DE69326931T2

DE69326931T2 - Verstärkungsregelungssystem

Info

Publication number: DE69326931T2
Application number: DE69326931T
Authority: DE
Inventors: Jaako Hulkko; Jorma Matero; Toivo Vilmi
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1992-09-23
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2013-09-01
Also published as: JPH06197037A; FI924265A; ES2141136T3; AU4623893A; AU660844B2; CA2105027A1; EE03326B1; ATE186428T1; US5551067A; FI93159B; FI924265A0; FI93159C; EP0589574B1; DE69326931D1; EP0589574A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verstärkersteuerungssystem und ein Verfahren zum Betreiben desselben.
Insbesondere betrifft das vorliegende Verfahren ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren für einen mit einem Funktelefon verbundenen externen Hochfrequenzverstärker.
Die Strahlungsleistung einer Antenne für ein Funktelefon, allgemein ein Empfängertelefon, kann auf in der Technik bekannte Weise dadurch erhöht werden, dass zwischen dem Telefon und der Antenne ein Hochfrequenz-Leistungsverstärker, ein sogenannter "Booster" oder "Boosterverstärker" angeordnet wird. In der Praxis muss auch die Verstärkung für die Empfängerrichtung innerhalb des Boosters angeordnet sein. Der Booster erhöht die Strahlungsleistung der Antenne durch Erhöhen des Eingangsstroms derselben, so dass die Strahlungsleistung proportional zum Quadrat der Spannung zunimmt. Aus Kostengründen erfolgten Bemühungen, das Design des Boosters so einfach wie möglich zu machen, z. B. dadurch, dass nur die unverzichtbaren Leistungsverstärker in ihm angeordnet werden.
Ein Boosterverstärker könnte, im Prinzip, mit einem digitalen Funktelefon, vorzugsweise einem digitalen TDMA-Funktelefon auf eine Weise verbunden werden, die derjenigen ähnlich ist, wie sie bei Analogtelefonen verwenden wird, jedoch wäre in der Praxis eine derartige Realisierung sehr kompliziert und teuer. Bei digitalen TDMA-Funktelefonen werden Übertragungsvorgänge in Signalbündeln ausgeführt, wobei ein zu übertragendes Signal aus aufeinanderfolgenden Impulsen besteht. Der Anstieg und der Abfall eines Übertragungsimpulses sollte nicht stufenförmig sein, sondern der Anstieg und der Abfall desselben sollten so gesteuert werden, dass sich das Übertragungsspektrum nicht zu stark aufweitet. Um die Anstiegs- und Abfallzeiten so kurz wie möglich zu halten, wurde häufig der cos²-Signalverlauf als zweckdienliche ansteigende und abklingende Impulsform angesehen. Es wird darüber hinaus erwartet, dass die zeitliche Lage des Übertragungsimpulses unabhängig vom Leistungspegel des Senders ist. Durch eine Leistungssteuerung wird der Interferenzpegels des Netzwerks verringert und der Leistungs pegel des Telefons wird herabgesetzt, wobei die Steuerung auf Messungen beruht, wie sie von der Basisstation z. B. im GSM(Global System Mobile)- System vorgenommen werden. Der Steuerungsbereich in diesem System beträgt 30 dB, und er besteht aus 16 Leistungspegeln innerhalb des Bereichs von +43 dBm bis +13 dBm.
Unten wird ein Funktelefon im GSM-System als Beispiel verwendet, jedoch ist die Beschreibung auch für andere digitale Systeme anwendbar, bei denen die Form des Impulsanstiegs und -abfalls cos² oder entsprechend ist. Der Sender eines in der Technik bekannten digitalen Funktelefons umfasst einen spannungsgesteuerten HF-Leistungsverstärker, der durch einen Steuerungsverstärker entsprechend der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers und der Steuerungslogik gesteuert wird. Ein typisches Blockdiagramm eines GSM-Funktelefonsenders ist in Fig. 1 dargestellt. Die rechteckigen Eingangsimpulse Pin werden dort nach Wunsch verstärkt und, hinsichtlich ihres Anstiegs und Abfalls, in die cos²-Form umgewandelt, um in einem mehrstufigen Leistungsverstärker 1 Leistungsausgangsimpulse Pout zu erzeugen. Die Ausgangsleistung wird mittels eines Richtkopplers 2 und eines Spannungssensors 3, der eine mit der Leistung vergleichbare Spannung V&sub1; liefert, gemessen. Diese Spannung wird einem Steuerungsverstärker 4 zugeführt, der ein Operationsverstärker sein kann, und ein Steuerungsimpuls TXC von einem D/A-Wandler gelangt in den zweiten Eingang des Steuerungsverstärkers. Mittels des Steuerungsimpulses werden die Amplitude eines Sendeimpulses Pout auf gewünschter Leistung und die Signalverläufe der ansteigenden und abfallenden Flanken gebildet. Wenn die Spannung V&sub1; höher als die Spannung TXC ist, ist die Ausgangsspannung des Leistungsverstärkers 4 verringert, was zur ausgewählten Ausgangsleistung führt. So erfolgen Bemühungen, den Sendeimpuls in der Regelungsschleife 1, 2, 3, 5 in derselben Form wie der des Steuerungsimpulses zu halten.
Die finnische Patentanmeldung FI-896266 (entsprechend dem US-Patent Nr. 5,101,175 und der EP-Patentanmeldung EP-A-434 294) offenbart ein Leistungssteuerungsverfahren auf Grundlage zweier Steuerungssignale für ein digitales Funktelefon, bei welchem Verfahren ein Rechteckimpuls mit der Steuerungsspannung V2 (Fig. 1) eines Leistungsverstärkers aufsummiert wird, wobei dieser Impuls im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt wie der in den Steuerungsverstärker 4 eintretende Steuerungsimpuls beginnt und endet. Beim bevorzugtesten Ausführungsbeispiel wird der Rechteckimpuls ausgeschaltet, wenn die Steuerungsschaltung des Leistungsverstärkers 1 zu arbeiten beginnt. In dieser Anmeldung besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, dass bei einem Rechteckimpuls der Wert der Steuerungsspannung V2 des Leistungsverstärkers 1 zu Beginn des Steuerungsimpulses TXC schnell bis nahe an den Schwellenpegel ansteigt, bei dem der Leistungsverstärker 1 zu arbeiten beginnt. Hierbei wird die Steuerungsschaltung 5 so aktiviert, dass sie arbeitet, sobald Leistung vom Leistungverstärker 1 übertragen wird. In diesem Fall wird keine wesentliche Verzögerung erzeugt, und ein Anstieg der Ausgangsleistung Pout ähnelt auch nicht einem Anfangsschritt zu Anfang des Impulses. Dies ist ein Verfahren, bei dem eine gute cos²-Form eines Sendeimpulses Pout des Leistungsverstärkers 1 unmittelbar zu Beginn des Impulses sowie ein Nachfahren des TXC-Steuerungsimpulses beinahe ohne Verzögerung erzielt werden können. Das hier eingeführte Verfahren ist für die erforderlichen Leistungspegel von Nutzen.
Bei Designs der in der Technik bekannten Art wird die Ablaufinformation, auf deren Grundlage entweder die Empfangs- oder Sendeleistung verstärkt wird, aus einem eintreffenden HF-Signal erzeugt. Wenn ein HF-Signal in den Booster eintritt, muss er schnell reagieren, um den Leistungspegel anzuheben, wie oben ausgeführt. Jedoch können gemäß der finnischen Patentanmeldung FI-896266 eine gute cos²-Form des Sendeimpulses Pout unmittelbar zu Beginn eines Impulses und ein Nachfahren eines THX-Steuerimpulses beinahe ohne Verzögerungen erzielt werden, wobei sich das Übertragungsspektrum dennoch in gewissem Ausmaß aufweitet.
Bei Funktelefonsystemen auf TDMA-Basis besteht ein wesentliches Problem beim Realisieren eines gesonderten Hochfrequenz-Datenverstärkers (nachfolgend als HF-Booster bezeichnet) darin, wie der HF-Booster dazu aktiviert werden kann, in voller Synchronisation mit dem Funktelefon zu arbeiten, wenn das Design einfach, zuverlässig, billig und auf einfache Weise für eine Anzahl verschiedener Funktelefonsysteme, wie DAMPS, JDC und GSM, anwendbar sein soll.
Das Dokument EP-310,318 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer zusätzlichen Einheit, die extern an ein Funktelefon angeschlossen ist. Die zusätzliche Einheit verfügt über einen Booster, der Signale verstärkt, wie sie über eine Antenne gesendet und empfangen werden. Der Booster wird durch eine in der zusätzlichen Einheit enthaltene Steuerungsschaltung gesteuert.
Das Dokument EP 574,189, das nur zu den Zwecken des Artikels 54(3) relevant ist, offenbart eine Vorrichtung bei der, beim Fehlen eines Boosters, der Leistungsverstärker des Funktelefons durch einen Satz von Steuerungssigna len gesteuert wird.
Gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung ist folgendes geschaffen: ein Verfahren zum Steuern eines externen Hochfrequenz(HF)-Boosters, der mit einem Funktelefon verbunden ist, wobei ein durch eine Antenne empfangenes HF-Signal an einen Empfängerzweig des Boosters zur Verstärkung durch eine Verstärkereinrichtung geliefert wird und ein zu sendendes Signal von einem Leistungsverstärker des Funktelefons über einen Leistungsverstärker des Boosters an die Antenne geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverstärker des Boosters durch mindestens ein Steuerungssignal ein- oder ausgeschaltet wird, das gesondert vom zu sendenden Signal so an den Boosterverstärker übertragen wird, dass
i) beim Einschalten der Spannung als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons erhöht wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Boosters erhöht wird, und
ii) wenn die Spannung abgeschaltet wird, als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers im Booster verringert wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons verringert wird.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist folgendes geschaffen: ein System mit einem mit einem externen Hochfrequenz(HF)-Booster verbundenen Funktelefon, wobei der Booster einen Empfängerzweig mit einer Verstärkereinrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb das von einer Antenne empfangene HF-Signal verstärkt, und mit einem Senderzweig mit einem Leistungsverstärker mit solcher Ausbildung, dass im Gebrauch ein durch die Antenne zu sendendes HF-Signal verstärkt wird, wobei das Funktelefon einen Leistungsverstärker zum Liefern eines vorverstärkten Signals an den Leistungsverstärker des Boosters aufweist, gekennzeichnet durch mindestens zwei Verbindungen zwischen dem Funktelefon und dem Booster, wobei eine erste der Verbindungen so ausgebildet ist, dass sie im Gebrauch das Steuerungssignal vom Funktelefon an den Booster überträgt, um den Leistungsverstärker im Booster so ein- und auszuschalten, dass
i) beim Einschalten der Spannung als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons erhöht wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Boosters erhöht wird, und
ii) wenn die Spannung abgeschaltet wird, als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers im Booster verringert wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons verringert wird, und wobei eine zweite der Verbindungen so ausgebildet ist, dass sie im Gebrauch das vorverstärkte Signal vom Leistungsverstärker des Funktelefons an den Leistungsverstärker des Boosters überträgt.
Ein Vorteil der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Boosteranordnung zur Verwendung sowohl bei kontinuierlich übertragenden Funktelefonsystemen, wie NMT, als auch bei Funktelefonsystemen, die in Signalbündeln übertragen, z. B. in allen auf TDMA beruhenden Systemen wie GSM.
Ein anderer Vorteil besteht ferner im Bereitstellen einer Boosteranordnung, bei der in den Daten in Signalbündeln übertragenden Systemen der Booster rechtzeitig mit Daten zum Zeitpunkt der Übertragung versorgt wird, wodurch die Leistung des Boosters rechtzeitig und gesteuert erhöht werden kann, so dass die vom Booster erzeugte Ausgangsleistung ausreichend Zeit zum Einschwingen vor dem Übertragungsbeginn hat, wodurch das Übertragungsspektrum nicht aufweiten kann bzw., wenn keine Zusatzleistung mehr benötigt wird, der Booster auf gesteuerte Weise und ausreichend langsam ausgetastet wird, wobei, nachdem das Signal den Booster verlassen hat, der Verstärker des Telefons schnell abgeschaltet werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Einführung einer Boosteranordnung, bei der die Empfängerverstärkung als Funktion der Frequenz und des Verstärkungssteuerungssignals (Steuerungsspannung) eines Hochfrequenzverstärkers im Empfangszweig, und die Sendeverstärkung als Funktion der Frequenz, der Temperatur, der Betriebsspannung und des Leistungspegels gemessen werden. Wie es durch die Erfindung angegeben ist, kann ein HF-Booster geschaffen werden, der einfach entsprechend ein und demselben Konzept in verschiedenen Funktelefonsystemen auf TDMA-Basis arbeitet. In Doppelmodusnetzwerken und analogen Netzwerken kann ein Booster so aktiviert werden, dass er auch bei kontinuierlicher Übertragung (innerhalb der Nicht-TDMA- Betriebsklasse) arbeitet.
Der Leistungsverstärker des Sendezweigs des Boosters wird auf Grundlage mindestens eines Steuerungssignals ein- und ausschaltend gesteuert, das Daten zum Start- und Endzeitpunkt des Sendevorgangs enthält, mit Eingabe gesondert von einem durch das Funktelefon zu sendenden Signal, gesondert vom Hochfrequenzverstärker und in Funktionsverbindung mit diesem. Außerdem wird die Verstärkung des Empfängerverstärkers auf Grundlage eines Steuerungssignals gesteuert, das getrennt von einem zu empfangenden Signal eingegeben wird und Daten zum Start- und Endzeitpunkt des Empfangs wie auch zum Verstärkungswert enthält. Daten zum Leistungspegel, auf den der Sender des Hochfrequenzverstärkers eingestellt werden soll, werden an den Booster, d. h. den Hochfrequenzverstärker, geliefert, und vom Hochfrequenzverstärker werden Daten zur Verstärkung des Empfängerverstärkers als Funktion der Frequenz und des Verstärkungssteuerungssignals des Verstärkers auf der Empfängerseite zum Funktelefon geliefert, und diese Daten laufen über ein und denselben Bus zwischen dem Funktelefon und dem Booster. Im Booster wird die Verstärkung des Senders auch als Funktion der Frequenz, der Temperatur, der Betriebsspannung und des Leistungspegels gemessen, und es wird die Verstärkung des Leistungsverstärkers auf der Sendeseite eingestellt, wobei Änderungen dieser Faktoren berücksichtigt werden.
Nun wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Prinzipblockdiagramm eines Senders eines Funktelefons gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen HF-Boosters;
Fig. 3 veranschaulicht Blockdiagramme des HF-Boosters von Fig. 2 und dessen Steuerung (z. B. ein Funktelefon) sowie die Verbindungen dazwischen; und
Fig. 4 veranschaulicht ein zeitbezogenes Diagramm zwischen dem HF-Booster von Fig. 2 und seiner Steuerung.
Oben ist ein grobes Blockdiagramm eines bekannten Senders, das in der Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben. Nachfolgend wird die Erfindung unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 beschrieben. Der in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße HF-Booster umfasst die folgenden Komponenten. Einen Hochleistungsverstärker 1, zwei Duplexfilter 6, 7, eine Leistungssteuerungsschaltung 5 für den Leistungsverstärker 1, eine Einrichtung 2, 3 zur Leistungsmessung, Installation und Rückkopplung mittels eines A/D-Wandlers 8 und eines D/A-Wandlers 9, einen Hochfrequenzverstärker 10 eines Empfängers, in dem die Verstärkung eingestellt werden kann, einen Betriebsspannung-VB-Mess- und Datenspeicherteil mit A/D-Wandlern 11, einen Temperaturmess- und Datenspeicherteil 12 mit A/D-Wandlern 13, einen nichtzeitkritischen Boostersteuerungs- und Messdatenbus MBUS, zeitkritische Boostersteuerungsbusse BENA1, BENA2 und AGC1, eine Boostersteuerungseinheit 14, die typischerweise eine Kombination aus einem Mikroprozessor und einer ziemlich schnellen Steuerungslogik ist, einen Taktsignalgenerator 15 und einen Schalter 17 zum Ausschalten der Betriebsspannung des Leistungsverstärkers.
So zeigt Fig. 2 eine große Anzahl von Blöcken, die auf dem Gebiet bekannter Verstärkerdesigns, wie dem in Fig. 1 dargestellten, bereits bekannt sind. Diese Blöcke sind ein Leistungsverstärker 1, ein Richtkoppler 2, ein Leistungssensor 3 und eine Leistungssteuerungsschaltung 5 des Leistungsverstärkers sowie ein D/A-Wandler 9 zum Erzeugen des TCX-Steuerungsimpulses. Die Booster sind im Allgemeinen auch mit einem Hochfrequenzverstärker 10 für den Empfänger sowie Duplexfiltern 6, 7, die zweiteilige Bandpassfilter sind, versehen.
Ein empfangenes Signal tritt von einer Antenne in das Duplexfilter 7 ein, von dem das Signal durch den Empfängerverstärker 10 zu einem zweiten Duplexfilter 6 läuft, von dem es zu einem Funktelefon (Fig. 3) transportiert wird. Während des Sendens läuft das Signal entsprechend der Funktelefonverbindung SIG über eine Dämpfungseinrichtung 16, den Verstärker 1 und den Richtkoppler 2 des Senders durch das Duplexfilter 6 zum Duplexfilter 7, von wo das Signal zur Antenne läuft. Die obigen Tatsachen sind für sich bekannt und dem Fachmann klar, und sie können, was bestimmte Merkmale betrifft, auf verschiedene Arten realisiert werden.
Anstelle des Duplexfilter 6 in Zusammenhang mit dem Funktelefonverbinder SIG kann bei einem System auf TDMA-Basis nur ein Schalter dazu verwendet werden, den Verbinder entweder mit der Senderseite des Boosters oder der Empfängerseite abhängig von vorbestimmten Sende- und Empfangszeitpunkten zu verbinden.
Bei kontinuierlich sendenden Systemen können zwei gesonderte Verbinder zu einem Funktelefon anstelle eines Duplexfilters 6 verwendet werden, wobei einer der Verbinder den Empfänger des Funktelefons mit dem Empfängerzweig des Boosters verbindet, während der andere Verbinder den Sender des Funktelefons mit dem Sendezweig des Boosters verbindet. Daher betrifft die Erfindung nicht das Verstärkerdesign des Boosters als solches, sondern eine Steuerung, ein Steuerungsverfahren und ein Steuerungssystem für einen solchen.
Die Blöcke umfassen, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, einen Steuerungsblock 14 und die auf dieser Seite dargestellten A/D-Wandler 8, 11, 13 sowie eine Temperaturmesseinheit 12 und einen Taktsignalgenerator 15. Außerdem sind die sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 1 dargestellten Boostersteuerungsleitungen AGC1, BENA1, BENA2 und MBUS Merkmale der Erfindung. Der erfindungsgemäße Hochfrequenzverstärker, wie der in Fig. 2 dargestellte, kann als Einheit gesondert vom Funktelefon, jedoch mit diesem verbindbar, d. h. als gesonderte Hochfrequenz-Verstärkereinheit (worauf sich die Erfindung bezieht) realisiert sein. Das Telefon ist mit eigenen Verstärkern im Empfänger und im Sender versehen. Der Booster wird verwendet, wenn zusätzliche Leistung benötigt wird. Im Allgemeinen ist eine Boosterinstallation in einer Fahrzeugumgebung vorhanden.
Fig. 3 zeigt detaillierter den Anschluss des Boosters an das Funktelefon. Ein Funktelefon ist mit einem Block 20 mit einer Steuerungslogik, digitalen Komponenten zum Verarbeiten von Signalen sowie Audioteilen mit einem Empfänger RX, einem Sender TX und einem vor dem Antennenanschluss liegenden Duplexfilter 21 versehen. Der Empfänger RX und der Sender TX können ein Sender und ein Empfänger eines bekannten Funktelefons sein. Der Booster wird mit dem Funktelefon, nämlich dem Antennenanschluss (SIG) desselben verbunden, von wo das während des Sendevorgangs zu verstärkende HF-Signal für den Booster empfangen wird bzw. beim Empfang vom Booster ein verstärktes HF-Signal empfangen wird. Der Booster ist ferner mit den Steuerungsbussen AGC1, BENA1, BENA2 und MBUS zwischen dem Funktelefon und dem Booster verbunden. Entlang den Bussen. Das Funktelefon versorgt den Booster mit durch den Steuerungsblock 20 gesteuerten Steuerungssignalen, mit jeweiligem Empfang von Information vom Boostersteuerungsblock 14. Sowohl das Funktelefon als auch der Booster sind mit Spannungsversorgungsschaltungen versehen, die mit einem Akkumulator, einer Batterie oder einer externen Spannungsversorgungseinheit verbunden sein können.
Der HF-Booster wird durch eine externe Steuerungseinrichtung wie ein Funktelefon, vorzugsweise ein von Hand tragbares, gesteuert, die den Booster mit den Steuerungssignalen AGC1, BENA1, BENA2 und MBUS versorgt. Der Steuerungsvorgang wird unten unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 beschrieben. MBUS ist ein Bus für mehrere Verwendungszwecke, auf dem zeitunkritische Steuerungsdaten von z. B. 9.600 Baud, die von einem Funktelefon zu einem HF-Booster übertragen werden, und Mess- und Kalibrierdaten vom HF- Booster zum Funktelefon laufen. Der Bus wird auch bei der Erzeugung verwendet, um von einer externen Messeinrichtung zum Booster Daten zu übertragen, wie sie beim Berechnen der Boosterkalibrierdaten erforderlich sind.
Die in einem Bus MBUS zu übertragenden Steuerungsdaten sind die folgenden:
- Daten darüber, ob der Booster zur Nutzung aktiviert ist oder nicht, und
- der Leistungspegel des Boostersenders;
und die obigen Mess- und Kalibrierdaten sind die folgenden:
- Verstärkung der RX-Kette (Empfangskette) des Boosters als Funktion der Frequenz und des Verstärkungssteuerungssignals (Steuerungsspannung) des HF- Verstärkers 10,
- Verstärkung der TX-Kette (Sendekette) des Boosters als Funktion der Frequenz, der Temperatur, der Betriebsspannung und des Leistungspegels (diese Daten werden nicht vom Booster an das Funktelefon übertragen.
Die Kalibrierungsdaten können im Booster gespeichert werden, z. B. im Speicher im Steuerungsblock 14 (z. B. einem EEPROM), und die Messdaten können, nach der Messung, im Booster gespeichert werden. Wenn vom Funktelefon eine Meldung zum Einstellen der Leistung zum Booster gelangt, schlägt dieser aus dem Speicher eine Korrekturspannung nach, die den nichtidealen Bezug zur Messung und den Kalibrierdaten, entsprechend dem vorgegebenen Leistungspegel, berücksichtigt, und er steuert mittels der Leistungssteuerungsschaltung 5 die Leistung des Senders.
BENA1 und BENA2 sind zeitkritische Steuerungssignale vom Funktelefon zum HF-Booster, und sie werden entsprechend dem in Fig. 4 dargestellten zeitbezogenen Diagramm mit dem Start- und Endpunkt des im Funktelefon zu übertragenden Rahmens synchronisiert. Ein gesondertes Steuerungssignal BENA reicht aus, bei der Erfindung den Sendevorgang des Boosters zu steuern. Jedoch ist es bevorzugt, den Betrieb im Fall möglicher Wechselwirkungen durch ein anderes Signal BENA klarzustellen.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wechseln die logischen Zustände der Signale BENA unmittelbar vor dem Sendevorgang. Es ist selbst nicht von großer Bedeutung, ob ihre Zustände vor dem Senden und die davorliegende Zeitdauer geändert werden, jedoch besteht der wesentliche Punkt darin, dass sie Information zum Start des Sendevorgangs enthalten. Der Booster wird jeweils vor dem Beenden eines Sendevorgangs mit Hilfe eines Signals BENA mit Information über das Ende des Übertragungsvorgangs versorgt, wodurch die Spannung vom Booster weggenommen werden kann.
In Fig. 4 sind die Steuerungssignale BENA1 und BENA2 in entgegengesetzten Phasen dargestellt. Es ist bevorzugt, dass sie entgegengesetzte Zustände einnehmen, da in einer Richtung eine mögliche Wechselwirkung auftreten kann, weswegen keine Aktivierung zum Beeinflussen der beiden Signale BENA1, BENA2 erfolgt, da sie sich in entgegengesetzten Zuständen befinden. Sie können sich auch im selben Zustand befinden. Das Zeitsteuersignal BENA beachtet alle Faktoren, die die Länge, den Start- und den Endzeitpunkt des Sendevorgangs beeinflussen. Als Abweichung von bekannten Designs wird so von einem eingehenden HF-Signal keine Zeitsteuerinformation geliefert, sondern von einem Steuerungsblock, wie es durch die Erfindung angegeben wird, vorzugsweise von einem Funktelefon, und zwar in Form zeitkritischer Steuerungssignale BENA1, BENA2. Wenn das Telefon über einen Sendestartzeitpunkt informiert wurde, wird als erstes der Ausgangsspannungspegel des HF- Signals des Telefons (SENDEEMPFÄNGER) angehoben (d. h. das Zeitintervall SCHUTZ), währenddem die Ausgangsleistung des Boosters (BOOSTER) unter einem vorgegebenen Pegel, z. B. unter -60 dBm bleiben muss, d. h. dass dann, wenn sich der HF-Booster in Betrieb befindet, als erstes der Sender TX des Funktelefons startet, woraufhin der Sender des HF-Boosters startet.
Die Leistungen des Telefon- und des Boosterverstärkers müssen zu verschiedenen Zeitpunkten erhöht werden, um keine gegenseitige Wechselwirkung zu verursachen. Das Telefon informiert den Booster mit einem Signal BENA, wie oben beschrieben, über den Sendestart, und wenn im Telefon ein gleichmäßiges HF-Signal erzeugt ist, wird die Leistung des Boosters (Hochlaufzeitintervall) so erhöht, dass sie gleichmäßig ist, wenn der tatsächliche Sendevorgang startet (Modulationszeitintervall). Nachdem der Sendevorgang vorüber ist, informiert das Telefon den Booster hierüber mit Hilfe eines Signals BENA, wodurch die Leistung des Boosters im Verlauf eines vorgegebenen Zeitintervalls verringert wird, woraufhin die Leistung des Verstärkers des Funktelefons verringert wird, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
Wenn sich der HF-Booster in Gebrauch befindet, wird das Funktelefon in den Sendemodus eines "verlängerten Rahmens" versetzt, wodurch zwischen dem hochlaufenden und dem herunterlaufenden Teil des Senderahmens des Funktelefons und dem tatsächlichen Datenteil (Hochlaufzeitintervall und Herunterlaufzeitintervall) eine bestimmte Menge vorgegebener Daten (z. B. eine Nullsymbolabfolge) hinzugefügt wird, wobei der HF-Booster in dieser Zeit selbst eine Hochlauf- und Herunterlauffunktion bewerkstelligt. Außerdem wird der Senderahmen des Funktelefons durch eine erste hinzugefügte Datenfolge beschleunigt (die Zahlen in Fig. 4 sind beispielhaft, nicht bindend; sie können in einem DAMPS-Erzeugnis verwendet werden). Wenn sich der HF-Booster in Gebrauch befindet, wird der Sender eines Funktelefons für den Verlauf des Sendevorgangs unabhängig vom durch einen HF-Booster benötigten Sendeleistungspegel auf einen vorgegebenen, fest vorbestimmten Leistungspegel gesetzt.
Die im Senderahmen synchronisierten Signale BENA starten den schnellen Zähler im HF-Booster (im Steuerungsblock 14) und schalten ihn ab, wobei dieser Zähler den Start und das Ende des Sendevorgangs des HF-Boosters genau definiert und auslöst. Der Zähler wird durch einen Taktsignalgenerator 15 getaktet, der mit ausreichender Stabilität zum Zählen eines genauen Sendezeitpunkts versehen ist. Derselbe Taktsignalgenerator 15 wird typischerweise zum Steuern der Synchronlogik 14 und des Betriebs des HF-Boosters verwendet. Da das Leistungsanstiegs-Zeitintervall beim Sendevorgang sehr kurz im Vergleich zur Sendezeit ist, ist der zu erzeugende absolute Zeitfehler extrem klein. Daher ist das für den Taktsignalgenerator erforderliche relative und absolute Stabilitätserfordernis klein. Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, ist der Booster mit einem Schalter 17 zwischen der Betriebsspannung VB und dem Leistungsverstärker 1 im Sendezweig versehen, so dass dann, wenn an den Booster ein Steuerungsbefehl zum Verringern der Leistung geliefert wurde, wenn eine Wechselwirkung in ihm vorliegt, wegen der die Leistung nicht verringert werden kann, kann die Betriebsspannung VB durch den Schalter 17 abgeschaltet werden, und auf diese Weise kann die Spannung vom Booster weggenommen werden. Eine mögliche Lösung zum Ausschalten des Boosters, d. h. um den Booster in einen nicht aktiven Zustand zu versetzen, besteht darin, seinen Betriebspunkt in die Klasse C einzustellen. Da der Leistungsverstärker 1 mehrere im Dienst befindliche Verstärker enthalten kann, ist es nicht erforderlich, alle Verstärker auszuschalten, so dass gut nur einige der bedienend angeschlossenen Verstärker in einen nicht aktiven Zustand versetzt werden können.
Das Signal AGC1 ist ein zeitkritisches Steuerungssignal von einem Funktelefon an einen HF-Booster 10 eines Empfängers, das mit dem Startzeitpunkt eines in einem Funktelefon zu empfangenden Rahmens synchronisiert ist. Mit dem Signal AGC1 wird die Verstärkung des HF-Verstärkers 10 des Empfängers gesteuert, wobei eine derartige Abhängigkeit vom Pegel des Antennensignals besteht, dass die dynamischen Erfordernisse des Funktelefonempfängers minimiert werden können. Die Verwendung eines Signals AGC1 ist nicht unverzichtbar.
Was hinsichtlich des Betriebs eines HF-Boosters wesentlich ist, ist, dass die Kalibrierdaten der Empfangs- und Sendekette (wie oben angegeben) gemessen und im HF-Booster gespeichert werden. Z. B. werden, wenn ein Booster mit einem Funktelefon verbunden ist, bei der Erzeugung RX-Kalibrierdaten automatisch an das Funktelefon übertragen, wodurch es möglich ist, die tatsäch liche Signalstärke zu berechnen. Das Funktelefon wird auch dazu aktiviert, den Booster, falls erforderlich, aufzufordern, für eine Messung und Kalibrierinformation zu sorgen. Mit Hilfe der Sendekalibrierdaten wird der HF- Booster selbst dazu in die Lage versetzt, die Verstärkung des sendeseitigen Verstärkers zu berechnen und einzustellen, so dass die Ausgangsleistung des Boosters bei den normalen Ausgangspegeln desselben (+43 dBm bis +13 dBM bei GSM) korrekt ist, d. h., dass die Kalibrier- und Messdaten beim Einstellen der Verstärkungen der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 1 berücksichtigt werden.
Beim Berechnen der Empfangs- und Sendekalibrierdaten verwendet der Booster einer Temperatursensor 12 und einen Steuerungsblock 14. Durch eine Temperaturmessung können Änderungen der Verstärkung, die möglicherweise temperaturbedingt sind, kompensiert werden. Ein vor dem Antennenanschluss liegendes Duplexfilter 7 verringert häufig die Leistung um z. B. 1 dB. Durch Kompensation kann dies vorab berücksichtigt werden, wobei die Verstärkung (beim Senden) so gesteuert wird, dass eine etwas höhere Leistung an den Duplexer 7 geliefert wird, um für die gewünschte Leistung in der Antenne zu sorgen. Außerdem verwendet der Booster, wenn er die Kalibrierwerte der Sendeleistung berechnet, die Betriebsspannungs-Messdaten. Auf Grundlage der Empfangskalibrierdaten und der eigenen Feldstärkedaten kann das Funktelefon die tatsächlichen Antennenfeldstärke berechnen, wenn sich der Booster in Betrieb befindet.
Die Verstärkung und die Dynamik der hochfrequenten Eingangsseite eines Funktelefons wird innerhalb des Funktelefons so gesteuert, dass dann, wenn sich der Booster in Betrieb befindet, die eingangsseitige Verstärkung verringert wird und die Dynamik so erhöht wird, dass die Gesamtheit aus dem Booster und dem Funktelefon den Erfordernissen betreffend die Dynamik und die Empfindlichkeit genügt, wie sie für diese Gesamtheit vorgegeben sind. Wenn der Booster verwendet wird, wird die Betriebsspannung des Telefons typischerweise durch z. B. eine Fahrzeugbatterie geliefert, weswegen der Energieverbrauch der Gesamtheit nicht minimiert werden muss. Wenn sich der Booster nicht in Gebrauch befindet, wird die Verstärkung des Telefonverstärkers erhöht und die Dynamik wird so eingestellt, dass die durch das Funktelefon gebildete Einheit den dafür eingestellten Dynamik- und Empfindlichkeitserfordernissen genügt und darüber hinaus der Energieverbrauch des Funktelefons minimiert werden kann und die Lebensdauer maximiert werden kann, wenn das Telefon so gebraucht wird, dass es von Hand getragen wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist deutlich, da unter Verwendung ein- und desselben Konzepts ein HF-Booster eines Funktelefons für mehrere TDMA-Basislösungen und auch für sogenannte Doppelmodus-Funktelefonnetze realisiert werden kann. Der HF-Booster ist ferner von Vorteil, da er eine einfache Struktur aufweist. Der oben beschriebene HF-Booster ist auch zur Verwendung wie bei Funktelefonsystemen mit kontinuierlicher Übertragung (auf FDMA- Basis), wie AMPS, NMT, TACS, NETZ-C und Netzen mit verteiltem Spektrum, geeignet. In derartigen Fällen wird der Booster während des Sendevorgangs immer eingeschaltet gehalten, und nicht nur innerhalb vorbestimmter Zeitintervalle, wie bei auf TDMA beruhenden Systemen. Der erfindungsgemäße Booster ist jedoch für Systeme vom TDMA-Typ am bevorzugtesten.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines externen Hochfrequenz(HF)-Boosters, der mit einem Funktelefon verbunden ist, wobei ein durch eine Antenne empfangenes HF-Signal an einen Empfängerzweig des Boosters zur Verstärkung durch eine Verstärkereinrichtung (10) geliefert wird und ein zu sendendes Signal von einem Leistungsverstärker des Funktelefons über einen Leistungsverstärker (1) des Boosters an die Antenne geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsverstärker (1) des Boosters durch mindestens ein Steuerungssignal ein- oder ausgeschaltet wird, das gesondert vom zu sendenden Signal so an den Boosterverstärker (1) übertragen wird, dass

iii) beim Einschalten der Spannung als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons erhöht wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Boosters erhöht wird, und

iv) wenn die Spannung abgeschaltet wird, als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers im Booster verringert wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Steuerungssignal in digitaler Form vorliegt.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Steuerungssignal zwei Signale (BENA1, BENA2) mit entgegengesetzten Phasen beinhaltet.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Verstärkung der Verstärkereinrichtung (10) im Empfängerzweig des Boosters auf Grundlage eines Steuerungssignals gesteuert wird, das dem Booster gesondert vom zu empfangenden Signal zugeführt wird und das Information zum Start- und Endpunkt des zu empfangenden Signals und zum Verstärkungswert desselben enthält.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Information, die den Leistungspegel definiert, auf den der Sender des Boosters einzustellen ist, dem Booster vom Funktelefon zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Information vom Booster, die die Verstärkung der Verstärkereinrichtung (10) des Empfängerzweigs des Boosters als Funktion der Frequenz und des Verstärkerungssteuerungssignals der Empfängerverstärkungseinrichtung (10) definiert, dem Funktelefon zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Verstärkung des Boostersenders im Booster als Funktion der Frequenz, der Temperatur, der Betriebsspannung und des Leistungspegels gemessen wird.

8. System mit einem mit einem externen Hochfrequenz(HF)-Booster verbundenen Funktelefon, wobei der Booster einen Empfängerzweig mit einer Verstärkereinrichtung (10) aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie im Betrieb das von einer Antenne empfangene HF-Signal verstärkt, und mit einem Senderzweig mit einem Leistungsverstärker (1) mit solcher Ausbildung, dass im Gebrauch ein durch die Antenne zu sendendes HF-Signal verstärkt wird, wobei das Funktelefon einen Leistungsverstärker zum Liefern eines vorverstärkten Signals an den Leistungsverstärker (1) des Boosters aufweist, gekennzeichnet durch mindestens zwei Verbindungen zwischen dem Funktelefon und dem Booster, wobei eine erste der Verbindungen so ausgebildet ist, dass sie im Gebrauch das Steuerungssignal vom Funktelefon an den Booster überträgt, um den Leistungsverstärker im Booster so ein- und auszuschalten, dass

iv) wenn die Spannung abgeschaltet wird, als erstes die Leistung des Leistungsverstärkers im Booster verringert wird und dann die Leistung des Leistungsverstärkers des Funktelefons verringert wird,

und wobei eine zweite der Verbindungen so ausgebildet ist, dass sie im Gebrauch das vorverstärkte Signal vom Leistungsverstärker des Funktelefons an den Leistungsverstärker (1) des Boosters überträgt.

9. System nach Anspruch 8, bei dem der Booster mit einem Speicher versehen ist, in den Information aus dem Steuerungssignal eingespeichert werden kann.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, mit einer Einrichtung (14) zum Kompensieren von Änderungen der Sendefrequenz, der Temperatur, der Betriebsspannung und des Leistungspegels beim Einstellen der Verstärkung und der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers (1) des Boosters.

11. System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Hochfrequenzverstärker mit einem Steuerungsblock versehen ist, um den Leistungsverstärker auf Grundlage des vom Funktelefon empfangenen Steuerungssignals zu steuern.

12. System nach Anspruch 8, bei dem das Funktelefon ein Telefon auf TDMA- Basis ist.

13. System nach Anspruch 8, bei dem das Funktelefon ein Doppelmodus-Funktelefon ist.