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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Telekommunikation
und insbesondere das Gebiet der privaten drahtlosen Kommunikation.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Nutzung der drahtlosen Kommunikation, und insbesondere der Mobiltelefonie,
hat enorm zugenommen. Der größte Teil
der drahtlosen Kommunikation erfolgt über kommerzielle drahtlose
Netze, einschließlich
kommerzieller zellularer Netze. Ein kommerzielles drahtloses Netz
besteht unter anderem aus einer Vielzahl von geographisch verteilten Basisstationen,
welche Funkfrequenz-Signalkommunikation mit den drahtlosen Endgeräten ausführen. Das
drahtlose Netz ermöglicht
Kommunikation unter Teilnehmern des drahtlosen Netzes und, was wesentlicher
ist, zwischen Teilnehmern des drahtlosen Netzes und Teilnehmern
eines externen Kommunikationsnetzes wie etwa eines öffentlichen
Telefonnetzes (PSTN; Public Switched Telephone Network).
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Typischerweise
sind drahtlose Endgeräte oder
Telefone, die im Hinblick auf Kompatibilität mit einem kommerziellen drahtlosen
Netz gestaltet sind, auf die Nutzung mit nur diesem oder einem ähnlichen kommerziellen
drahtlosen Netz beschränkt.
In kommerziellen drahtlosen Netzen werden typischerweise Gebühren für jede Nutzung
von Einrichtungen und Diensten des drahtlosen Netzes erhoben, anders ausgedrückt, für jede Telefonverbindung.
Infolgedessen verursacht der Teilnehmer jedes Mal, wenn ein solches
drahtloses Endgerät
genutzt wird, Gebühren für den drahtlosen
Netzdienst zusätzlich
zu den Gebühren
des normalen Telefondienstes. In letzter Zeit sind jedoch Telekommunikationsgeräte entwickelt worden,
die als persönliche
Basisstationen bezeichnet werden, welche ermöglichen, dass drahtlose Endgeräte, die
für die
Nutzung mit einem kommerziellen drahtlosen Netz gestaltet sind,
ohne Nutzung des kommerziellen drahtlosen Netzes kommunizieren. Ähnlich den
Basisstationen in einem kommerziellen drahtlosen Netz stellen die
persönlichen
Basisstationen eine Kommunikationsverbindung zu einem drahtlosen
Endgerät
unter Verwendung von Funkfrequenzsignalen bereit. Solche Funkfrequenzsignale liegen
in dem Frequenzband, das normalerweise dem zellularen oder drahtlosen
Dienst zugeordnet ist. Die persönlichen
Basisstationen (PBS; Personal Base Station) sind auch direkt an
das externe Netz angeschlossen, und zwar in gleicher oder ähnlicher Weise
wie andere gebäudeinterne
Kundengeräte, um
die Kommunikation mit dem externen Netz zu ermöglichen. Auf diese Weise macht
eine PBS es drahtlosen Endgeräten
möglich,
die Vorteile der drahtlosen Kommunikation zu genießen, ohne
die Gebühren
eines Dienstanbieters eines kommerziellen drahtlosen Netzes zu verursachen.
Darüber
hinaus kann das drahtlose Endgerät,
wenn es aus der Umgebung der PBS weg und in die Nähe eines
kommerziellen drahtlosen Netzes bewegt wird, dann Kommunikationsdienste
unter Nutzung des kommerziellen drahtlosen Netzes bereitstellen.
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Die
PBS ist daher in einer Wohn- oder Büroumgebung nützlich.
Betrachten wir die Nutzung einer PBS im Wohnbereich eines Teilnehmers,
welcher ein Mobiltelefon besitzt und Teilnehmer eines kommerziellen
zellularen Netzes ist. Wenn der Teilnehmer den Wohnbereich verlässt und
Aktivitäten
im Freien unternimmt, kann der Teilnehmer das Mobiltelefon benutzen,
indem er über
das kommerzielle zellulare Netz kommuniziert. Während er das kommerzielle zellulare
Netz nutzt, verursacht der Teilnehmer Dienstegebühren, die mit einem solchen
zellularen Dienst verknüpft
sind. Wenn sich der Teilnehmer jedoch innerhalb des Wohnbereichs
befindet, kann der Teilnehmer das Mobiltelefon benutzen, indem er über die PBS
kommuniziert, wodurch die Gebühren
für das kommerzielle
zellulare Netz vermieden werden.
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Bei
der Implementierung von PBS-Geräten und
insbesondere solcher PBS-Geräte,
die mit digitalen drahtlosen Endgeräten kompatibel sind, haben sich
spezielle Probleme ergeben. Eines dieser Probleme betrifft die potenzielle
Signalinterferenz zwischen Rufverbindungen, die durch die PBS bedient werden,
und Rufverbindungen, die durch das drahtlose Netz bedient werden.
Wie zuvor diskutiert, nutzen die PBS und drahtlose Netze die gleichen
RF-Kanäle.
Wenn sich eine PBS in dem Dienstbereich eines kommerziellen drahtlosen
Netzes befindet, ist die Möglichkeit
einer Signalstörung
erheblich.
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Ein
Verfahren, das Interferenzproblem anzugehen, besteht darin zu fordern,
dass die PBS die RF-Kanäle überwacht,
die normalerweise etwaigen in der Nähe vorhandenen drahtlosen Netzen
zugeordnet sind. Wenn die PBS Aktivität auf einem überwachten
RF-Kanal erkennt, kann die PBS einen anderen RF-Kanal wählen, um einen Rufverbindungsdienst
bereitzustellen. In der Branche der drahtlosen Kommunikation besteht
jeder Kanal aus einem Frequenzpaar, einer Frequenz, welche den Uplink-Signalen
zugeordnet ist, d. h. Signalen, die von dem drahtlosen Endgerät zu der
Basisstation gesendet werden, und der anderen Frequenz, die den
Downlink-Signalen zugeordnet ist, d. h. Signalen, die von der Basisstation
an das drahtlose Endgerät
gesendet werden. Die Uplink-Signalfrequenzen
für alle
Kanäle liegen
gleichmäßig in einem
definierten kontinuierlichen Spektrum, das als das Uplink-Kanalspektrum bezeichnet
wird. Gleicherweise liegen die Downlink-Signalfrequenzen für alle Kanäle gleichmäßig in einem
anderen kontinuierlichen Spektrum, das als das Downlink-Kanalspektrum
bezeichnet wird. In der Mobiltelefonbranche ist das Uplink-Kanalspektrum zwischen
824 und 849 MHz definiert und das Downlink-Kanalspektrum ist zwischen
869 und 894 MHz definiert. Somit kann ein Frequenzpaar beispielsweise
eine Uplink-Kanalfrequenz von 834 MHz und eine Downlink-Kanalfrequenz
von 879 MHz umfassen. In einer anderen Branche der drahtlosen Kommunikation,
die als persönliches
Kommunikationssystem (PCS; Personal Communication System) bekannt
ist, ist das Uplink-Kanalspektrum
zwischen 1849,98 MHz und 1909,95 MHz definiert und das Downlink-Kanalspektrum
ist zwischen 1930,02 MHz und 1989,89 MHz definiert.
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Die
PBS kann RF-Kanäle überwachen,
indem sie die auf jedem Kanal vorhandene Signalstärke misst.
Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kanal zur Verfügung steht, ist größer, wenn
auf beiden Signalfrequenzen des Kanals, der Uplink- oder der Downlink-Frequenz,
eine ausreichend geringe oder keine Signalstärke erkannt wird. Die PBS nutzt
diese Kanalüberwachungsinformationen
als einen von mehreren Faktoren bei der Auswahl eines RF-Kanals
für eine
Telefonverbindung. Auf diese Weise versucht die PBS, Kanäle zu vermeiden,
die bereits durch in der Nähe
befindliche Geräte
des kommerziellen drahtlosen Netzes genutzt werden. Eine persönliche Basisstation
dieser Art ist in EP-A-0 661 837 offenbart.
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Das
vorstehend diskutierte Verfahren der Kanalbenutzungsüberwachung
des drahtlosen Netzes oder einfach der Kanalüberwachung ist schwierig zu
realisieren. Die Schwierigkeiten der Realisierung beruhen unter
anderem auf der Nutzung von Duplexern. Der Zweck des Duplexers besteht
darin, empfangene (Rx-)Signale und gesendete (Tx-)Signale in der
PBS zu leiten und zu isolieren. Ein Duplexer ist eine Einrichtung
mit drei Anschlüssen,
die im Wesentlichen zwei RF-Bandpassfilter umfasst. Die drei Anschlüsse sind
ein Antennenanschluss, ein Empfangs(Rx)-Anschluss und ein Sende(Tx)-Anschluss. Das
eine Bandpassfilter ist mit dem Antennenanschluss und dem Rx-Anschluss
verbunden und weist ein Durchlassband auf, das dem gesamten Uplink-(oder
Rx-)Kanalspektrum zugeordnet ist. Das andere Bandpassfilter ist mit
dem Antennenanschluss und dem Tx-Anschluss verbunden und weist ein
Durchlassband auf, das dem gesamten Downlink- (oder Tx-)Kanalspektrum
zugeordnet ist. Der Duplexer stellt somit die Trennung von Uplink-
und Downlink-Signalen unabhängig
von dem gewählten Kanal
sicher. Eine persönliche
Basisstation nach dem Stand der Technik, welche einen solchen Duplexer
nutzt, ist beispielsweise in US-Patent 5,488,649 von Schellinger
und in EP-A-0 661 837 beschrieben.
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Das
Problem bei der Konfiguration der persönlichen Basisstation nach dem
Stand der Technik wie bei einer solchen, die in US-Patent 5,488,649 oder
EP-A-0 661 837 beschrieben ist, besteht darin, dass die PBS keine
Signale in dem Downlink-Kanalspektrum empfangen kann und daher Signale
in diesem Spektrum nicht überwachen
kann. Der Duplexer lenkt aufgrund des Wesens seiner Filterungs-
und Wegelenkungs-Betriebsweise
Signale in dem Downlink-Kanalspektrum "stromauf" zu der Sendeschaltung der PBS und nicht
zu der Empfangsschaltung. Nur die Empfangsschaltung, und nicht die
Sendeschaltung, kann das eingehende Signal richtig verarbeiten,
um eine Signalstärkemessung
zu ermöglichen.
Dementsprechend können
solche Basisstationen nach dem Stand der Technik nur Uplink-Kanalfrequenzen überwachen
und sind auf externe oder separate Geräte angewiesen, um Informationen
bereitzustellen, ob eine Aktivität
auf einer bestimmten Downlink-Kanalfrequenz besteht, wie in EP-A-0
661 837 gezeigt ist.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf an einer persönlichen
Basisstation, welche die Duplexer-Technologie nutzt, die in der
Lage ist, Signale in sowohl dem Uplink- als auch dem Downlink-Kanalspektrum
zu empfangen und zu überwachen,
um die Verfügbarkeit
eines Kanals zu bestimmen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch
1 oder ein Verfahren gemäß Anspruch
9 zur Verfügung
gestellt.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beinhalten Verfahren und Vorrichtungen
zum Senden und Empfangen von RF-Signalen
in einer Basisstation, welche ein RF-Schaltschema nutzt, um Signale
von einem Anschluss eines Duplexers zu einer Empfängerschaltung,
beispielsweise einem Demodulator zu lenken, wenn die Basisstation Uplink-Kanalfrequenzen überwacht,
und um Signale von einem anderen Anschluss des Duplexers zu der Empfängerschaltung
zu lenken, wenn die Basisstation Downlink-Kanalfrequenzen überwacht.
Das RF-Schaltschema
ermöglicht
es der Basisstation, die Kanalüberwachung
direkt auszuführen.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die vorliegende Erfindung eine Anordnung zur Überwachung von
RF-Signalen in einer Basisstation, wobei die Anordnung eine Demodulationsschaltung
umfasst, welche dazu ausgebildet ist, RF-Signale zu demodulieren,
sowie einen RF-Signaltransceiver und einen Controller. Der RF-Signaltransceiver
ist dazu ausgebildet, Downlink-RF-Signale an ein drahtloses Endgerät zu senden
und Uplink-RF-Signale von dem drahtlosen Endgerät zu empfangen. Der RF-Transceiver
umfasst ferner: eine Antenne, die dazu ausgebildet ist, erste Signale
in einem ersten Frequenzband zu empfangen und zweite Signale in
einem zweiten Frequenzband zu empfangen; eine Signalwegelenkeinrichtung,
die mit der Antenne verbunden ist und einen ersten sowie einen zweiten
Anschluss aufweist, wobei die Signalwegelenkeinrichtung dazu ausgebildet
ist, Signale in dem ersten Frequenzband an dem ersten Anschluss
bereitzustellen und Signale in dem zweiten Frequenzband an dem zweiten
Anschluss bereitzustellen; einen ersten RF-Schalter, der mit dem ersten Anschluss
verbunden ist; einen ersten RF-Signalweg, der mit dem ersten RF-Schalter
verbunden ist; einen zweiten RF-Signalweg, der mit dem zweiten Anschluss
verbunden ist; und einen zweiten RF-Schalter, der mit dem ersten
RF-Signalweg und dem zweiten RF-Signalweg verbunden ist, wobei der
zweite RF-Schalter einen Ausgang zur Verbindung mit der Demodulationsschaltung
aufweist.
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Der
Controller ist funktional mit dem ersten RF-Schalter und dem zweiten
RF-Schalter verbunden. Der Controller bewirkt, dass der erste RF-Schalter
den ersten Signalweg mit dem ersten Signalanschluss verbindet, und
bewirkt ferner, dass der zweite RF-Schalter den ersten RF-Signalweg
mit der Demodulationsschaltung verbindet, um die Überwachung der
ersten RF-Signale zu ermöglichen,
und der Controller bewirkt, dass der zweite RF-Schalter den zweiten
Signalweg mit der Demodulationsschaltung verbindet, um die Überwachung
der zweiten RF-Signale zu ermöglichen.
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Der
zuvor beschriebene RF-Transceiver ermöglicht die Signalüberwachung
sowohl in dem ersten (Downlink-)Frequenzband als auch dem zweiten (Uplink-)Frequenzband.
Der Demodulator führt
eine RF-Demodulation und andere Verarbeitungsschritte aus, um Basisbandsignale
zu erzeugen, an welchen Kanalüberwachungsmessungen
vorgenommen werden können.
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Die
vorstehend beschriebenen wie auch andere Merkmale und Vorteile werden
für Fachleute
auf dem Gebiet durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung
und die begleitenden Zeichnungen einfach verständlich werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 stellt
ein beispielhaftes Kommunikationsnetz dar, das ein drahtloses Netz,
ein öffentliches Telefonnetz
sowie eine persönliche
Basisstation umfasst;
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2 stellt
ein Blockdiagramm einer persönlichen
Basisstation entsprechend der vorliegenden Erfindung dar;
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3 stellt
ein Blockdiagramm eines RF-Transceivers und der zugehörigen PBS-Schaltung
entsprechend der vorliegenden Erfindung dar; und
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4 stellt
einen Duplexer dar, der in dem RF-Transceiver entsprechend der vorliegenden
Erfindung genutzt werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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1 stellt
ein beispielhaftes Kommunikationsnetz dar, das ein öffentliches
Telefonnetz (PSTN) 10, ein drahtloses Netz 12 sowie
eine persönliche Basisstation 34 umfasst.
Das PSTN 10 ist ein Kommunikationsnetz, mit dem ein normaler
Telefondienst verbunden ist, der typischerweise eine Kombination von
Ortsämtern,
Fernämtern
und Langstreckennetzen (nicht gezeigt) umfasst. Das PSTN 10 stellt
Telefondienste in einem erheblichen geographischen Bereich bereit.
Das PSTN 10 ist funktional mit den Teilnehmergeräten mehrerer
Netzteilnehmer, darunter dem beispielhaften Teilnehmergerät 14,
verbunden.
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Das
beispielhafte drahtlose Netz 12, das in 1 dargestellt
ist, umfasst eine Funkvermittlungsstelle 16, eine erste
Basisstation 18, eine zweite Basisstation 20 und
eine dritte Basisstation 22. Die Funkvermittlungsstelle 16 ist
funktional über
Sprach- und/oder Datenleitungen mit jeder der Basisstationen 18, 20 und 22 verbunden.
Die Funkvermittlungsstelle 16 ist ferner funktional mit
dem PSTN 10 verbunden. Die PBS 34 ist ebenfalls
funktional mit dem PSTN 10 verbunden. Die vorstehende Konfiguration
ist lediglich der Veranschaulichung halber angegeben und stellt
somit nur die Hauptmerkmale eines Kommunikationsnetzes dar, die
notwendig sind, um die Umgebung zu beschreiben, in welcher eine
PBS 34 arbeitet. Es sei beispielsweise angemerkt, dass
drahtlose Netze oft mehr als eine Funkvermittlungsstelle und weit
mehr als drei Basisstationen umfassen.
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Das
drahtlose Netz 12 stellt Kommunikationsdienste für eines
oder mehrere drahtlose Endgeräte
bereit. Zu diesem Zweck bedient jede Basisstation drahtlose Endgeräte, die
in einem vorgegebenen Dienstbereich lokalisiert sind. Eine Basisstation
bedient ein drahtloses Endgerät,
indem sie Rufsignale zu dem drahtlosen Endgerät und von diesem über ein Funkfrequenzpaar übermittelt.
Insbesondere bedient die erste Basisstation 18 drahtlose
Endgeräte,
die physisch in einem ersten Dienstbereich 28 lokalisiert sind,
der locker und symbolisch als ein Sechseck definiert ist und die
erste Basisstation 18 umgibt. Die zweite Basisstation 20 bedient
drahtlose Endgeräte, die
in einem analog definierten, aber geographisch unterschiedlichen
zweiten Dienstbereich 30 lokalisiert sind, und die dritte
Basisstation 22 bedient drahtlose Endgeräte, die
in einem dritten Dienstbereich 32 lokalisiert sind. Es
sei angemerkt, dass in der Praxis die Dienstbereiche nicht streng
sechseckig sind und dass sich die Dienstbereiche von mehr als einer
Basisstation in gewissem Maße überlappen können.
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Die
PBS 34 stellt einen drahtlosen Kommunikationsdienst zu
einem oder mehreren drahtlosen Endgeräten wie etwa einem drahtlosen
Endgerät 37 in
einem PBS-Dienstbereich 36 bereit. Die Struktur der PBS 34 wird
später
detaillierter in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben.
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Beim
Betrieb des exemplarischen Kommunikationsnetzes wirken das PSTN 10,
die PBS 34 und das drahtlose Netz 12 zusammen,
um Kommunikation von Teilnehmern oder Nutzern derselben und zwischen
diesen bereitzustellen. Beispielsweise ermöglicht das PSTN 10 Kommunikation
zwischen dem Teilnehmergerät 14 und
anderen, nicht gezeigten Teilnehmergeräten, die an das PSTN 10 angeschlossen
sind. Das PSTN 10 ermöglicht
außerdem
Kommunikation zwischen dem Teilnehmergerät 14 und sowohl der
PBS 34 als auch dem drahtlosen Netz 12.
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Der
Betrieb des drahtlosen Netzes 12 wird im Zusammenhang mit
einer beispielhaften Telefonrufverbindung zwischen einem Teilnehmer,
der ein drahtloses Endgerät 26 benutzt,
und einem Teilnehmer, der das Teilnehmergerät 14 benutzt, beschrieben.
In einem solchen Beispiel erzeugt (und empfängt) das drahtlose Endgerät 26,
welches in dem ersten Dienstbereich 28 lokalisiert ist,
Rufsignale, die Sprache oder Daten enthalten. Die Rufsignale werden
zwischen dem drahtlosen Endgerät 26 und
der Basisstation 18 unter Nutzung eines Wählkanals oder
Funkfrequenzpaars übermittelt.
Die Basisstation 18 übermittelt
ferner die Rufsignale an die und von der Funkvermittlungsstelle 16 über die
Sprach- und/oder Datenleitungen. Die Funkvermittlungsstelle ihrerseits
bewirkt in Verbindung mit dem PSTN 10, dass die Signale über den
geeigneten Weg an das Teilnehmergerät 14 übermittelt
werden.
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Die
vorstehend beschriebene beispielhafte Rufverbindung als auch andere, ähnliche,
bewirken zwei getrennte Gebühren,
eine für
den PSTN-Dienstanbieter und eine für den Dienstanbieter des drahtlosen
Netzes. Speziell wird das drahtlose Netz 12 typischerweise
durch eine kommerzielle Körperschaft
gesteuert oder betrieben, die für Rufverbindungen,
welche die Dienste des drahtlosen Netzes 12 nutzen, Gebühren pro
Rufverbindung oder pro Minute in Rechnung stellt. Gleicherweise
stellt das PSTN 10 typischerweise eine Gebühr für Rufverbindungen
in Rechnung, welche dessen Dienste und Ausrüstung nutzen.
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Die
PBS 34 arbeitet in ähnlicher
Weise wie die Basisstationen 18, 20 und 22.
Speziell stellt die PBS 34 Kommunikationsdienste für drahtlose
Endgeräte
bereit, die in einem PBS-Dienstbereich 36 lokalisiert sind.
Der PBS-Dienstbereich 36 ist
typischerweise geographisch kleiner als der erste, der zweite oder
der dritte Dienstbereich 28, 30 bzw. 32,
da die PBS 34 für
den Einsatz im Wohnbereich von Kunden entworfen ist. Wegen der funktionellen Ähnlichkeit zwischen
der PBS 34 und der ersten, zweiten und dritten Basisstation 18, 20 bzw. 22 kann
ein drahtloses Endgerät
wie etwa das drahtlose Endgerät 26 unter
Nutzung der PBS 34 kommunizieren, wenn es physisch zu einem
Standort innerhalb des Dienstbereichs 36 bewegt wird. Entsprechend
kann das gleiche drahtlose Endgerät verwendet werden, um unter Nutzung
sowohl der PBS 34 als auch des drahtlosen Netzes 12 zu
kommunizieren. Da die PBS 34 im Allgemeinen dazu bestimmt
ist, als Gerät
im Wohnbereich des Kunden genutzt zu werden, anders ausgedrückt, Eigentum
des Kunden ist oder von diesem geleast wird, sind mit deren Nutzung
typischerweise keine Gebühren
pro Rufverbindung oder pro Minute verbunden.
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Es
sei angemerkt, dass der PBS-Dienstbereich 36 in gewissem
Grade einen oder mehrere Dienstbereiche des drahtlosen Netzes 12 überlappt, darunter
beispielsweise den dritten Dienstbereich 32. Wegen dieser
Dienstbereichsüberlappung
kann ein drahtloses Endgerät 37 in
sowohl dem PBS-Dienstbereich 36 als auch dem dritten Dienstbereich 32 lokalisiert
sein. Wenn das drahtlose Endgerät 37 die PBS 34 für eine Telefonverbindung
nutzt, können
deren RF-Signale potenziell jene der dritten Basisstation 22 stören. Eine
solche Störung
tritt auf, wenn eine durch die PBS bediente Telefonverbindung den
gleichen RF-Kanal wie eine gleichzeitige Telefonverbindung nutzt,
die durch die dritte Basisstation 22 bedient wird. Um eine
solche Störung
zu verhindern, führt
die PBS 34 einen Überwachungsvorgang
aus, der erkennt, welche RF-Kanäle
genutzt werden, und versucht, Kanäle zu vermeiden, die bereits
genutzt werden.
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Man
wird verstehen, dass, obgleich für
den PBS-Dienstbereich 36 nur
eine Überlappung
mit dem dritten Dienstbereich 32 gezeigt ist, in vielen
Systemen ein PBS-Dienstbereich
vollständig
von einem oder mehreren Basisstations-Dienstbereichen eines kommerziellen
drahtlosen Netzes eingeschlossen sein wird. In diesen Situationen
ist ein Kanalüberwachungsvorgang
sogar noch wesentlicher, um eine Störung zu verhindern.
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Die
PBS 34 entsprechend der vorliegenden Erfindung konfiguriert
sich selbst, um die RF-Kanäle während ihres
Freizustands, oder anders ausgedrückt, wenn sie keine Telekommunikationsdienste für ein oder
mehrere drahtlose Endgeräte
bereitstellt, zu überwachen.
Während
ihres Freizustands führt die
PBS 34 auch andere notwendige Funktionen aus, beispielsweise
eine Rundsendung, um in der Nähe befindlichen
drahtlosen Endgeräten
bekanntzugeben, dass die PBS 34 zur Nutzung zur Verfügung steht.
Solche Funktionen ähneln
jenen, die von Basisstationen kommerzieller drahtloser Netze ausgeführt werden,
und liegen außerhalb
des Fokus der vorliegenden Erfindung. In jedem Fall rekonfiguriert sich
die PBS 34 selbst, wenn sie aufgerufen wird, Rufverbindungsdienst
zu einem oder mehreren drahtlosen Endgeräten bereitzustellen, um einen drahtlosen
Kommunikationsdienst bereitzustellen, und wählt dann einen verfügbaren RF-Kanal
zur Nutzung in der Telefonverbindung. Die PBS 34 sowie
die Verfahren, mit Hilfe welcher diese die Kanalüberwachung und den Rufverbindungsdienst
bereitstellt, werden nachfolgend in Verbindung mit den 2 und 3 detaillierter
beschrieben.
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2 stellt
ein Blockdiagramm einer persönlichen
Basisstation entsprechend der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere
zeigt 2 detaillierter die PBS 34 aus 1.
Der Deutlichkeit halber sind die verschiedenen Bestandteile der
PBS 34 in 2 in Form eines Blockdiagramms
gezeigt. Fachleute auf dem Gebiet könnten die entsprechende detaillierte
Schaltung leicht realisieren.
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Die
PBS 34 umfasst einen RF-Transceiver 102, einen
Tx-Modulator 104,
einen Rx-Demodulator 106, einen Controller 108,
eine Benutzerschnittstelle 114, ein Modem 116,
einen Schalter 118, ein hybrides Netz 120 sowie
einen digitalen Signalprozessor 122. Der RF-Transceiver 102 ist
ein RF-Sender und -Empfänger
mit einer einzigen Antenne, der zusätzlich zum Senden und Empfangen
von Rufsignalen dazu ausgebildet ist, Überwachungssignale für den Rx-Demodulator 106 bereitzustellen,
und zwar unabhängig
davon, ob die Signale in dem Rx- oder Uplink-Signalfrequenzspektrum
der Basisstation oder dem Tx- oder Downlink-Signalfrequenzspektrum
der Basisstation liegen. Der RF-Transceiver 102 ist sowohl
mit dem Tx-Modulator 104 als auch dem Rx-Demodulator 106 verbunden.
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Der
Tx-Modulator 104 weist eine geringe Ausgangsleistung auf,
beispielsweise 1 mW, und kann daher analog einem RF-Modulator ausgebildet sein,
den man in einem allgemein erhältlichen
tragbaren oder Mobiltelefon findet. Im Allgemeinen enthält der Tx-Modulator 104 eine
bekannte Schaltung, beispielsweise eine Kombination aus Oszillatoren,
Filtern, Phasenschiebern und Mischern, welche digitale Basisband-Kommunikationssignale
auf RF-Trägersignale
moduliert. Beispielsweise kann eine geeignete Modulationsschaltung
eine Frequenzwandlerstufe sowie einen Modulator-IC W2010 umfassen,
die bei Lucent Technologies, Abteilung Mikroelektronik mit Standort
in Allentown, Pa. erhältlich
sind.
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Der
Rx-Demodulator 106 kann geeigneterweise analog einem RF-Demodulator
vorgesehen sein, den man in einem allgemein erhältlichen tragbaren Telefon
findet. Der Rx-Demodulator 106 umfasst ebenfalls eine bekannte
Schaltung wie etwa eine Kombination aus Oszillatoren, Mischern und
Filtern, welche ein digitales Basisband-Kommunikationssignal von
einem RF-Trägersignal
oder einem Zwischenfrequenz(ZF)-Signal demoduliert. Beispielsweise
kann eine geeignete Demodulationsschaltung einen Demodulator IC
W1575 umfassen, der bei Lucent Technologies, Abteilung Mikroelektronik
mit Standort in Allentown, Pa. erhältlich ist.
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Der
RF-Transceiver 102, der Tx-Modulator 104 und der
Rx-Demodulator 106 sind
jeweils mit dem Controller 108 verbunden, welcher deren
jeweilige Betriebsvorgänge
steuert. Der Controller 108 ist ferner mit der Benutzerschnittstelle 114 verbunden. Die
Benutzerschnittstelle 119 erhält Betriebsinformationen von
dem Controller 108 und stellt dem Benutzer Zustandsanzeigen
auf Grundlage der Betriebsinformationen bereit. Die Benutzerschnittstelle 114 kann
außerdem
eine oder mehrere Eingabeeinrichtungen wie etwa Drucktasten aufweisen,
welche dem Benutzer ermöglichen,
in gewissem Ausmaß den
Betrieb der PBS 34 zu steuern. Beispielsweise könnte eine
Drucktaste dem Benutzer ermöglichen,
zu steuern, ob die PBS 34 für den Betrieb mit Strom versorgt wird.
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Der
Tx-Modulator 104 und der Rx-Demodulator 106 sind
ferner funktional mit dem digitalen Signalprozessor (DSP) 122 verbunden.
Der DSP 122 ist außerdem
mit dem Controller 108 und mit dem Schalter 118 verbunden.
Das Modem 116 ist mit dem Controller 108 und dem
Schalter 118 verbunden. Der Schalter 118 ist ferner
mit dem hybriden Netz 120 verbunden und ist dazu ausgebildet,
das hybride Netz 120 entweder mit dem Modem 116 oder
dem DSP 122 zu verbinden. Das hybride Netz 120 ist funktional
mit einem externen Telekommunikationsnetz verbunden, das nicht gezeigt
ist.
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Bei
den vorstehend in Verbindung mit 1 beschriebenen
Bedingungen weist die PBS 34 im Allgemeinen zwei Betriebsarten
auf, einen normalen Modus und einen Suchmodus. Während des normalen Modus stellt
die PBS 34 Rufverbindungsdienst bereit, welcher drahtlosen
Endgeräten
ermöglicht, Telekommunikation
oder Telefonanrufe mit Teilnehmern eines externen Netzes wie etwa
dem PSTN 10 aus 1 durchzuführen. Während ihres Suchbetriebsmodus überwacht
die PBS 34 unter anderem Signale von in der Nähe befindlichen
drahtlosen Geräten,
um die Verfügbarkeit
von RF-Kanälen zu bestimmen.
Die PBS 34 wird typischerweise immer dann in dem Suchmodus
arbeiten, wenn die PBS 34 keinen Rufverbindungsdienst für ein drahtloses
Endgerät
bereitstellt. Sobald eine Rufverbindung eingeleitet wird, beendet
die PBS 34 den Betrieb im Suchmodus und beginnt, im normalen
Modus zu arbeiten.
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Der
Suchmodus wird nun detaillierter beschrieben. Im Suchmodus stellt
die PBS 34 keinen Rufverbindungsdienst bereit und stellt
somit keine Sprachkommunikationsdienste zwischen drahtlosen Endgeräten und
dem externen Netz bereit. Stattdessen überwacht die PBS 34 die
Signalstärke
etwaiger Signale auf allen Uplink-Kanalfrequenzen und Downlink-Kanalfrequenzen.
Zu diesem Zweck steuert der Controller 108 den Betrieb
des Transceivers 102 und des Rx-Demodulators 106 in
der folgenden Weise:
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Um
die Uplink-Kanalfrequenzen zu überwachen,
welche etwaige Signale enthalten würden, die von in der Nähe befindlichen
drahtlosen Endgeräten gesendet
werden, konfiguriert sich der Transceiver 102 zuerst selbst,
um die Uplink-Kanalfrequenzen für den
Rx-Demodulator 106 bereitzustellen. Die Konfiguration des
Transceivers 102, um die Uplink-Kanalfrequenzen für den Rx-Demodulator 106 bereitzustellen,
wird später
detaillierter in Verbindung mit 3 beschrieben.
Der RF-Transceiver 102 stimmt sich dann auf jede einzelne
Uplink-Kanalfrequenz ab, wandelt diese Kanalfrequenz in ein ZF-Signal
um und stellt das ZF-Signal für
den Rx-Demodulator 106 bereit. Der Rx-Demodulator 106 misst
selbst oder in Kombination mit anderer Schaltung die Signalstärke des
ZF-Signals. Das Verfahren der Signalstärkemessung, welches angewandt
wird, wie auch die speziellen Mittel dafür, sind eine Frage der Auswahl
der Gestaltung. Beispielsweise kann der Demodulator 106 eine
Doppelweggleichrichtungsschaltung enthalten, die einen Gleichstrom-Spannungspegel
von jedem Signal erhält,
welcher die Signalstärke
angibt. Solche Verfahren sind Fachleuten auf dem Gebiet bekannt.
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Um
die Downlink-Kanalfrequenzen zu überwachen,
welche etwaige Signale enthalten würden, die von Basisstationen
in der Nähe
gesendet werden, konfiguriert sich der Transceiver 102 selbst,
um die Downlink-Kanalfrequenzen für den Demodulator 106 bereitzustellen.
Die Konfiguration des Transceivers 102 zum Bereitstellen
von Downlink-Kanalfrequenzen
für den
Rx-Demodulator 106 wird detaillierter später in Verbindung
mit 3 diskutiert. Der RF-Transceiver 102 stimmt sich
dann auf jede einzelne Downlink-Kanalfrequenz
ab, wandelt diese Kanalfrequenz in ein ZF-Signal um und stellt das ZF-Signal an
dem Rx-Demodulator 106 bereit. Wie zuvor diskutiert, misst
der Rx-Demodulator 106 allein oder in Kombination mit anderer
Schaltung die Signalstärke des
ZF-Signals.
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Die
Signalstärkeinformation
wird an dem Controller 108 bereitgestellt, welcher dann
aus der Signalstärkeinformation
bestimmt, welche Kanäle verfügbar sind
und welche Kanäle
verwendet werden. Wenn die Signalstärke, die für sowohl die Rx- (oder Uplink-)Frequenz
als auch die Tx- (oder Downlink-)Frequenz eines bestimmten Kanals
festgestellt wurde, unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt,
wird der Kanal als verfügbar
betrachtet. Wenn für
eine Frequenz eines Kanalfrequenzpaars, anders ausgedrückt, entweder
für die
Tx-Frequenz oder
die Rx-Frequenz festgestellt wird, dass die Signalstärke bei
oder oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts liegt, wird der Kanal
als genutzt und daher als nicht verfügbar betrachtet. Der vorgegebene
Schwellwert hängt
von dem Verfahren der Signalstärkemessung ab,
das genutzt wird, und kann von Fachleuten auf dem Gebiet empirisch
bestimmt werden.
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Im
normalen Betriebsmodus unterstützt
die PBS 34 eine Rufverbindung oder stellt Rufverbindungsdienst
zwischen einem nicht gezeigten drahtlosen Endgerät und einem nicht gezeigten
Teilnehmer, der an das externe Telefonnetz angeschlossen ist, bereit.
Zu diesem Zweck liefert die PBS 34 Signale aus dem externen
Netz an das drahtlose Endgerät und
von dem drahtlosen Endgerät
an das externe Netz.
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Im
Allgemeinen nutzt das drahtlose Endgerät ein Funkfrequenzsignal, um
Rx- oder Uplink-Signale an dem RF-Transceiver 102 bereitzustellen.
Die Uplink-Signale stellen typischerweise RF-Träger in dem Uplink-Frequenzspektrum,
das dem zellularen Dienst zugeordnet ist, nämlich 836 MHz ± 12,5
MHz dar, die durch komprimierte digitale Signale moduliert sind,
welche Sprach- und/oder Datensignale repräsentieren. Die komprimierten
digitalen Signale sind digitale Signale, die durch ein Verfahren
komprimiert oder kodiert sind, das typischerweise in der drahtlosen
Telefonie genutzt wird, das als CELP-Kodierung (Code Excited Linear
Prediction) bezeichnet wird, welche im Fachgebiet bekannt ist.
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Eine
Rufverbindung, die durch die PBS 34 bedient werden soll,
kann entweder durch das drahtlose Endgerät, wie im Falle einer abgehenden Rufverbindung,
oder durch den an das externe Netz angeschlossenen Teilnehmer, wie
im Falle einer eingehenden Rufverbindung, eingeleitet werden. Die Einleitung
von abgehenden Rufverbindungen oder der Empfang von Signalen, welche
eine eingehende Rufverbindung anzeigen, erfolgt durch das Modem 116.
Anders ausgedrückt,
führt das
Modem 116 den Wählvorgang
aus und empfängt
ebenfalls eingehende Rufsignalisierungen. Um eine Rufverbindungseinleitung
zu ermöglichen,
verbindet der Schalter 118 das Modem 116 mit der
Hybridschaltung 120. Sobald die Rufverbindung eingeleitet
ist, verbindet der Schalter 118 den DSP 122 mit
der hybriden Schaltung 120, um Kommunikation zwischen dem
drahtlosen Endgerät
und dem externen Netz zu ermöglichen.
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Sobald
sich eine Rufverbindung im Verlauf befindet, empfängt der
RF-Transceiver 102 die Uplink-Signale und stimmt sich auf
die geeignete Uplink-Frequenz ab. Der RF-Transceiver 102 stellt dann
die Rx- oder Uplink-Signale an dem Rx-Demodulator 106 bereit. Der
Rx-Demodulator 106 demoduliert die Uplink-Signale, um aus
diesen Basisband-Uplink-Signale zu erzeugen. Der DSP 122 führt dann
an den Basisband-Uplink-Signalen
eine Dekomprimierung und andere Dekodierungsvorgänqe aus, die im Fachgebiet
allgemein bekannt sind. Der DSP 122 führt außerdem eine Digital/Analog(D/A)-Wandlung
an den Signalen aus, wobei analoge Uplink-Signale erzeugt werden.
Die analogen Uplink-Signale werden dann über den Schalter 118 an
dem Hybridnetz 120 bereitgestellt. Das Hybridnetz 120 stellt
dann die analogen Uplink-Signale für das externe Netz auf der
zweiadrigen Leitung bereit, wie im Fachgebiet bekannt ist.
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Von
der Seite des externen Kommunikationsnetzes aus gesehen liefert
der Teilnehmer, der an das externe Kommunikationsnetz angeschlossen
ist, ausgehende Sprach- und/oder
Datensignale an das drahtlose Endgerät über die PBS 34. Das
externe Netz liefert diese Signale, welches im Allgemeinen analoge
Signale sind, an das Hybridnetz 120. Das Hybridnetz 120 stellt
die analogen Downlink-Signale an dem DSP 122 bereit, welcher
die Umkehrung der zuvor in Verbindung mit den Uplink-Signalen beschriebenen
Vorgänge
ausführt,
darunter die A/D-Wandlung und Kodierung. Der DSP 122 stellt
die resultierenden Signale oder Basisband-Downlink-Signale an dem
Tx-Modulator 104 bereit. Der Tx-Modulator 104 führt die
Modulations- und Frequenzverschiebungsvorgänge aus, die erforderlich sind,
um Downlink- oder Tx-Signale aus dem Basisband-Downlink-Signal zu
erzeugen. Das Tx-Signal ist typischerweise das Basisband-Downlink-Signal, das
auf einen RF-Träger
mit einer Frequenz in dem Tx- oder Downlink-Frequenzspektrum, und insbesondere 881
MHz ± 12,5
MHz, moduliert ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt also in der zuvor beschriebenen Ausführungsform
eine PBS zur Verfügung,
die nicht nur Rufsignale sendet und empfängt sondern ferner Signale
sowohl in dem Uplink- als auch dem Downlink-Kanalspektrum überwacht. Darüber hinaus
erfordert die PBS keine separate RF-Empfangs- und Demodulationsausrüstung, um Downlink-Kanalfrequenzen
zu überwachen.
Die nachfolgend beschriebene 3 stellt
einen Funkfrequenz-Transceiver 200 entsprechend der vorliegenden
Erfindung dar, welcher die zuvor beschriebene Funktionalität des Suchmodus
(und normalen Modus) ermöglicht.
Der RF-Transceiver 200 in 3 kann geeignet
als der Transceiver 102 aus 2 angewandt
werden. Außerdem
ist in 3 eine Demodulatorschaltung 290 und ein
Controller 291 gezeigt, welche in Verbindung mit dem RF-Transceiver 200 arbeiten,
um gewisse Merkmale der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
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Der
RF-Transceiver 200 ist zur Nutzung mit einer persönlichen
Basisstation als auch mit anderen Arten von Basisstationen, die
direkt oder indirekt mit einem bodengestützten Telefonnetz verbunden
werden können,
ausgebildet. Eigentlich kann der RF-Transceiver 200 in
jeder Basisstation verwendet werden, in welcher es wünschenswert
ist, Signale sowohl in dem Uplink- als auch dem Downlink-Kanalspektrum zu überwachen.
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Der
beispielhafte RF-Transceiver 200, der in 3 dargestellt
ist, weist die folgenden Komponenten auf: eine Antenne 202,
einen Duplexer 204, einen ersten und einen zweiten RF-Schalter 206 bzw. 208, einen
Sendesignalweg 209 sowie einen ersten und einen zweiten
RF-Signalweg 210 bzw. 211. Die Antenne 202 ist
irgendeine geeignete RF-Antenne, welche dazu ausgebildet ist, zweite
RF-Signale in einem zweiten Frequenzband zu empfangen, das typischerweise
den Uplink-RF-Signalen zugeordnet ist, sowie erste RF-Signale in
einem ersten Frequenzband zu empfangen, das typischerweise den Downlink-RF-Signalen
zugeordnet ist. Der Duplexer 204 ist im Wesentlichen eine
Signalwegelenk- und Filterungseinrichtung mit drei Anschlüssen, welche
einen gemeinsamen Anschluss 212, einen ersten Anschluss 213 und
einen zweiten Anschluss 214 aufweist. Der gemeinsame Anschluss 212 und
der erste Anschluss 213 übermitteln RF-Signale bidirektional
in dem ersten Frequenzband, während
der gemeinsame Anschluss 212 und der zweite Anschluss 214 RF-Signale bidirektional
in dem zweiten Band übermitteln. Weitere
Einzelheiten in Bezug auf den Duplexer 204 werden später in Verbindung
mit 4 bereitgestellt. Der gemeinsame Anschluss 212 ist
mit der Antenne 202 verbunden.
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Der
erste RF-Schalter 206 und der zweite RF-Schalter 208 sind
Einrichtungen mit drei Anschlüssen,
welche bidirektional einen ersten Schalteranschluss mit einem von
zwei anderen Schalteranschlüssen
verbinden oder, anders ausgedrückt, Einpol-Umschalt-Schalter.
Der erste und der zweite RF-Schalter 206 bzw. 208 können geeigneterweise GaAs-MMIC-Schalter wie etwa
Schalter des Modells SW277 sein, die bei MaCom mit Standort Lowell, Massachusetts
erhältlich
sind. Der erste RF-Schalter 206 ist mit dem Anschluss 213 für das erste
Band, dem ersten Signalweg 210 und dem Sendesignalweg 209 verbunden.
Der zweite RF-Schalter 208 ist mit dem ersten RF-Signalweg 210,
dem zweiten RF-Signalweg 211 verbunden und ist ferner funktional
mit einer Demodulatorschaltung 290 über eine Abstimmschaltung verbunden.
Die Demodulatorschaltung 290 kann geeigneterweise analog
der Demodulatorschaltung 106 aus der vorherigen 2 vorgesehen sein.
Die Abstimmschaltung umfasst einen Mischer 224, einen Frequenzsynthetisierer 226 und
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO; Voltage Controlled Oszillator) 228.
Die Abstimmschaltung stimmt zum Zwecke der Bedienung der Rufverbindung
und der Kanalüberwachung
auf die einzelnen Kanalfrequenzen ab.
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Ein
externer Controller 291, der typischerweise in der Basisstation
angeordnet ist und geeigneterweise der Controller 108 der
in 2 dargestellten persönlichen Basisstation 34 sein
kann, ist funktional mit dem ersten und dem zweiten RF-Schalter 206 bzw. 208 verbunden.
Der externe Controller 291 ist außerdem funktional mit dem Frequenzsynthetisierer 226 und
dem VCO 228 verbunden, um die Abstimmvorgänge der
Abstimmschaltung zu steuern.
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Der
erste RF-Signalweg 210 umfasst ferner einen ersten rauscharmen
Verstärker 215,
eine in Reihe geschaltete Verstärkerstufe 216 und
ein in Reihe geschaltetes erstes Bandpassfilter 217. Das
erste Bandpassfilter 217 weist ein Durchlassband auf, das dem
ersten Frequenzband entspricht. Der zweite Signalweg 211 umfasst
einen zweiten rauscharmen Verstärker 218 und
ein in Reihe geschaltetes zweites Bandpassfilter 219. Das
zweite Bandpassfilter 219 weist ein Durchlassband auf,
das dem zweiten Frequenzband entspricht. Der erste und der zweite rauscharme
Verstärker 215 bzw. 218 sind
typischerweise identische rauscharme RF-Verstärker, welche Betriebscharakteristiken
aufweisen, die für
drahtlosen Rufverbindungsdienst geeignet sind. Die Verstärkerstufe 216 stellt
eine zusätzliche
Verstärkung
in dem ersten Signalweg 210 bereit, welche die Empfindlichkeit
im Hinblick auf eine effektivere Kanalüberwachung erhöht. Eine ähnliche
Verstärkerstufe
kann auch in dem zweiten Signalweg 211 enthalten sein, dies
würde aber
unerwünschterweise
die Kosten der Gesamtschaltung des RF-Transceivers 202 erhöhen.
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Im
Betrieb stellt der RF-Transceiver 200 eine RF-Signalwegelenkung
für sowohl
gesendete als auch empfangene Rufsignale als auch für Überwachungssignale
bereit, die Frequenzen sowohl in dem ersten als auch dem zweiten
Frequenzband aufweisen. Zu diesem Zweck arbeitet der Transceiver 200 im
Suchmodus und im normalen Modus, deren allgemeines Wesen zuvor in
Verbindung mit 2 diskutiert worden sind.
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Beim
Betrieb im Suchmodus empfängt
der Transceiver 200 erste Signale aus dem ersten Frequenzband
und zweite Signale aus dem zweiten Frequenzband und liefert diese
typischerweise einzeln nacheinander an die Demodulatorschaltung 290.
Die Demodulatorschaltung 290 kann dann die Signale demodulieren
und/oder analysieren, um Signalstärkeinformationen zu erhalten,
um die Kanalüberwachung,
wie zuvor in Verbindung mit 2 diskutiert, zu
ermöglichen.
Das erste Frequenzband enthält Frequenzen,
die gemäß einer
standardisierten oder weitgehend akzeptierten RF-Kanalzuordnung
einem oder mehreren Sende- oder Downlink-RF-Signalkanälen zugeordnet
sind. Das zweite Frequenzband enthält Frequenzen, die gemäß einem standardisierten
oder weitgehend akzeptierten RF-Kanalzuweisungsschema
einem oder mehreren Empfangs- oder Uplink-RF-Signalkanälen zugeordnet
sind.
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Um
die ersten Signale zu überwachen,
verbindet der erste RF-Schalter 206 unter Steuerung des
Controllers 291 den Anschluss 213 für das erste Band
mit dem ersten RF-Signalweg 210. Der zweite RF-Schalter 208 stellt
unter Steuerung des Controllers eine Verbindung zwischen dem ersten
RF-Signalweg 210 und dem Demodulator 290 bereit.
Im Betrieb werden durch die Luft gesendete RF-Signale in einer Vielzahl
von Frequenzen, welche die ersten Signale umfassen, durch die Antenne 202 empfangen und
an dem Duplexer 204 bereitgestellt. Der Duplexer 204 filtert
dann die RF-Signale und stellt die ersten Signale aufgrund ihres
Frequenzbandes an dem Anschluss 213 für das erste Band bereit. Obgleich der
Duplexer 209 eine gewisse Filterung bereitstellt, um sicherzustellen,
dass die an dem Anschluss 213 für das erste Band erscheinenden
erste Signale nur Frequenzen in dem ersten Frequenzband enthalten, können dennoch
andere Frequenzen durchdringen, die typischerweise später herausgefiltert
werden müssen.
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Die
ersten Signale laufen dann durch den Schalter zu dem ersten RF-Signalweg 210.
Auf dem ersten RF-Signalweg 210 verstärken der erste rauscharme Verstärker 215 und
der Verstärker 216 die
ersten Signale. Das erste Bandpassfilter 217 filtert dann
die verstärkten
ersten Signale, um etwaige Frequenzen, die nicht in dem ersten Frequenzband liegen,
im Wesentlichen zu entfernen oder zu dämpfen. Die gefilterten und
verstärkten
ersten Signale laufen dann von dem ersten Signalweg 210 durch den
zweiten RF-Schalter 208 zu der Abstimmschaltung und insbesondere
dem Mischer 224.
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Im
Allgemeinen stimmt sich die Abstimmschaltung auf eine bestimmte
Kanalfrequenz ab, indem sie erste ZF-Signale erzeugt. Erste ZF-Signale sind
frequenzgewandelte Versionen der ersten Signale, wobei die interessierende
Kanalfrequenz auf eine ZF umgesetzt ist. Die ZF stellt einen vorgegebenen
festen Wert dar. Insbesondere bewirkt der Controller 291,
dass der Frequenzsynthetisierer 226 und der VCO 228 ein
RF-Mischsignal bei
einer Frequenz, die gleich DCF ± ZF ist, erzeugt, wobei die
DCF die Frequenz des interessierenden Downlink-Kanals ist und ZF
die vorgegebene Zwischenfrequenz ist. Das RF-Mischsignal wird an
dem Mischer 224 bereitgestellt. Der Mischer 224 mischt
dann das RF-Mischsignal
mit den ersten Signalen, um ein erstes ZF-Signal zu erzeugen. Um
auf andere Kanalfrequenzen abzustimmen, bewirkt der Controller 291,
dass der Frequenzsynthetisierer 226 und der VCO 228 ein Mischsignal
bei einer anderen Frequenz DCF erzeugen.
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Die
Demodulatorschaltung 290 demoduliert dann, wie im Fachgebiet
bekannt ist, das erste ZF-Signal und erzeugt Informationen oder
ein Signal, aus welchen eine Bestimmung der Kanalverfügbarkeit
erfolgen kann.
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Um
die zweiten Signale zu überwachen, trennt
der erste Schalter 206 unter Steuerung des Controllers
den Anschluss 213 für
das erste Band von dem ersten RF-Signalweg 210 ab. Der
zweite RF-Schalter 208 stellt unter Steuerung des Controllers
eine Verbindung zwischen dem zweiten Signalweg 211 und
der Demodulatorschaltung 290 bereit. In Betrieb werden
durch die Luft gesendete RF-Signale in einer Vielzahl von Frequenzen
durch die Antenne 202 empfangen und an dem Duplexer 204 bereitgestellt.
Die RF-Signale in der Vielzahl von Frequenzen umfassen die zweiten
Signale. Der Duplexer 204 stellt dann die zweiten Signale
aufgrund ihres Frequenzbandes an seinem Anschluss 214 für das zweite
Band bereit. Obgleich der Duplexer 204 eine gewisse Filterung
bereitstellt, um sicherzustellen, dass die zweiten Signale, die
an dem Anschluss 214 für
das zweite Band erscheinen, nur Frequenzen in dem zweiten Frequenzband
aufweisen, können
dennoch andere Frequenzen durchdringen, die typischerweise später herausgefiltert
werden müssen.
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Die
zweiten Signale laufen dann zu dem zweiten RF-Signalweg 211. Auf dem zweiten
RF-Signalweg 211 verstärkt
der zweite rauscharme Verstärker 218 die
zweiten Signale. Das zweite Bandpassfilter 219 filtert
etwaige Frequenzkomponenten, die nicht in dem zweiten Frequenzband
liegen, heraus oder, anders ausgedrückt, dämpft diese erheblich. Die gefilterten
und verstärkten
zweiten Signale laufen dann von dem zweiten Signalweg 211 durch
den zweiten RF-Schalter 208 zu der Abstimmschaltung und
insbesondere dem Mischer 224.
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Die
Abstimmschaltung arbeitet derart, dass sie zweite ZF-Signale erzeugt.
Die zweiten ZF-Signale sind frequenzgewandelte Versionen der zweiten Signale,
wobei die interessierende Uplink-Kanalfrequenz auf die ZF-Frequenz
umgesetzt ist. Die ZF-Frequenz stellt den gleichen festen Wert für sowohl
Uplink- als auch Downlink-Kanalfrequenzen dar. Dementsprechend bewirkt
der Controller 291, dass der Frequenzsynthetisierer 226 und
der VCO 228 ein RF-Mischsignal bei einer Frequenz gleich UCF ± ZF erzeugen,
wobei UCF die Frequenz des interessierenden Uplink-Kanals ist und
ZF die vorgegebene Zwischenfrequenz ist. Das RF-Mischsignal wird an
dem Mischer 224 bereitgestellt. Der Mischer 224 mischt
dann das RF-Mischsignal mit dem zweiten Signal, um ein zweites ZF-Signal zu erzeugen.
Wie bei den Downlink-Kanalfrequenzen bewirkt der Controller 291,
dass der Frequenzsynthetisierer 226 und der VCO 228 ein
Mischsignal bei einer anderen Frequenz UCF erzeugen, um auf andere
Uplink-Kanalfrequenzen abzustimmen.
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Die
Demodulatorschaltung 290 demoduliert dann, wie im Fachgebiet
bekannt ist, das zweite ZF-Signal und erzeugt Informationen und/oder
ein Signal, aus welchen die Kanalverfügbarkeit gemessen werden kann.
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Im
normalen Modus verbindet der erste RF-Schalter 206 den
Sende-Signalweg 209 mit dem Anschluss 213 für das erste
Band des Duplexers 204 und der zweite RF-Schalter verbindet den
zweiten Signalweg 211 mit dem Demodulator 290.
In diesem Modus werden Tx- oder Downlink-RF-Signale, welche eine
Trägerfrequenz
in dem ersten Frequenzband aufweisen, an dem Sende-Signalweg 209 bereitgestellt.
Der Sende-Signalweg 209 kann ferner ein Sendefilter 220 sowie
einen Sendeverstärker 222 aufweisen,
um die Tx-Signale zu filtern bzw. zu verstärken. Zu diesem Zweck sollte
das Sendefilter 220 ein Bandpassfilter mit einem Durchlassband
umfassen, das dem ersten Frequenzband entspricht.
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Die
Tx-Signale laufen dann durch den ersten RF-Schalter 206 zu
dem Anschluss 213 für
das erste Band des Duplexers 204. Der Duplexer 204 stellt
die an dem Anschluss 213 für das erste Band empfangenen
Tx-Signale an dem gemeinsamen Anschluss 212 bereit, welcher
seinerseits die Tx-Signale an der Antenne 202 für Zwecke
des Sendens durch die Luft bereitstellt.
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Gleichzeitig
mit dem Verarbeiten und Senden von Tx-Signalen kann die Antenne 202 Uplink- oder
Rx-Signale empfangen, die von einem externen Sender wie etwa einem
solchen, der in einem drahtlosen Endgerät lokalisiert ist, durch die
Luft gesendet werden. Die Rx-Signale weisen typischerweise eine Frequenz
in dem zweiten Frequenzband auf. Die Rx-Signale laufen von der Antenne 202 zu
dem gemeinsamen Anschluss 212. Der Duplexer 204 stellt die
an dem gemeinsamen Anschluss 212 erscheinenden Signale
an dem Anschluss 214 für
das zweite Band bereit. Die Empfangssignale laufen dann von dem
Anschluss für
das zweite Band durch den zweiten Signalweg 211. Die Bestandteile
des zweiten Signalwegs 211 verstärken und filtern die Rx-Signale
in ähnlicher
Weise wie zuvor in Verbindung mit den zweiten Signalen beschrieben.
Der zweite Signalweg 211 stellt dann die Rx-Signale an
dem zweiten RF-Schalter 208 bereit,
welcher seinerseits die Rx-Signale an der Abstimmschaltung bereitstellt, welche
sich in der zuvor beschriebenen Weise auf die geeignete Kanalfrequenz
abstimmt und die Rx-Signale an dem Demodulator 290 bereitstellt.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst somit ein neuartiges RF-Schaltschema,
welches es einem Basisstations-Transceiver ermöglicht, einen einzigen Duplexer
zu nutzen, um das Senden und den Empfang von Rufsignalen als auch
eine Kanalüberwachung
in sowohl dem Uplink- als auch dem Downlink-Frequenzspektrum zu ermöglichen.
Der Transceiver sendet und empfängt
Rufsignale während
des Normalbetriebsmodus, während
er Überwachungssignale
im Suchbetriebsmodus empfängt,
der typischerweise zwischen Telefonrufverbindungen ausgeführt wird.
Ein solcher Transceiver ist besonders vorteilhaft in einer PBS-Vorrichtung,
kann aber ferner in Basisstationen kommerzieller drahtloser Netze
nützlich
sein.
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4 stellt
eine äquivalente
Schaltung eines Duplexers mit drei Anschlüssen dar, der bei drahtloser
Kommunikation verwendet wird, welcher geeigneterweise als der Duplexer 204 aus 3 zur
Anwendung kommen kann. Wo dies angebracht ist, werden die in 3 verwendeten
Bezugszeichen für entsprechende
Bestandteile in 4 genutzt.
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In 4 ist
der gemeinsame Anschluss 212, der extern mit einer Antenne
verbunden ist, mit einem ersten Übertragungsweg 304 und
einem zweiten Übertragungsweg 306 verbunden.
Ein erstes Duplexfilter 308 ist zwischen die erste Übertragungsleitung 304 und
den Anschluss 213 für
das erste Band geschaltet. Ein zweites Duplexfilter 310 ist
zwischen die zweite Übertragungsleitung 306 und
den Anschluss 214 für
das zweite Band geschaltet. Die erste Übertragungsleitung 304 ist
vorteilhafterweise derart gestaltet, dass sie eine spezifische Länge aufweist,
die bei einer Frequenz von 881 MHz an dem ersten Duplexfilter 308 eine
Anpassungsimpedanz von 50 Ohm liefert, während die Impedanz für 836 MHz
auf Leerlauf gedreht wird, um jeglichen Belastungseffekt auf die
Impedanz des zweiten Duplexfilters 310 an dem gemeinsamen
Anschluss 212 zu reduzieren. Die zweite Übertragungsleitung 306 ist
vorteilhafterweise derart gestaltet, dass sie eine spezifische Länge aufweist,
die bei einer Frequenz von 836 MHz an dem zweiten Duplexfilter 310 eine
Anpassungsimpedanz von 50 Ohm bereitstellt, während die Impedanz für 881 MHz
auf Leerlauf gedreht wird, um jeglichen Belastungseffekt auf die
Impedanz des ersten Duplexfilters 308 an dem gemeinsamen
Anschluss 212 zu reduzieren.
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Ein
geeigneter Duplexer wird von LK Products geliefert, und zwar insbesondere
der Keramik-Duplexfilter Modell AMPS/TDMA800. Geeignete Duplexfilter
für andere
drahtlose Systeme, darunter drahtlose PCS-Systeme, können ähnliche
Strukturen aufweisen, obgleich sie für den Betrieb in unterschiedlichen
Frequenzbändern
gestaltet sind.
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Es
sei angemerkt, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
lediglich der Veranschaulichung dienen. Fachleute auf dem Gebiet
können
leicht ihre eigenen Realisierungen ersinnen, welche die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung verkörpern.
Beispielsweise ist die Erfindung in keinster Weise auf die Nutzung
mit dem vorstehend diskutierten Frequenzschema für Mobiltelefone beschränkt. Die vorliegende
Erfindung ist gleichermaßen
in jedem drahtlosen Netz nützlich,
welches Uplink-Signalfrequenzen
in einem ersten Frequenzband und Downlink-Signalfrequenzen in einem zweiten Frequenzband
zuordnet.
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Darüber hinaus
kann in drahtlosen Systemen, welche ein Halbduplex-Kommunikationsformat nutzen,
der Duplexer 204 aus 3 durch
eine andere Signalwegelenkeinrichtung ersetzt werden, beispielsweise
einen Antennenschalter, und dennoch können die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft genutzt werden. Ein Antennenschalter ist ein
Einpol-Umschalt-RF-Schalter,
welcher alternativ den Antennenanschluss 212 mit entweder
dem ersten Anschluss 213 oder dem zweiten Anschluss 214 verbindet.
Zum Überwachen
erster Signale (in dem Downlink-Frequenzband) würde der Antennenschalter die
Antenne funktional mit dem ersten Anschluss verbinden. Zur Überwachung
zweiter Signale (in dem Uplink-Frequenzband) würde der Antennenschalter die
Antenne funktional mit dem zweiten Anschluss verbinden. Die RF-Transceiverschaltung
und deren Funktionsweise könnten
ansonsten zu der vorstehend in Verbindung mit 3 beschriebenen
konsistent sein. Derzeit wird ein solches Halbduplex-Drahtloskommunikationsformat
durch das globale Mobilfunksystem GSM angewandt.