DE69117259T2

DE69117259T2 - Mobiles Funktelefon

Info

Publication number: DE69117259T2
Application number: DE69117259T
Authority: DE
Inventors: Robert Owen Bristow; Philip Edwin Cornforth; Hilary Jane Cross
Original assignee: Orbitel Mobile Communications Ltd
Current assignee: Ericsson OMC Ltd
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: US5276918A; GB9025007D0; EP0486181A2; EP0486181A3; JPH04269045A; AU8707491A; EP0486181B1; SE9200890D0; DE69117259D1; SE9200890L; AU642551B2; JP3048076B2; SE469103B; GB2251768B; GB9123226D0; GB2251768A

Description

Diese Erfindung betrifft mobile Funktelefone. Die Erfindung ist, obgleich nicht ausschließlich, von besonderer Bedeutung für mobile Funktelefone zur Verwendung in dem Paneuropäischen zellularen Funknetz, allgemein als GSM- (Groupe Speciale Mobile) System bezeichnet.
Mobile Funktelefone müssen den sich widersprechenden Forderungen nach kompakter Größe, langer Batterielebensdauer und hoher Senderleistung gerecht werden. Um die GSM-Spezifikationen zu erfüllen, müssen sich mobile Funktelefone außerdem in eine Anzahl spezifizierter Kategorien einpassen. Diese Kategorien verbinden das Senderleistungsvermögen mit der Dynamikleistung des Empfängers, und jede Erhöhung der Leistung des Senders wird daher die Spezifizierung der Leistung des Empfängers verändern.
Die Hersteller von mobilen Funktelefonen zur Verwendung In dem GSM- System können eine Reihe von Erzeugnissen herstellen, die die Anforderungen von mobilen Funktelefonen zur Verwendung in dem GSM-System erfüllen. Bei einem Extrem kann das Telefon die Form eines tragbaren Gerätes annehmen, das so klein und leicht wie möglich konstruiert ist, was notwendigerweise auf Kosten der Senderleistung und der Empfängerleistung geht. Bei dem anderen Extrem kann das Telefon in einem Fahrzeug angebracht sein, wobei das Telefon die Fahrzeugbatterie oder eine größe unabhängige NiCd-Batterie benutzt, um eine hohe Senderausgangsleistung zu erbringen. Das Ergebnis ist somit ein größeres Gerät, das weniger tragbar ist. Um die Vorteile dieser beiden Extreme zu erlangen, kann das tragbare Gerät an eine Leistungs-Nachverstärker genannte Einheit angeschlossen werden, die z.B. im Kofferraum eines Fahrzeugs angebracht ist. Diese ermöglicht dann dem tragbaren Gerät, die Leistung eines in einem Fahrzeug installierten Telefons zu haben, wenn das tragbare Gerät mit der Nachverstärkereinheit verbunden wird. Es ist jedoch erforderlich, die Auswirkung der Nachverstärkereinheit auf den Empfänger in dem tragbaren Gerät zu kennen, um in der Lage zu sein, die Größe des empfangenen Signals genau zu messen. Bei bekannten mobilen Funktelefonen, wie z.B. in den Europäischen Patentanmeldungen EP-A-338834 und EP-A-310318 gezeigt, werden Signale mit der endgültigen Signalfrequenz zwischen dem in dem tragbaren Gerät enthaltenen Tansceiver und dem Leistungs-Nachverstärker geführt. Die Hauptunbekannte bei der Vorhersage der Auswirkung der Nachverstärkereinheit auf den Empfänger in dem tragbaren Gerät sind daher die Länge und folglich die Verluste in dem Verbindungskabel zwischen dem tragbaren Gerät und dem Nachverstärker, über das Hochfrequenzsigale mit der Trägerfrequenz übertragen werden.
EP-A-310318 zeigt in Kombination die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 der vorliegenden Anmeldung.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mobiles Funktelefon zur Verfügung zu stellen, das eine mobile Einheit und eine Nachverstärkereinheit enthält, bei dem die obigen Nachteile minimiert werden.
Erfindungsgemäß wird ein mobiles Funktelefon zur Verfügung gestellt, das eine tragbare Einheit und eine Nachverstärkereinhelt enthält, wobei die tragbare Einheit und die Nachverstärkerelnheit jeweils Signale empfangen und senden, eine Einrichtung, die in der tragbaren Einheit aus durch die tragbare Einheit empfangenen Signalen Zwischenfrequenzsignale erzeugt, wobei das Telefon dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Einrichtung enthält, die in der Nachverstärkereinheit aus durch die Nachverstärkereinheit empfangenen Signalen Zwischenfrequenzsignale erzeugt, sowie eine Einrichtung, die es der tragbaren Einheit ermöglicht, die durch die Nachverstärkereinheit erzeugten Zwischenfrequenzsignale zu empfangen.
Bei einem erfindungsgemäßen mobilen Funktelefon werden daher Signale zwischen der Nachverstärkereinheit und der tragbaren Einheit bei den Zwischenfrequenzen übertragen, was zu minimalen Verlusten in dem Kabel führt, das die zwei Einheiten verbindet.
Die tragbare Einheit umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung, die Signale erzeugt, die von der Nachverstärkereinheit benutzt werden können, um Zwischenfrequenzsignale zu erzeugen.
Das mobile Funktelefon umfaßt vorzugsweise eine Zwischenfrequenzsignal-Verarbeitungseinrichtung und eine Umschalteinrichtung, die es der Zwischenfrequenzsignal-Verarbeitungseinrichtung ermöglicht, Zwischenfrequenzen zu verarbeiten, die von Signalen hergeleitet werden, die entweder durch die tragbare Einheit oder die Nachverstärkereinheit empfangen werden. Bei einem erfindungsgemäßen mobilen Funktelefon wird daher die Duplizierung von Schaltkreisen in der Nachverstärkereinheit und der tragbaren Einheit minimiert, was zu einer Einsparung bei der Größe und den Kosten des Telefons führt.
Eine Ausführung eines erfindungsgemäßen mobilen Funktelefons wird nun, nur auf dem Wege eines Beispiels, mit Verweis aus die begleitende Zeichnung beschrieben, die ein Blockschaltbild des Telefons ist.
Auf die Zeichnung verweisend ist das zu beschreibende mobile Funktelefon zur Verwendung in dem GSM-Systen bestimmt. Das Telefon umfaßt eine mit 1 bezeichnete tragbare Einheit und eine mit 3 bezeichnete Nachverstärkereinheit, die sich z.B. im Kofferrraum eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) befindet. Die tragbare Einheit 1 ist so ausgelegt, daß sie unabhängig arbeiten kann, enthält aber Komponenten, die im großen und ganzen eine geringere Leistungsfähigkeit aufweisen als diejenigen, die in der Nachverstärkereinheit 3 enthalten sind. Sowohl die tragbare Einheit 1 als auch die Nachverstärkereinheit 3 enthalten jeweilige Antennen 5, 7. Die tragbare Einheit 1 und die Nachverstärkereinheit 3 enthalten ferner beide eine Kombinatoreinrichtung 9, 11, die auf durch die jeweilige Antenne 5, 7 empfangene Signale ansprechen und bestimmt sind, die Verwendung einer einzelnen Antenne 5 oder 7 sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Signalen zu erlauben. Die Kombinatoreinnichtung 9 oder 11 ist in einer Weise ausgeführt, die einer in der Technik der mobilen Funktelefone erfahrenen Person bekannt sein wird, z.B. als eine Kombination aus Filtern oder Schalterelementen.
Die Ausgänge der Kombinatoreinrichtung 9, 11 sind mit jeweiligen Mischern 13 oder 15 verbunden, wobei ein Filter (nicht gezeigt), wenn erforderlich, in den jeweiligen Signalwegen zwischen der Kombinatoreinrichtung 9 oder 11 und dem Mischer 13 oder 15 enthalten ist. Der in der handgehaltenen Einheit enthaltene Mischer 13 ist ausgewählt, die Anforderungen an geringen Stromverbrauch, Kosten und Größe zu erfüllen. Der in der Nachverstärkereinheit 3 enthaltene Mischer 15 andererseits ist ein hochwertiger Mischer, der die in der GSM-Spezifikation spezifizierte hohe Leistung liefert, wenn ein Sender mit hoher Leistung benutzt wird.
Bei der tragbaren Einheit 1 empfängt der Mischer 13 einen Eingang von einer Signalerzeugungseinrichtung 17, die einen Lokaloszillator und eine Hochfrequenz- (HF) Trägererzeugungseinrichtung umfaßt. Der Ausgang des Mischers 13 ist über einen Umschalter 19 mit der als Einheit 21 bezeichneten Zwischenfrequenz- (ZF) Verarbeitungsschaltung verbunden, die Kanalselektions- und Demodulationsfunktionen umfaßt und den Rest des Empfängersignalweges darstellt, der alle weiteren Verarbeitungen der durch die Antennen 5, 7 empfangenen Signale durchführt. Ein dritter Anschluß des Schalters 19 ist mit einem Reaktanzkombinator 23 verbunden, der ein einfaches induktives und kapazitives Netzwerk umfaßt, wobei der Reaktanzkombinator 23 über ein Koaxialkabel 25 mit einem entsprechenden Reaktanzkombinator 27 in der Nachverstärkereinheit 3 verbunden ist, wobei der Kombinator 27 über zwei Anschlüsse des Mischers 15 geschaltet ist.
Das Koaxialkabel 25 ermöglicht auch die übertragung der durch den Lokaloszillator in der Signalerzeugungseinrichtung 17 erzeugten Signale zu der Nachverstärkereinheit 3. Dies ermöglicht der Nachverstärkereinheit 3, ihre eigenen ZF-Signale aus durch die Antenne 1 empfangenen HF-Signalen zu erzeugen.
Beide Einheiten 1, 3 enthalten jeweilige Leistungsverstärker 29, 31. Der in der tragbaren Einheit 1 enthaltene Leistungsverstärker 29 ist ausgelegt, um typischerweise 3 Watt Trägersignalleistung in Impulsen wie in der GSM-Spezifikation spezifiziert zu erzeugen, wobei die Impulserzeugung in der tragbaren Einheit gesteuert wird. Der in der Nachverstärkereinheit 3 enthaltene Leistungsverstärker 31 ist ein Hochleistungsverstärker mit einer veränderbaren Leistungsregelung, wobei der Verstärker 31 imstande ist, 12 Watt Trägersignalleistung in Impulsen wie in der GSM-Spezifikation spezifiziert zu erzeugen, wobei die Erzeugung dieser Impulse und der Leistungspegel des Leistungsverstärkers 31 mittels einer herkömmlichen Datenverbindung in der tragbaren Einheit 1 gesteuert werden. Der Verstärker 31 enthält Bandpaß und Oberwellenfilter, um Nebenwellensignale zu entfernen.
Beim Betrieb des Telefons erzeugen daher die Mischer 13, 15 aus den durch die Antennen 5, 7 empfangenen HF-Signalen jeweilige ZF-Signale. Die tragbare Einheit 1 verarbeitet dann, abhängig von der Stellung des Schalters 19, entweder ihre eigenen ZF-Signale oder die von der Nachverstärkereinheit 3 erzeugten ZF-Signale, wobei die Signale über das Kabel 25 miteinander in Verbindung stehen. Da in dem GSM-System gleichzeitiges Senden und Empfangen nicht erforderlich sind, kann die Signalerzeugungseinrichtung 17 benutzt werden, um sowohl ein HF-Signal zur Verwendung als ein gesendetes Trägersignal, wenn die Antennen 5, 7 in einem Sendemodus zu verwenden sind, als auch ein Lokaloszillatorsignal zu erzeugen, wenn die Antennen 5, 7 in einem Empfangsmodus zu verwenden sind.
Das Leistungsregelsystem für den Leistungsvertärker 31 in der Nachverstärkereinheit 31 ist ausgelegt, um relativ große Änderungen im Signalpegel der von der Signalerzeugungseinrichtung 17 erzeugten HF- Trägersignale zu tolerieren. Die Auswirkungen des Frequenzgangs und der Kabelverluste werden daher minimiert, wenn das Telefon in einer Sendebetriebsart benutzt wird. Da das Verstärkungsprofil der Nachverstärkereinheit 3 einen relativ hohen Pegel bis zu der tragbaren Einheit 1 beibehalten wird, wenn die Nachverstärkereinheit 3 in einem Empfängermodus arbeitet, und die ZF-Verarbeitungseinrichtung Innerhalb der tragbaren Einheit 1 die ganze erforderliche Kanalfilterung enthält, wird außerdem das auf dem Kabel 25 aufgenommene Rauschen minimiert werden, wenn das Telefon in einem Empfängermodus verwendet wird.
Es wird einleuchten, daß, weil die von der tragbaren Einheit 1 und der Nachverstärkereinheit 3 erzeugten Zwischenfrequenzen eine Dekade oder mehr von der HF-Frequenz entfernt sind, HF- und ZF-Signale unter Verwendung von nur einem einzigen induktiven Element und einem einzigen kapazitiven Element in jedem Kombinator 23, 27 summiert werden können. Die Qualität der Bauteile in den Kombinatoren 23, 27 ist nicht kritisch, und es nicht erforderlich, die Werte der Bauteile eng zu definieren. Während solche einfachen induktiven und kapazitiven Netzwerke eine angemessene Leistung aufweisen, kann die Leistung mit Hilfe von Deltanetzwerken verbessert werden, bei denen jeweilige Widerstandselemente über die Spule und den Kondensator in jedem der Kombinatoren 23, 27 geschaltet werden. Eine einfache Drahtverbindung kann benutzt werden, um die Nachverstärkereinheit 3 und die tragbare Einheit 1 zu verbinden, wobei die Nachverstärkereinheit 3 die Leistung der tragbaren Einheit 1 in die einer mobilen Einheit höherer Leistung umwandelt. Dies ermöglicht sowohl eine verbesserte Empfängerleistung als auch eine verbesserte Senderausgangsleistung und entspricht den GSM-Forderungen für ein mobiles Telefon sowohl in der tragbaren Einheit als auch in der Nachverstärkereinheit Die tragbare Einheit kann z.B. so ausgelegt sein, daß sie der GSM-Forderung Klasse 4 entspricht, wenn die Einheit 1 unabhängig verwendet wird, während, wenn sie über das Kabel 25 mit der Nachverstärkereinheit verbunden wird, sie der GSM-Klasse 1 entspricht. Die Duplizierung von Funktionen in der Nachverstärkereinheit 3 und der tragbaren Einheit 1 wird minimiert, und somit gibt es eine Kosteneinsparung. Man wird einsehen, daß gewöhnlich ein begrenzender Faktor bei der Empfängerleistung der Eingangsmischer ist, der benutzt wird, um das HF-Trägersignal in eine Zwischenfrequenz umzuwandeln. Die Bereitstellung eines hochwertigen Mischers in der Nachverstärkereinheit 3 erhöht daher in hohem Maße die Leistung des Telefons.
Man wird ebenfalls einsehen, daß das Telefon nur ein HF-Kabel 25 benötigt, um die Nachverstärkereinheit 3 mit der tragbaren Einheit 1 zu verbinden. Veränderliche Längen des Kabels 25 sind zulässig, ohne einen Abgleich der in den Einheiten 1, 3 enthaltenen Schaltungen zu erfordern. Da Signale, die aus den durch die Antennen 5, 7 empfangenen Signalen gewonnen werden, zwischen den Einheiten 3, 7 bei Zwischenfrequenzen übertragen werden, werden minimale Verluste innerhalb des Kabels 25 erfahren. Außerdem werden in dem Kabel 25 niedrige Signalpegel verwendet, was die Gefahr von Störungen verringert. Eine Bandpaßfilterung auf jeder Seite des Kabels 25 wird das Aufnehmen von Störungen reduzieren. Das Koaxialkabel 25 kann kann ferner sowohl zur Gieichstromübertragung als auch zur Übertragung von Signalen bei HF oder ZF benutzt werden. Die Nachverstärkereinheit 3 kann somit benutzt werden, um der tragbaren Einheit 1 Strom zuzuführen, um z.B. Batterien (nicht gezeigt) in der tragbaren Einheit 1 aufzuladen.
Man wird einsehen, daß, während die HF-Träger- und Lokaloszillator- Signalerzeugungseinrichtung in der tragbaren Einheit 1 enthalten gezeigt wird, diese alternativ oder zusätzlich in der Nachverstärkereinheit 3 enthalten sein kann.

Claims

1. Mobiles Funktelefon, das eine tragbare Einheit (1) und eine Verstärkereinheit (3) enthält, wobei die tragbare Einheit (1) und die Verstärkereinheit (3) jeweils Signale empfangen und senden, eine Einrichtung (17), die in der tragbaren Einheit (1) aus durch die tragbare Einheit (1) empfangenen Signalen Zwischenfrequenzsignale erzeugt, wobei das Telefon dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine Einrichtung (15, 17) enthält, die in der Verstärkereinheit (3) aus durch die Verstärkereinheit (3) empfangenen Signalen Zwischenfrequenzsignale erzeugt, sowie eine Einrichtung (25), die es der tragbaren Einheit (1) ermöglicht, die durch die verstärkereinheit (3) erzeugten Zwischenfrequenzsignale zu empfangen.

2. Mobiles Funktelefon nach Anspruch 1, wobei die tragbare Einheit (1) eine Einrichtung enthält, die Signale erzeugt, die durch die Verstärkereinheit (3) genutzt werden können, um Zwischenfrequenzsignale zu erzeugen.

3. Mobiles Funktelefon nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl die tragbare Einheit (1) als auch die Verstärkereinheit (3) entsprechende Reaktanzkombinatoreinrichtungen (23, 27) enthalten, die Signale von der anderen Einheit (1 oder 3) empfangen.

4. Mobiles Funktelefon nach Anspruch 3, wobei jeder Reaktanzkombinator (23 oder 27) aus einem einzelnen kapazitiven und einem einzelnen induktiven Element besteht.

5. Mobiles Funktelefon nach einem der vorangehenden Ansprüche, das eine Zwischenfrequenzsignal-verarbeitungseinrichtung (21) sowie eine Umschalteinrichtung (19) enthält, die es der Zwischenfrequenzsignal-Verarbeitungseinrichtung (21) ermöglicht, Zwischenfrequenzen zu verarbeiten, die aus Signalen hergeleitet werden, die entweder durch die tragbare Einheit (1) oder die Verstärkereinheit (3) empfangen werden.

6. Mobiles Funktelefon nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verstärkereinheit (3) einen Leistungsverstärker (31) enthält, der Signale zum Senden durch die Verstärkereinheit (3) erzeugt, wobei der Leistungspegel des Leistungsverstärkers (31) mit Signalen gesteuert werden kann, die durch die tragbare Einheit (1) erzeugt werden.

7. Funktelefon nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (25), die es der tragbaren Einheit (1) ermöglicht, die von der Verstärkereinheit (3) erzeugten Zwischenfrequenzsignale zu empfangen, auch Gleichstrom von der Verstärkereinheit (3) zu der tragbaren Einheit (1) überträgt.

8. Mobiles Funktelefon nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (15, 17), die Zwischenfrequenzsignale in der Verstärkereinheit (3) erzeugt, einen Mischer (15) enthält, der eine höhere Spezifikation aufweist als der Mischer (13), der in die tragbare Einheit (1) integriert ist.