die Bandbreite
gleich bleibt, und die Amplitude beträgt etwa 15 dB weniger. Das
FM-Analogsignalbild 64b befindet
sich bei einer Mittenfrequenz von etwa 70 MHz, wobei die Bandbreite
gleich bleibt und die Amplitude etwa 12 dB weniger beträgt. In Zone
3 ist das Analogsignalbild 66c in Zone 3 ein Spiegelbild
des CDMA-Analogsignalbildes 60, und das Analogsignalbild 64c in
Zone 3 ist ein Spiegelbild des FM-Analogsignalbildes 62.
Das FM-Analogsignalbild 64c befindet sich bei der Mittenfrequenz
von etwa 80 MHz, wobei die Bandbreite gleich bleibt und die Amplitude etwa
1 dB weniger als das FM-Analogsignalbild 64b in Zone 2
beträgt.
Das CDMA-Analogsignalbild 66c befindet sich bei einer Mittenfrequenz
von etwa 90 MHz, wobei die Bandbreite gleich bleibt und die Amplitude
etwa 4 dB weniger als das CDMA-Analogsignalbild 66b in
Zone 2 beträgt.
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6 ist
ein Graph des Frequenzspektrums von 450 MHz bis 550 MHz, das die
projizierten Analogbilder 26r–u enthält. In 6 ist das
projizierte Analogbild 26r das achtzehnte (18.) projizierte
Bild bzw. Zone 18 des Grundanalogbildes bzw. der Zone 0. Das Analogbild 26r bzw.
Zone 18 ist ein Duplikat des Grundanalogbildes bzw. von Zone 0.
Das CDMA-Analogsignalbild 66r ist ein Duplikat des CDMA-Analogsignalbildes 60 (5),
und das FM-Analogsignalbild 64r ist ein Duplikat des FM-Analogsignalbildes 62 (5).
Das CDMA-Analogsignalbild 66r besitzt
eine Mittenfrequenz von etwa 460 MHz und eine Amplitude, die als
etwa 39 dB unterhalb der Amplitude des CDMA-Analogsignals 60 (5)
gezeigt ist. Das FM-Analogsignalbild 64r besitzt eine Mittenfrequenz
von etwa 470 MHz und eine Amplitude, die als etwa 29 dB weniger
als die Amplitude des FM-Analogsignals 62 (5)
gezeigt ist.
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Das
Analogbild 26c ist das neunzehnte (19.) projizierte Analogbild
bzw. Zone 19 des Grundanalogbildes bzw. der Zone 0. Das Analogbild 26s bzw. Zone
19 ist ein Spiegelbild des Grundanalogbildes bzw. der Zone 0. Das
CDMA-Analogsignalbild 66s ist ein Spiegelbild des CDMA-Analogsignalbildes 60 (5)
und das FM-Analogsignalbild 64s ist ein Spiegelbild des
FM-Analogsignalbildes 62 (5). Das
CDMA-Analogsignalbild 66s besitzt eine Mittenfrequenz von
etwa 490 MHz und eine Amplitude, die etwas kleiner als die Amplitude
des CDMA-Analogsignalbildes 66r gezeigt ist. Das FM-Analogsignalbild 64s besitzt
eine Mittenfrequenz von etwa 480 MHz und eine Amplitude, die als
etwa 1 dB kleiner als die Amplitude des FM-Analogsignalbildes 64r gezeigt
ist.
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Das
projizierte Analogbild 26t ist das zwanzigste (20.) Bild
bzw. Zone 20 des Grundbildes bzw. Zone 0. Das projizierte Analogbild 26t bzw.
Zone 20 ist ein Duplikat des Grundanalogbildes bzw. von Zone 0,
wobei das CDMA-Analogsignalbild 66t ein Duplikat des CDMA-Analogsignalbildes 60 (5) ist
und das FM-Analogsignalbild 64t ein Duplikat des FM-Analogsignals 62 (5)
ist. Das CDMA-Analogsignalbild 66t hat eine Mittenfrequenz
von etwa 510 MHz und eine Amplitude, die als etwa dieselbe wie das
CDMA-Analogsignalbild 66s gezeigt ist. Das FM-Analogsignalbild 64t hat
eine Mittenfrequenz von etwa 520 MHz und eine Amplitude, die als
etwa 3 dB kleiner als die Amplitude des FM-Analogsignalbildes 64s gezeigt
ist.
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Als
letztes ist das projizierte Analogbild 26u das einundzwanzigste
(21.) projizierte Analogbild bzw. Zone 21 des Grundanalogbildes
bzw. von Zone 0. Das Analogbild 26u bzw. die Zone 21 ist
ein Spiegelbild des Grundanalogbildes bzw. von Zone 0. Das CDMA-Analogsignalbild 66u ist
ein Spiegelbild des CDMA-Analogsignalbildes 60 (5),
und das FM-Analogsignalbild 64u ist ein Spiegelbild des FM-Analogsignalbildes 62 (5).
Das CDMA-Analogsignalbild 66u hat
eine Mittenfrequenz von etwa 540 MHz und eine Amplitude, die als
etwas kleiner als die Amplitude des CDMA-Analogsignalbildes 66t gezeigt
ist. Das FM-Analogsignalbild 64u hat eine Mittenfrequenz
von etwa 530 MHz und eine Amplitude, die als etwa dieselbe wie die
Amplitude des FM-Analogsignalbildes 64t gezeigt
ist.
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Wenn
die Frequenz der Analogsignalbilder zunimmt, nehmen die Amplituden
für die
Analogsignalbilder ab, aber man kann mit einem kostengünstigen
Verstärker
und/oder mit kostengünstigen
Verstärkerstufen
in Verbindung mit beliebiger geeigneter Filterung die Analogsignalbilder
verstärken
und dabei das Grundrauschen niedrig halten, wie für Fachleute verständlich ist,
indem zum Beispiel Bandbegrenzungsfilterung verwendet wird, um das
Signal/Rausch-Verhältnis
(SNR) aufrechtzuerhalten. Zusätzlich
kann man Amplitudenentzerrungsfilterung im digitalen oder analogen
Bereich verwenden, um eine etwaige Amplitudenreduktion und/oder
-verzerrung, die durch den DAC an dem Analogsignalbild produziert
wird, zu kompensieren, wie zum Beispiel Filterung als Implementierung
einer Umkehrung einer Funktion sin x/x oder einer anderen Funktion
zur Kompensation eines Effekts des Typs sin x/x oder eines anderen
durch den DAC in die Analogsignalbilder mit den gewünschten
Frequenzen für
die Analogsignalbilder eingeführten
Effekts.
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7 zeigt
einen Graphen des DAC-Ausgangssignals über 700 MHz des Frequenzspektrums von
1 MHz bis 700 MHz. Wie bereits erwähnt, enthält jedes Intervall 70a–n der Umsetzungsrate
oder -frequenz ein Duplikat-Analogbild (das Grundanalogbild selbst
in dem Intervall 70a) sowie ein Spiegelanalogbild des Grundanalogbildes
in Zone 0. Die Analogbilder erscheinen nicht wie in den obigen Beispielen aufgrund
der Begrenzungen der Auflösung
des Spektrumanalysators über
eine solche große
Frequenzspanne hinweg. 7 zeigt, wie die Amplitude der
Analogsignalbilder amplitudenmäßig mit
zunehmender Frequenz abnimmt. In diesem Beispiel nehmen die Analogsignalbilder
von dem Frequenzintervall 70a bis zu dem Frequenzintervall 70n nach
einer Verschlechterung des Typs der Funktion sin x/x oder sinc der
Amplitude der Analogbilder um etwa 30 dB ab.
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Ein
digitaler Sender gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung könnte
somit etwaige Frequenzumsetzungsstufen reduzieren oder beseitigen
und ein Tiefpaßfilter
am Ausgang des DAC entfernen, indem ein Analogsignalbild bzw. Analogsignalbilder
mit den gewünschten
Frequenz en) verwendet wird bzw. werden, um Analogsignale im Basisband,
mit Zwischenfrequenz (ZF) und/oder Hochfrequenz (HF) zur Übertragung
zu produzieren. Außerdem
können
abhängig
von der für
den DAC verwendeten Umsetzungsrate verschiedene Digitalsignale in
sich nicht überlappenden
Teilen der Umsetzungsbandbreite positioniert werden, und die verschiedenen
Analogsignalbilder oder Teile davon in verschiedenen analogen Basisband-,
ZF- und/oder HF-Frequenzsignalen
können
zur Übertragung
der Analogsignale verwendet werden. Zum Beispiel kann man in dem
obigen Beispiel das FM-Analogsignalbild aus einer ersten Zone zum
Senden des FM-Analogsignals in HF verwenden und mit dem CDMA-Analogsignalbild
aus einer zweiten Zone kann man das CDMA-Analogsignalbild per Funk
mit HF senden. Deshalb kann der digitale Sender 20 (2) die verfügbare Umsetzungsbandbreite
in einem einzigen DAC dazu benutzen, die HF-Analogsignale aus verschiedenen
HF-Frequenzbändern
zu produzieren.
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Abhängig von
der Ausführungsform
und aufgrund der Flexibilität
des digitalen Senders gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der Sender auf verschiedene Weisen
implementiert werden, um die potentielle Umsetzungsbandbreite eines der
DAC 22 (2a) zu nutzen. Zum Beispiel
könnten
für einen
B-Band-Dienstanbieter
Digitalsignale zur Kommunikation, die über das Sendeband "B" und B' (880–890 und 891,5–894 MHz)
der zellularen Basisstation gesendet werden sollen, in einem gesamten
14-MHz-Teil (wenn die Beziehung zwischen den Bändern B und B' in HF in den Bändern B
und B' im digitalen
Bereich aufrechterhalten wird) der Umsetzungsbandbreite des DAC 22 so
positioniert werden, daß die
resultierende zellulare Analogsignalbandbreite in Zone 0 auf das
Sendeband der zellularen Basisstation bei 880–894 MHz ausklappt. Digitalsignale
zur Kommunikation über
einen "D-Block" des Sendebands der
PCS-Basisstation (1945–1950 MHz)
könnten
in einem 5-MHz-Teil der Umsetzungsbandbreite positioniert werden,
der sich nicht mit dem zellularen Band überlappt, so daß die resultierende PCS-Analogsignalbandbreite
in Zone 0 auf den D-Block des Sendebands der PCS-Basisstation bei 1945–1950 MHz
ausklappt). In diesem Beispiel könnten
zusätzlich
in dem FM-Hochfrequenzband (88 bis 108 MHz) zu übertragende digitale Signalinformationen
in einem 20-MHz-Teil
der Umsetzungsbandbreite des DAC 22 so positioniert werden,
daß sich
die resultierende FM-Funkanalogsignalbandbreite
in dem FM-Funkband bei 88 bis 108 MHz befindet oder darauf aufklappt.
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In
diesem Beispiel beträgt
die Gesamtbandbreite der HF-Analogsignale
in den verschiedenen Teilen der Umsetzungsbandbreite 39 MHz nach
Hinzufügung
der Bänder
zellular (14 MHz), des D-Blocks für PCS (5 MHz) und des FM-Funks
(20 MHz). Eine Umsetzungsrate für
den DAC 22 wird folglich so benutzt, daß die Umsetzungsbandbreite
ausreicht, um mit der Bandbreite von 39 MHz der HF-Analogsignale zu
arbeiten. Zum Beispiel muß wenigstens
für 39 MHz
Bandbreite die Umsetzungsrate mindestens 78 MHz betragen. Wie für Fachleute
anhand der vorliegenden Offenlegung offensichtlich sein wird, wird
zusätzlich
die Umsetzungsrate für
den DAC 22 so gewählt,
daß die
verschiedenen Frequenzbänder
in den gewünschten
Frequenzbändern
dupliziert werden. Folglich wird die Auswahl der entsprechenden
Umsetzungsrate durch die relative Positionierung der verschiedenen
Frequenzbänder
aus der Umsetzungsbandbreite in die gewünschten Frequenzbänder für die Analogbilder
beeinflußt.
In der Praxis wird eine Umsetzungsrate so gewählt, daß Schutzbänder zwischen den Signalen
der verschiedenen Frequenzbänder
bereitgestellt werden.
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Als
Anschauungsbeispiel zeigt 8 das resultierende
DAC-Ausgangssignal, wenn der DAC eine Umsetzungsrate von 600 MHz
aufweist, mit einer entsprechenden Umsetzungsbandbreite von 300 MHz.
In der Umsetzungsbandbreite kann die FM-Digitalsignalbandbreite
bei 88 bis 108 MHz, die PCS-D-Block-Digitalbandbreite bei 145–150 MHz und
die Zellular-B-Band-Digitalbandbreite bei 280–294 MHz positioniert werden.
Der DAC setzt das digitale Spektrum in analoge Form um, so daß ein Grundbild 80 in
der Umsetzungsbandbreite mit Grundanalogsignalbild 82 bei
88 bis 108 MHz (FM), ein Grundanalogsignalbild 84 bei 145–150 MHz (PCS-D-Block) und ein Grundanalogsignalbild 86 bei 280–294 MHz
entsteht. Die Umsetzungsbandbreite klappt in Intervallen von der
Hälfte
der Umsetzungsrate um sich selbst herum, um Analogbilder oder Zonen 88a–g zu produzieren.
Das Grund-FM-Analogsignalbild 82 befindet sich auf der
entsprechenden Frequenz zur Übertragung.
Folglich kann der digitale Sender das Grund-FM-Analogsignalbild 82 für die Übertragung
per Funk bei 88 bis 108 MHz verwenden. In den ungeradzahligen Zonen 88a,c,e und
g werden Spiegelbilder der Zone 0 (80) erzeugt, während in
den geradzahligen Zonen 88b,d und f Duplikatbilder der
Zone 0 erzeugt werden. Folglich enthält in den Zonen 88a–g das Ausgangssignal
des DAC FM-Analogsignalbilder 90a–g, die
in diesem Beispiel nicht benutzt werden. Das Spiegeln/Entspiegeln
von Signalbandbreite kann ohne weiteres zum Beispiel durch Umwechseln
von gleichphasigen (I-) und Quadratur- (Q-)Komponenten vor oder während der
Umsetzung in den digitalen Bereich durchgeführt werden, dergestalt, daß die gespiegelten
Analogsignalbilder zur Übertragung
die gewünschte
spektrale Beziehung aufweisen. Die gewünschte spektrale Beziehung
für gespiegelte
Analogsignalbilder läßt sich durch
Manipulieren des Digitalsignals bzw. der Digitalsignale erreichen,
so wie es für
Fachleute verständlich
ist, dergestalt, daß die
resultierenden gespiegelten Analogsignalbilder zur Übertragung
die gewünschte
spektrale Position aufweisen (z.B. entspiegelt). Alternativ dazu
könnte
der Empfänger
die gespiegelten Analogsignalbilder empfangen und das Entspiegeln
oder Klappen des Spektrums durchführen, um die gewünschten
Analogsignalbilder zu erreichen.
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Da
das Grundanalogsignalbild 82 bei der Übertragungsfrequenz von 88
bis 108 MHz liegt, kann der digitale Sender das Grund-FM-Analogsignalbild
bei 88 bis 108 MHz zur Verstärkung
und Übertragung
verwenden. Das Zellular-B-Band-Analogsignalbild 94b fällt auf
die Übertragungsfrequenz
von 880 bis 894 MHz für
das zellulare B-Band und das Analogsignalbild 94b kann
verstärkt
und in das zellulare B-Band gesendet werden. Das PCS-D-Block-Analogsignalbild 92f fällt auf
die Übertragungsfrequenz
von 1945–1950
MHz für
den PCS-D-Block,
und das Analogsignalbild 92f kann verstärkt und in den PCS-D-Block
gesendet werden.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf die Ausführungsform von 2a und
das Beispiel von 8 wird das Ausgangssignal des
DAC 22 durch das Koppelnetzwerk 30 empfangen,
in dem ein Bandpaßfilter 32a dem
FM-Rundfunkband
von 88 bis 108 MHz entsprechen könnte.
Folglich läßt das Filter 32a die
Frequenzen zwischen 88 und 108 MHz auf den Weg 31a durch,
während
es andere Frequenzen dämpft.
Das FM-Analogsignalbild 82 auf dem Weg 32a wird
durch den Verstärker 34a verstärkt und
von der Antenne 36a gesendet. Das Bandpaßfilter 32b könnte der
Zellular-B-Band-Frequenz oder einem Teil davon entsprechen und Frequenzen
zwischen 880–894
MHz auf den Weg 31b durchlassen, während andere Frequenzen gedämpft werden.
Das Zellular-B-Band-Analogsignalbild 94b auf dem Weg 31b wird
durch den Verstärker 34b verstärkt und
von der Antenne 36b gesendet. Als letztes könnte das
Bandpaßfilter 32x dem
PCS-D-Block von Frequenzen oder einem Teil davon entsprechen und
würde Frequenzen
zwischen 1945–1950
MHz auf den Weg 31y durchlassen, während andere Frequenzen gedämpft werden.
Das PCS-D-Block-Analogsignalbild 92f auf dem
Weg 31y wird durch den Verstärker 34y verstärkt und
von der Antenne 36z gesendet.
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Folglich
wird bei dieser Ausführungsform durch
den Sender gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung eine Frequenzumsetzungsstufe (Mischer/LO-Kombination)
auf beliebigen der Wege 31a–x (2a) unnötig. Ein
Sender ohne Mischer/LO-Kombination hat neben der Kostenreduktion
viele Vorteile. Zum Beispiel wird ohne einen festen Empfangsoszillator
bzw. ohne feste Empfangsoszillatoren (LO) in den Frequenzumsetzungsstufen
der Gleichstromverbrauch sowie die Kosten und Größe verringert. Filteranforderungen
in der ZF können
verringert und/oder beseitigt werden, wie auch Filteranforderungen
für die
Entfernung von LO-Strahlung.
Da kein Mischer erforderlich ist, werden störende Mischerprodukte sowie
Intermodulationsverzerrungen, die durch den Mischer erzeugt werden,
entfernt, so daß sich
der störfreie
Dynamikumfang und die Abschirmanforderungen verbessern. Außerdem werden
durch den Mischer eingeführte
Verluste entfernt, wodurch die erforderliche Kanalverstärkung verringert
und die Verstärkungslinearität verbessert
wird.
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Durch
ordnungsgemäßes Auswählen/Setzen
der Umsetzungsrate für
den DAC 22 kann der Sender gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung die Ausnutzung der potentiellen, durch den DAC 22 bereitgestellten
Umsetzungsbandbreite zum Senden von HF-Analogsignalen in verschiedenen Frequenzbändern, die
durch große
Frequenzdifferenzen getrennt sind, vergrößern. In dem obigen Beispiel
wurden das gesamte FM-Funkspektrum, das B-Band für das zellulare Spektrum und
der D-Block für
das PCS-Spektrum im digitalen Bereich innerhalb der Umsetzungsbandbreite
von 300 MHz positioniert und unter Verwendung eines einzigen DAC
mit einer Umsetzungsrate von 600 MHz in analoge Form umgesetzt.
Bei der Umsetzung der Digitalsignale in der Umsetzungsbandbreite
in analoge Signale produziert der DAC ein Grundanalogbild der umgesetzten
Digitalsignale in der Umsetzungsbandbreite sowie Duplikat- und Spiegelbilder
des Grundbildes, die zur Erzeugung von Analogsignalen mit entsprechenden Übertragungsfrequenzen
verwendet werden können. Bei
anderen Ausführungsformen
kann man verschiedene Umsetzungsraten verwenden, um die Umsetzungsbandbreite
zu erhöhen
oder zu verkleinern, um zum Beispiel zusätzliche Bandbreite oder Schutzbänder zwischen
den Signalen der verschiedenen Frequenzbänder bereitzustellen.
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Folglich
kann der Sender gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung Signale aus Systemen senden, die verschiedene,
dieselben oder keine mehrfachen Zugangstechniken verwenden, die
dieselben oder verschiedene Modulationstechniken verwenden und/oder
die verschiedene oder zusammenhängende
Frequenzbänder
oder Schemata verwenden, und zwar in einem einzigen DAC-Umsetzer ohne
Frequenzumsetzung in das HF- oder Sendefrequenzband.
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Die
Analogsignale können
als breitbandig, Breitband- und/oder
Schmalband charakterisiert werden. Alternative Ausführungsformen
könnten
Frequenzumsetzung des Analogsignalbildes bzw. der Analogsignalbilder
aufweisen. Folglich könnte
sich ein Analogsignalbild bei einer Zwischenfrequenz befinden, die
Frequenzumsetzung erfordert. Zum Beispiel könnte ein Analogsignalspiegel-
oder Duplikatbild frequenzmäßig in Hoch-
oder Übertragungsfrequenz
umgesetzt werden, um eine Frequenzumsetzungsstufe zu reduzieren
oder zu beseitigen oder um die Positionierung der Analogsignalbilder
in Hoch- oder Übertragungsfrequenz
feinabzustimmen.
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Zusätzlich zu
der oben beschriebenen Ausführungsform
sind alternative Konfigurationen der Senderarchitektur gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung möglich,
die Komponenten weglassen und/oder hinzufügen und/oder Varianten oder Teile
der beschriebenen Senderarchitektur verwenden. Zum Beispiel kann
ein AM-Rundfunkhochfrequenzband
(550–1600
kHz) zu dem kombinierten oder zusammengesetzten Digitalsignal hinzugefügt werden
und der DAC 22 kann die Digitalsignale in dem AM-Hochfrequenzband
umsetzen. Das AM-Hochfrequenzband
befände
sich dann im Kilohertzbereich der Umsetzungsbandbreite. Folglich könnte der
Sender gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung Analogsignalbilder aus dem Umsetzungsprozeß dazu verwenden,
gleichzeitig Signale aus verschiedenen Quellen zu senden, wie zum Beispiel
den zellularen oder PCS-Netzwerken, AM- und/oder FM-Rundfunkstationen,
Satellitensystemen oder anderen Systemen auf der Basis anderer physischer
Medien zur Übertragung.
Wie für
Durchschnittsfachleute verständlich
ist, sollten die verschiedenen Komponenten, aus denen die Senderarchitektur
besteht, sowie ihre jeweiligen Betriebsparameter und -eigenschaften
ordnungsgemäß abgestimmt
werden, um den ordnungsgemäßen Betrieb bereitzustellen.
Zum Beispiel kann man mit einer Ausführungsform des Sendersystems
Signale gemäß Systemen
senden, die verschiedene Protokolle und HF-Frequenzen verwenden,
wie zum Beispiel ein nordamerikanisches TDMA-System, ein GSM-System
(Global System for Mobile Communication), ein CDMA-System (code
division multiple access), FDMA-Systeme (frequency division multiple access),
FM-Rundfunk und/oder AM-Rundfunk.
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Außerdem wurden
die Ausführungsformen des
Senders gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung als mehrere verschiedene Analogsignalbilder
zum Senden von Analogsignalen in nicht zusammenhängenden Frequenzbändern verwendend
beschrieben. Der digitale Sender gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung kann eine Umsetzungsrate oder Digitalsignalfrequenz(en)
benutzen, die zum Beispiel dynamisch, periodisch, beim Abonnement,
am Einsatzort oder während
der Herstellung gesteuert gesetzt werden, um Analogsignalbilder
zur Übertragung
von Analogsignalen in einem bestimmten Frequenzband und/oder unter
Verwendung einer bestimmten Mehrfachzugriffstechnik, wie zum Beispiel
CDMA im Zellular-B-Band, zu produzieren. Folglich kann dieselbe
Hardware für
digitale Sender verwendet werden, die Analogsignale mit verschiedenen
Frequenzen senden und/oder verschiedene Mehrfachzugriffstechniken
oder -protokolle benutzen. Die gewünschten Übertragungsfrequenzen können bei
der Herstellung gesetzt werden oder periodisch, dynamisch oder nach
Anweisung oder Steuerung durch Setzen und/oder Verwendung verschiedener
Umsetzungsraten und/oder Digitalsignalfrequenz(en) verändert werden.
Die gewünschte
Protokoll- oder Mehrfachzugriffstechnik kann über gespeicherte oder heruntergeladene
Software und/oder Senderumkonfiguration bereitgestellt werden, zum Beispiel
unter Verwendung programmierbarer Logikbausteine und dergleichen,
abhängig
von der Ausführungsform,
so wie es für
Fachleute ersichtlich wäre.
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In
dem obigen Beispiel wurden das Frequenzband bzw. die Frequenzbänder für die Übertragung
mit Basisstations- Sendefrequenzen
assoziiert, aber die Senderarchitektur gemäß den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung kann auch in drahtlosen Einheiten verwendet werden, wie
zum Beispiel Mobileinheiten, die Informationen in verschiedenen
Frequenzbändern
senden, zum Beispiel unter Verwendung desselben und/oder verschiedener
Mehrfachzugriffssysteme auf PCS- und/oder Zellularfrequenzen senden,
um zu versuchen, Zugang zu einem oder mehreren drahtlosen Kommunikationssystemen zu
erhalten. Nachdem er Zugang zu einem oder mehreren der drahtlosen
Kommunikationssysteme erhält, könnte der
digitale Sender Übertragungen
in einem oder mehreren der drahtlosen Kommunikationssysteme über das
entsprechende Frequenzband bzw. die entsprechenden Frequenzbänder fortsetzen.
Abhängig
von der verfügbaren
Abdeckung oder den verfügbaren
Fähigkeiten
der drahtlosen Einheit könnte folglich
eine drahtlose Einheit oder eine drahtlose Basisstation dynamisch,
periodisch, während
des Betriebs oder bei der Herstellung oder Installation die Umsetzungsrate
und/oder die Frequenz (en) des Digitalsignals bzw. der Digitalsignale
einstellen, um das Analogsignalbild bzw. die Analogsignalbilder
zur Übertragung
in dem gewünschten
Band bzw. den gewünschten
Bändern
ordnungsgemäß zu positionieren.
Dies exemplifiziert die vergrößerte Flexibilität dieser
Senderarchitektur, die veränderliche
und/oder verschiedene Betriebsfrequenz (en) bereitstellen kann,
weil sie keine Analogfrequenzumsetzung auf Sendewegen erfordert,
die im allgemeinen nach der Herstellung und/oder Installation festliegen.
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Außerdem wurde
das Sendersystem unter Verwendung bestimmter Konfigurationen verschiedener
Komponenten beschrieben, obwohl es sich versteht, daß das Sendersystem
und Teile davon in anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, softwaregesteuerten
Verarbeitungsschaltkreisen, Firmware, programmierbaren Logikbausteinen, Hardware-
oder anderen Anordnungen diskreter Komponenten implementiert werden
können,
wie für Durchschnittsfachleute
anhand der vorliegenden Offenlegung offensichtlich sein wird. Obwohl
die beispielhafte Ausführungsform
mit konkreten Schaltkreisen gezeigt ist, kann die Senderarchitektur
verschiedene Komponenten verwenden, die zusammen im Vergleich zu
den gezeigten Schaltkreisen ähnliche Funktionen
ausführen.
Das Beschriebene ist lediglich eine Veranschaulichung der Anwendung
der Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Fachleute werden ohne
weiteres erkennen, daß diese
und verschiedene andere Modifikationen, Anordnungen und Verfahren
an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne
strikt den hier dargestellten und beschriebenen Anwendungsbeispielen
zu folgen und ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen.