DE69734338T2

DE69734338T2 - Zweibandsendeempfänger

Info

Publication number: DE69734338T2
Application number: DE69734338T
Authority: DE
Inventors: Kari Lehtinen; Mikko Pesola
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: EP0820154B1; EP0820154A3; FI117841B; EP0820154A2; US6014551A; FI962895A0; FI962895A; DE69734338D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Übertragen eines Funkfrequenz- bzw. Hochfrequenzsignals, d.h. HF-Signals, auf zwei verschiedenen Übertragungs-Frequenzbändern und zum Empfangen auf zwei verschiedenen Empfangs-Frequenzbändern. Die Anordnung ist unter anderem in einer Sende-Empfangs-Einrichtung eines Funkkommunikationssystems möglich, welches auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet, oder in einer Sende-Empfangs-Einrichtung, die dazu gedacht ist, in Verbindung mit zwei Funkkommunikationssystemen verwendet zu werden.
Mobilkommunikationssysteme entwickeln sich und wachsen schnell, weshalb in vielen Gegenden Systeme nach einigen verschiedenen Standards errichtet wurden oder werden. Infolgedessen entstand ein Bedarf für Mobilstationen, die in mehr als einem System verwendet werden können. Darüber hinaus werden neue, sogenannte 3.Generation-Systeme entwickelt, die vermutlich einen Dualmodus-Betrieb des Empfängers erforderlich machen. Unter diesen Systemen sollen das von ETSI (European Telecommunications Standards Institute) festgelegte UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und das von der Funkabteilung der International Telecommunication Union (Internationale Fernmeldeunion) festgelegte FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications Systems) hervorgehoben werden.
1 ist ein Blockdiagramm der Hochfrequenzteile, d.h. HF-Teile, eines Multimodus-Mobiltelefons nach dem Stand der Technik, welches auf zwei verschiedenen Frequenzbändern funktioniert. Diese Art von Anordnung wird in der Patentanmeldung [1] EP 678974 A2 beschrieben. Das System schließt ein gesondertes HF-Frontend sowohl für beide Frequenzen als auch jeweils für den Empfänger bzw. den Sender ein; im Empfängerteil umfasst dieses HF-Frontend einen Vorverstärker 2, 27 und einen HF-Filter 3, 28, und im Senderteil Filter 19, 23 und einen Leistungsverstärker 18, 24 sowie Duplexfilter 1, 25 für beide Frequenzbänder.
Um die jeweiligen HF-Teile auf jedem Frequenzband verwenden zu können, sind Zweiwegeschalter 26, 29, 31 in dem Antennen-Frontend auf den antennenseitigen Anschlüssen der Mischer des Empfängers und Senders bereitgestellt. Während sie auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeiten, werden zwei Duplexfilter 1, 25, zwei Vorverstärker 2, 27 und zwei HF-Filter 3, 28 beim Signalempfang verwendet. Entsprechend werden bei der Signalübertragung zwei HF-Filter 19, 23 des Senders, zwei Leistungsverstärker 18, 24 und zwei Duplexfilter 1, 25 verwendet. Mittels der Zweiwegeschalter 26, 29, 31 ist einer der beiden Blöcke gleicher Art immer in Verwendung. Um zwei verschiedene erste Mischerfrequenzen LO1 zu erzeugen, werden in dem Generator S1 zwei spannungsgesteuerte Oszillatoren 13, 30 bereitgestellt, von denen einer von den Steuerungen V1 und V2 als aktiv geschaltet wird, abhängig von dem jeweiligen Betriebs-Frequenzband, zum Beispiel dem Frequenzband des GSM- oder des PCN-Systems. Die verwendeten Steuerungen V1 und V2 können die Oszillator-Betriebsspannungen sein (d.h. eine ist auf die Betriebsspannung geschaltet, die andere nicht). Jeder Oszillator 13, 30 gibt eine andere Ausgangsfrequenz aus. Anstelle von verschiedenen Oszillatoren könnte es bei der Anordnung von verschiedenen Mischerfrequenzen LO1 möglich sein, zwei verschiedene Frequenzgeneratoren S1 zu verwenden, von denen immer einer zur Verwendung ausgewählt ist, abhängig von dem betreffenden Frequenzband. Noch eine weitere Alternative ist es, einen Generator S1 zu verwenden, dessen phasengekoppelter Regelkreis (PLL) 15 zwei unterschiedliche Frequenzteiler umfasst, von denen immer einer zur Verwendung gewählt werden kann. Die Teilungszahl des Teilers 22 wird von der Steuerung NX gewählt. Die Teilungszahl für das PCN-System ist 2 und für das GSM-System 1.
Von dem Mischer 4 aus geht das Signal zuerst durch ein erstes Zwischen-Frequenzfilter 5 zu einem zweiten Mischer 6, wo es mit der zweiten Mischerfrequenz LO2 gemischt wird, um eine zweite Zwischenfrequenz IF2 zu erzeugen. Von dem zweiten Mischer 6 geht das Signal durch einen zweiten Zwischen-Frequenzfilter 8 und durch +45° und –45° Phasenverschiebungsblöcke 10 und 11 zu einem Demodulator 12, vorzugsweise zu einem I/Q-Demodulator, wohin auch die lokale Oszillatorfrequenz LO3 gebracht wird.
Auf entsprechende Weise wird im Sender das Signal I-TX, Q-TX, welches zur Übertragung in einem Modulator eintritt, von dem Modulator 21, vorzugsweise einem I/Q-Modulator genommen – wo zusätzlich zur Übertragung des Signals auch die Frequenz der zweiten Mischerfrequenz LO2 geteilt vom Teil 22 hingebracht wird – in einen Mischer 20, in dem Mischer 20 wird das Signal auf die Sendefrequenz FTX mit der ersten Mischerfrequenz LO1 gemischt. Von dem Mischer 20 wird das Signal durch einen Sender-Fregenz-HF-Filter 19 zu einem Leistungsverstärker gebracht, von wo aus das verstärkte Signal über den Duplexfilter 1 zu der Antenne ANT gebracht wird.
In der Beschreibung dienen das GSM- und das PCN-System als Beispiele: die in diesen Systemen verwendeten Betriebsfrequenzen sind wie folgt:
Ein Nachteil der Lösung des Stands der Technik gemäß 1 ist, dass für ihre HF Schnittstelle eine beträchtliche Anzahl von Filtern (1, 3, 19, 23, 25, 28) und steuerbaren Schaltern (26, 29, 31) auf dem Signalweg benötigt wird, was das HF-Frontend kompliziert macht und Produktionskosten erhöht. Darüber hinaus verursachen die Schalter eine Dämpfung auf dem Signalweg im leitenden Modus, und „streuen", d.h. lassen Signale auch im offenen Zustand durchgehen.
Lösungen nach dem Stand der Technik sind auch in den Dokumenten JP 05244032 A und EP A 0682458 beschrieben. Dokument JP 05 244032 offenbart eine Sende-Empfangs-Einrichtung, die mit zwei Sende- und Empfangsbändern betreibbar ist. Die Sende-Empfangseinrichtung umfasst gesonderte Filter für jedes Band, und daher ist die Zahl von Filtern groß. Dokument EP-A-0682458 offenbart die Verwendung eines steuerbaren Filters, wobei das Durchlassband des Filters für das gewählte Empfangs- und Sendeband angepasst werden kann. Diese Lösung erfordert Steuerschaltungen zum Steuern des Filters.
Eine der Ideen der Erfindung ist, dass ein und derselbe Filter, der zu dem HF-Frontend gehört, zum Filtern von Interferenz von zwei verschiedenen Signalen verwendet wird, wobei in diesem Fall die Zahl der Filter verringert werden kann. Mittels der Lösung gemäß der Erfindung kann die Zahl der steuerbaren Schalter, die auf dem Signalweg des HF-Frontends erforderlich sind, ebenso minimiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, nur einen rauscharmen Verstärker für beide Empfangsfrequenzbänder im Empfangsteil zu verwenden, und nur einen HF-Leistungsverstärker für beide Sende-Frequenzbänder im Sendeteil.
Im Stand der Technik ist es bekannt, einen synchronisierten Schalter in einem Telefon eines Zeitmultiplex-Systems zu verwenden, so dass im Empfangsmodus der Schalter das Signal von der Antenne zum Empfänger leitet und den Signalweg vom Sender zu der Antenne blockiert. Im Sendemodus leitet der Schalter das Signal vom Sender zu der Antenne und blockiert den Signalweg von der Antenne zum Empfänger. Neben den Filteranordnungen ist eine Hauptidee der vorliegenden Erfindung, dass ein und derselbe synchronisierte Schalter zusätzlich zur Zeitmultiplex-Sende- und Empfangs-Auswahl auch bei der Auswahl des Frequenzbands in Mehrfachmodus-Mobiltelefonen oder in den sogenannten Systemen der dritten Generation, die Dualmodus-Betrieb anwenden, verwendet werden kann. Daher kann der Bedarf zusätzlicher Schalter vermieden werden.
Die Anordnung gemäß der Erfindung zum Senden und Empfangen eines HF-Signals, bei der ein Senden im ersten und im zweiten Sender-Frequenzband stattfinden kann, wobei das erste und zweite Sender-Frequenzband getrennt sind, und bei der der Empfang auf dem ersten und dem zweiten Empfänger-Frequenzband stattfinden kann, wobei das erste und zweite Empfänger-Frequenzband getrennt sind, wobei die Anordnung Filtermittel zum Filtern des empfangenen und gesendeten Signals umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein und dasselbe Filtermittel zum Filtern von Signalen in mindestens zwei verschiedenen Frequenzbändern verwendet wird, und dass dieses eine Filtermittel ein und dasselbe Durchlassband aufweist, welches Frequenzen der Signale auf jedem der mindestens zwei Frequenzbänder einschließt. Die bevorzugten Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen eingeführt.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 ein Blockdiagramm ist, welches die HF-Elemente eines Mobiltelefons nach dem Stand der Technik zeigt, das auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet,
2 die in einer Kommunikationsanordnung verwendeten Frequenzbänder darstellt,
3 ein HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 2 verwendet zu werden,
4 ein weiteres HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 2 verwendet zu werden,
5 Frequenzbänder darstellt, die in einer weiteren Kommunikationsanordnung verwendet werden,
6 ein HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 5 verwendet zu werden,
7 ein weiteres HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 5 verwendet zu werden,
8 Frequenzbänder darstellt, die in einer dritten Kommunikationsanordnung verwendet werden,
9 ein HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 8 verwendet zu werden,
10 Frequenzbänder darstellt, die in einer vierten Kommunikationsanordnung verwendet werden, und
11 ein HF-Frontend gemäß der Erfindung darstellt, welches dazu geeignet ist, in der Kommunikationsanordnung aus 10 verwendet zu werden.
1 wurde schon bei der vorstehenden Beschreibung des Stands der Technik erklärt. In der nachstehenden Beschreibung sollen die alternativen Ausführungsformen des HF-Frontends gemäß der Erfindung unter Bezug auf die 2–12 beschrieben werden. Die Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden nur in Hinsicht auf das HF-Frontend beschrieben; andere HF-Elemente des Empfängers können wie im Stand der Technik bekannt verstanden werden, zum Beispiel unter Verwendung der in 1 dargestellten Anordnung.
In der nachstehenden Beschreibung und den Ansprüchen wird das Signal, welches auf dem ersten Empfängerfrequenzband oder Band empfangen wird, das erste Signal genannt, das Signal, welches auf dem zweiten Empfängerfrequenzband empfangen wird, wird das zweite Signal genannt, das Signal, das auf dem ersten Sender-Frequenzband gesendet werden soll, wird das dritte Signal genannt und das Signal, das auf dem zweiten Sender-Frequenzband gesendet werden soll, wird das vierte Signal genannt. Diese Begriffe werden unabhängig von dem Ort der Signale in der Sende- oder Empfangskette verwendet.
2 stellt Frequenzbänder, die von einem Kommunikationssystem verwendet werden, auf einer Frequenzachse f dar, wobei die Frequenz als von links nach rechts ansteigend dargestellt wird. Für den ersten Kommunikationsvorgang sind gesonderte Frequenzbänder TX zum Senden und RX zum Empfangen reserviert, und für den zweiten Kommunikationsvorgang ist das Frequenzband TDD reserviert, welches sowohl für Senden als auch für Empfang verwendet wird. Diese Art von Kommunikationssystem kann zum Beispiel UMTS sein. Bei der in 2 dargestellten Kommunikationsanordnung ist der Abstand der ersten Sendefrequenz (TX) von dem zweiten Sendefrequenzband (TDD) und von dem zweiten Empfangsfrequenzband (TDD) kürzer als von dem ersten Empfangsfrequenzband (RX).
In einer Sende-Empfangs-Einrichtung, die in der in 2 dargestellten Kommunikationsanordnung verwendet wird, benötigt der Sender eine HF-Signalfilterung zum Auslöschen falscher Signale, insbesondere Oberschwingungen der Sendefrequenz, aber möglicherweise auch anderer Frequenzen. Beim Empfang wird eine Filterung benötigt, um zu verhindern, dass bandfremde Signale den Empfänger sättigen. In diesem Fall wird eine Filterungsdämpfung besonders bei der Spiegelfrequenz benötigt.
3 stellt ein HF-Frontend gemäß der Erfindung dar, welches für das Kommunikationssystem aus 2 geeignet ist. Dabei wird das von der Antenne 38 empfangene HF-Signal an den Schalter 32 geleitet. Der Schalter 32 wird so gesteuert, dass bei Empfang auf dem RX-Frequenzband das Signal an den Bandpassfilter 34 geleitet wird, dessen Durchlassband bei Band RX gesetzt ist. Nach dem Filter wird das Signal in dem Verstärker 35 verstärkt, aus dessen Ausgang das Signal S_RX erhalten wird, welches vom RX-Band erhalten wurde.
Während ein Signal auf dem TDD-Band empfangen wird, wird das empfangene HF-Signal durch den Schalter zu einem Bandpassfilter 34 geleitet, dessen Durchlassband bei dem TDD-Band gesetzt ist. Danach wird das gefilterte Signal in einem Verstärker 35 verstärkt, aus dessen Ausgang das Signal S_TDDrx für weitere Verarbeitung empfangen wird.
Im Sendermodus werden die zu sendenden Signale S_TX und S_TDDtx in einem Verstärker 37 verstärkt und in einem Bandpassfilter 36 gefiltert. Das Durchlassband des Filters ist so ausgelegt, dass sowohl das TX-Band als auch das TDD-Band im Durchlassband des Filters 36 liegen. Das verstärkte und gefilterte Signal wird dann zu dem Schalter 32 geleitet, welches im Sendermodus in einen Zustand gesetzt ist, in dem das zu sendende Signal an die Antenne 38 geschaltet wird.
Folglich wird bei der Lösung gemäß 3 beim Senden ein Filter 36 verwendet, dessen Durchlassband beide Sendebänder TX und TDD abdeckt. Dies ist möglich, wenn der Abstand zwischen den Sendebändern kurz ist. Noch eine weitere Voraussetzung ist, dass der Sender einen niedrigen Rauschpegel hat und dass Interferenzsignale außerhalb der Bänder liegen. Zusätzlich zu der kleinen Zahl von Filtern ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass kein Schalter zwischen dem Sender und dem Filter benötigt wird.
Zusätzlich kann beim Empfang der Schalter zwischen den Filtern 33 und 34 und dem Verstärker 35 entfernt werden, wenn die Filterausgänge parallel geschaltet sind. Um zu verhindern, dass beide Filter in paralleler Schaltung die Durchlassbandsignale des anderen Filters dämpfen, müssen die Impedanzen beider Filter in dem Durchlassband des anderen Filters hoch sein. Damit wird ein Übergang der Signalleistung auf den anderen Filter vermieden. Wenn die Durchlassbänder der Filter sich überschneiden, erhöht die parallele Schaltung der Ausgänge die Verstärkung, da eine typische Impedanz beim Durchlassband 50 Ohm ist, und in diesem Fall ein Teil der Signalleistung auf einen anderen Filter übertragen wird.
4 stellt eine weitere HF-Frontend-Anordnung gemäß der Erfindung dar, die dazu geeignet ist, mit dem Kommunikationssystem aus 2 verwendet zu werden. Dort wird das von der Antenne 41 empfangene Signal zu einem Bandpassfilter 42 und zu einem Bandpassfilter 44 gebracht. Das Durchlassband des Filters 42 ist so gesetzt, dass das RX-Band sich in dem Durchlassband des Filters befindet. Wenn ein Signal auf dem RX-Band empfangen wird, wird das empfangene Signal daher über den Filter 42 an den Verstärker 42 geschaltet, aus dessen Ausgang ein verstärktes Empfangssignal S_RX gewonnen wird.
Das Durchlassband des Filters 44 ist so ausgelegt, dass sowohl das TDD-Band als auch das TX-Band in dem Durchlassband des Filters 44 liegen. Beim Empfang eines Signals im TDD-Band geht das von der Antenne 41 empfangene Signal damit weiter durch den Filter 44, und das gefilterte Signal wird von einem Schalter 45 weiter an den Verstärker 43 geleitet. Von dem Verstärkerausgang wird ein Signal S_TDDrx für weitere Verarbeitung erhalten.
Beim Senden eines Signals im TX- oder TDD-Band wird das Signal S_TX oder S_TDDtx an einen Verstärker 46 geleitet, und das aus dessen Ausgang erhaltene verstärkte Signal wird durch den Schalter 45 an den Bandpassfilter 44 geleitet. Wie bereits erklärt wurde, lässt der Filter 44 sowohl das TDD- als auch das TX-Band durch. Das gefilterte Sendesignal wird weiter an die Antenne 41 geschaltet.
Mittels der in 4 dargestellten Lösung werden die gleichen Vorteile erreicht wie mittels der in 3 dargestellten Lösung. Darüber hinaus werden in der Anordnung aus 4 nur zwei Filter verwendet, weil das Senden das gleiche TDD-Bandfilter verwendet wie der Empfang.
5 stellt die von einem Kommunikationssystem verwendeten Frequenzbänder auf der Frequenzachse f dar. Für den ersten Kommunikationsvorgang sind getrennte Frequenzbänder reserviert, das Senderfrequenzband TX und das Empfängerfrequenzband RX, und für den zweiten Kommunikationsvorgang ist das Frequenzband TDD reserviert, welches sowohl beim Senden als auch beim Empfangen verwendet wird. Die verwendeten Frequenzbänder befinden sich auf der Frequenzachse, so dass das TDD-Band und das RX-Band nahe beieinander liegen, und das TX-Band weiter weg von diesen Bändern liegt. Das in 4 dargestellte Kommunikationssystem kann zum Beispiel ein UMTS-System sein. Bei der Anwendung der in 5 dargestellten Kommunikationsanordnung werden ähnliche Filterabläufe der Sende-Empfangseinrichtung angenommen wie vorstehend bei der Beschreibung von 2 angenommen.
6 stellt ein HF-Frontend-System gemäß der Erfindung dar, welches dazu geeignet ist, in einer Kommunikationsanordnung aus 5 verwendet zu werden. Das von der Antenne 61 empfangene Signal wird darin von einem Schalter 62 zu einem Bandpassfilter 63 geleitet. Das Durchlassband des Filters 63 ist so ausgelegt, dass sowohl das TDD-Band als auch das RX-Band im Durchlassband des Filters 63 liegen. Das gefilterte Signal wird in einem Verstärker 64 verstärkt, aus dessen Ausgang die empfangenen, verstärkten Signale S_RX und S_TDDrx erhalten werden.
Im Sendermodus wird das Signal S_TX oder S_TDDrx in einem Verstärker 67 verstärkt, wonach das Signal zu den Bandpassfiltern 65 und 66 geleitet wird. Das Durchlassband des Filters 65 ist so ausgelegt, dass der Filter das TDD-Band durchlässt, und folglich wir beim Senden auf dem TDD-Band das von dem Filter 65 gefilterte Sendersignal von dem Schalter 62 zu der Antenne 61 geleitet. Was das Durchlassband des Filters 66 betrifft, ist dieses so ausgelegt, dass der Filter das TX-Band durchlässt; dementsprechend wird beim Senden auf dem TX- Band das von dem Filter 66 gefilterte Sendersignal von dem Schalter 62 zu der Antenne 61 geleitet. Durch Anwenden der Lösung gemäß 6 werden die gleichen Vorteile erreicht wie mit der Lösung gemäß 3.
7 stellt eine weitere HF-Frontend-Anordnung gemäß der Erfindung dar, die dazu geeignet ist, in einem Kommunikationssystem nach 5 verwendet zu werden. Dort wird das von der Antenne 71 empfangene Signal zu einem Bandpassfilter 72 geschaltet. Das Durchlassband des Filters 72 ist so ausgelegt, dass sowohl das TD-Band als auch das RX-Band im Durchlassband des Filters liegen. Das gefilterte, empfangene Signal wird von einem Schalter 73 an einen Verstärker 74 geleitet. Aus dem Verstärkerausgang werden die verstärkten empfangenen Signale S_RX und S_TDDrx erhalten.
Beim Senden wird das zu sendende HF-Signal S_RX oder S_TDDtx in den Verstärker 76 eingeleitet, dessen Ausgang mit einem Bandpassfilter 75 gekoppelt ist. Das Durchlassband des Filters 75 ist so ausgelegt, dass sich das TX-Band im Durchlassband des Filters befindet, und damit wird beim Senden auf dem TX-Band das Sendersignal über den Filter 75 an die Antenne 71 geleitet. Beim Senden auf dem TDD-Band wird das Signal über den Schalter 73 an den Filter 72 geleitet. Wie bereits gesagt wurde, liegt das TDD-Band im Durchlassband des Filters 72, und folglich wird das Sendersignal über den Filter 72 an die Antenne 71 geschaltet. Die Lösung gemäß 7 hat die gleichen Vorteile und Nachteile wie die Lösung gemäß 4.
8 stellt die Verwendung von Frequenzbändern in einer dritten Kommunikationsanordnung dar. Sie umfasst das Empfangerband RX und das Senderband TX, welche mit dem ersten System verbunden sind. In dem zweiten System finden sowohl Senden als auch Empfang im TDD-Band statt. In der Anordnung gemäß 8 ist der Abstand zwischen dem RX- und dem TX-Band kürzer als der Abstand des TDD-Bands von dem RX- und dem TX-Band. Das erste System kann zum Beispiel ein GSM-System sein, und das zweite System kann zum Beispiel ein DECT, PCS oder AMPS-System sein.
9 stellt ein HF-Frontend-System gemäß der Erfindung dar, welches dazu geeignet ist, in einer Kommunikationsanordnung nach 8 verwendet zu werden. Das von der Antenne 91 empfangene Signal wird dort von einem Schalter 92 zu einem Filter 93 geleitet. Das Durchlassband des Filters 93 ist so ausgelegt, dass sowohl das RX-Band als auch das TDD-Band im Durchlassband des Filters 93 liegen. Vorzugsweise sollte der Filter 93 Dämpfung sowohl im TX-Band als auch zwischen dem RX- und dem TDD-Band aufweisen. Eine Alternative ist, die Empfangsfilterung mit zwei getrennten, parallel geschalteten Bandpassfiltern durchzuführen, so dass das TDD-Band im Durchlassband des ersten Filters liegt und das RX-Band im Durchlassband des zweiten Filters liegt. Es ist vorteilhaft, zwei parallel geschaltete Filter zu verwenden, wenn eine hohe blockierende Dämpfung zwischen den beiden durchzulassenden Bändern erforderlich ist. Das gefilterte Signal wird weiter an einen Verstärker 94 geleitet, aus dessen Ausgang ein empfangenes, verstärktes RX-Band-Signal S_RX und ein TDD-Band-Signal S_TDDrx erhalten wird.
Beim Senden wird das TX-Band-Signal S_TX oder das TDD-Band-Signal S_TDDrx in einen HF-Leistungsverstärker 96 eingeleitet, und das verstärkte Signal wird weiter zu einem Bandpassfilter 95 geleitet. Das Durchlassband des Filters 95 ist so ausgelegt, dass sowohl das TX-Band als auch das TDD-Band im Durchlassband des Filters 95 liegen. Wenn das Senderspektrum rein ist, werden die Dämpfungsbedingungen des Sperrbands des Filters 95 leicht erfüllt. Das gefilterte Signal wird weiter von dem Schalter 92 an die Antenne 91 geleitet.
10 stellt die Verwendung von Frequenzbändern in einer vierten Kommunikationsanordnung dar. Sie umfasst ein Empfängerband RX1 und ein Senderband TX1, die mit dem ersten System verbunden sind. In dem zweiten System findet Empfang in dem Empfangsband RX2 statt, und Senden findet in dem Sendeband TX2 statt. In einer Anordnung gemäß 10 ist die Entfernung zwischen dem RX- und dem TX-Band des gleichen Systems kürzer als die Entfernung zwischen den RX- und den TX-Bändern zweier verschiedener Systeme. In der in 10 dargestellten Kommunikationsanordnung können das erste und das zweite System zum Beispiel ein GSM- und ein PCN-System sein.
11 stellt eine HF-Frontend-Anordnung gemäß der Erfindung dar, die dazu geeignet ist, in Verbindung mit der Kommunikationsanordnung aus 10 verwendet zu werden. Das von der Antenne 111 empfangene Signal wird dort von einem Schalter 112 an Filter 113 und 114 geleitet. Das Durchlassband des Filters 113 ist so ausgelegt, dass das erste Empfängerband RX1 bei dem Durchlassband des Filters 113 liegt. Entsprechend ist das Durchlassband des Filters 114 so ausgelegt, dass das zweite Empfängerband RX2 in dem Durchlassband des Filters 114 liegt. Damit geht das empfangene Signal entweder durch den Filter 113 oder durch den Filter 114 hindurch, abhängig davon, ob der Empfang auf dem Band RX1 oder dem Band RX2 stattfindet. Das gefilterte Signal wird weiter zu einem Verstärker 115 geleitet, von dessen Ausgang das RX1-Band-Signal S_RX1 und das RX2-Band-Signal S_RX2 erhalten werden. Mittels zweier parallel geschalteter Filter wird eine hohe Sperrband-Dämpfung zwischen dem RX1 und dem RX2-Band erreicht. Das parallele Schalten der Filter erfordert einen Abgleich der Impedanzen, wie in Verbindung mit der Beschreibung von 3 erklärt wurde.
Beim Senden wird das TX1-Band-Signal S_RX1 oder das TX2-Band-Signal S_TX2 in einen HF-Leistungsverstärker 117 eingeleitet. Das verstärkte Signal wird zu einem Bandpassfilter 116 geleitet, dessen Durchlassband so ausgelegt ist, dass sowohl das Band TX1 als auch das Band TX2 in dem Filterdurchlassband liegen. Das gefilterte Sendersignal wird weiter durch den Schalter 112 zu der Antenne 111 geleitet. Um den gleichen Filter zum Filtern sowohl des TX1- als auch des TX2-Bands verwenden zu können, ist es vorteilhaft, dass der Sender ein reines Spektrum aufweist, wobei in diesem Fall eine hohe Dämpfung des Sperrbands nicht erforderlich ist.
Ein Nachteil bei Lösungen, bei denen das Sendersignal des TX- oder des TDD-Bands ungedämpft zu dem Empfänger weitergeht ist, dass ein anderes in der Nähe befindliches Telefon eine Sättigung des Empfängers verursachen kann. Das Erhöhen des Sättigungspunkts bedeutet üblicherweise eine Steigerung der Leistungsaufnahme des Verstärkers, doch beim TDD-Empfang kann der Sättigungspunkt wirkungsvoll ohne eine maßgebliche Steigerung der Leistungsaufnahme erhöht werden, da der Empfänger nur kurzzeitig zwischen den Empfangszeitfenstern eingeschaltet ist.
Im Zusammenhang mit der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen wurde erklärt, in welchem Modus die in dem HF-Signalweg befindlichen Schalter sind, abhängig von dem Betrieb der Sende-Empfangseinrichtung und dem angewendeten Frequenzbereich. Die Schalter werden zum Beispiel von einem in der Mobilstation inbegriffenen Prozessor gesteuert. In dem Speicher der Mobilstation ist ein Steuerprogramm gespeichert, wodurch der Prozessor Steuersignale für die Schalter erzeugt.
Wenn die Mobilstation in einem Zeitmultiplex-System arbeitet, sorgt das Steuerprogramm dafür, dass der Schalter so gesteuert wird, dass während des für das Senden reservierten Zeitfensters das Sendersignal von dem Sender zu der Antenne geleitet wird, und dass während des für den Empfang reservierten Zeitfensters das Empfängersignal von der Antenne zu dem Empfänger geleitet wird.
Wenn das Steuerprogramm in dem Mobilkommunikationsnetzwerk einen Befehl zum umschalten des Frequenzbereichs erkennt, erzeugt es ein Steuersignal für den Schalter und steuert den Schalter, wie in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform oben erklärt wurde. Der selbe Steuersignalweg kann für die sowohl für die Auswahl von Empfang, Senden als auch der Frequenzbandwahl verwendet werden.
Wenn das System dem Benutzer der Mobilstation gestattet, den verwendeten Frequenzbereich zu wählen, erzeugt der Prozessor einen Steuerbefehl für den Schalter auf der Grundlage eines von der Benutzerschnittstelle gegebenen Befehls, zum Beispiel von der Tastatur aus.
Anordnungen gemäß der Erfindung können in einer Mobilstation verwendet werden, die mit zwei verschiedenen Mobilkommunikationssystemen auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet, und in einer Mobilstation, die auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet. Die Lösungen der Erfindung zum Erzeugen der Frequenzen, die bei dem Empfang erforderlich sind, kann auch einer Funkruf-Vorrichtung eines Funkrufsystems verwendet werden, welches auf zwei verschiedenen Frequenzbändern arbeitet, weshalb die Erfindung nicht ausschließlich auf Mobiltelefone begrenzt ist.
Die vorstehende Beschreibung beschreibt nur einige Anwendungen des Verfahrens gemäß der Erfindung. Das Prinzip der Erfindung kann natürlich innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche modifiziert werden, zum Beispiel was die Einzelheiten der praktischen Ausführung oder die Anwendungsbereiche betrifft.
Insbesondere Kommunikationssysteme und damit verbundene Frequenzbänder sind nur als Beispiel erklärt, und die Anwendung der Erfindung ist keineswegs weder auf die beschriebenen Kommunikationssysteme, noch auf die beschriebenen relativen Lagen der Sender- oder Empfängerbänder beschränkt.

Claims

Anordnung zum Übertragen und Empfangen eines HF-Signals, so dass die Übertragung in einem ersten Senderfrequenzband (TX, TX1) und in einem zweiten Senderfrequenzband (TDD, TX2) stattfinden kann, wobei das erste und zweite Senderfrequenzband voneinander getrennt sind, so dass der Empfang in einem ersten Empfängerfrequenzband (RX, RX1) und in einem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD, RX2) stattfinden kann, wobei das erste und zweite Empfängerfrequenzband voneinander getrennt sind, wobei die Anordnung Filterungsmittel zum Filtern des Signals umfasst, das empfangen und übertragen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass – ein und dasselbe Filterungsmittel zum Filtern von Signalen verwendet wird, die in zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern gelegen sind, und – das ein und dasselbe Filterungsmittel ein und denselben Durchlassbereich aufweist, welcher Frequenzen der Signale in jedem der zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbänder einschließt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Signale, die in zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern gelegen sind, Signale sind, die zu empfangen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Signale, die in zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern gelegen sind, Signale sind, die zu übertragen sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Signale, die in zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern gelegen sind, Signale sind, die zu übertragen sind, und zumindest eines ein Signal ist, das zu empfangen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Signale, die in zumindest zwei unterschiedlichen Frequenzbändern gelegen sind, Signale sind, die zu empfangen sind, und zumindest eines ein Signal ist, das zu übertragen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes Verstärkungsmittel zum Verstärken eines ersten und eines zweiten Signals nach Empfang und Filtern, und ein zweites Verstärkungsmittel zum Verstärken eines dritten und eines vierten Signals vor Filtern und Übertragen umfasst.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – sie einen ersten Schalter (32) mit mindestens zwei Zuständen und mit einer Antennenschaltung (38) gekoppelt umfasst, – der erste Schalter (32) eingerichtet ist, in dem ersten Zustand die Antennenschaltung (38) mit dem ersten Anschluss des ersten, dritten und vierten Filterungsmittels (33, 36) zu koppeln, um das erste Signal von der Antennenschaltung (38) zu dem ersten Filterungsmittel (33) zu leiten, und um das dritte und vierte Signal von dem dritten und vierten Filterungsmittel (36) zu der Antennenschaltung (38) zu leiten, – der zweite Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (33, 34) mit dem Eingang des ersten Verstärkers (35) gekoppelt ist, um das erste Signal von dem ersten Filterungsmittel (33) zu dem ersten Verstärker (35) zu leiten, und um das zweite Signal von dem zweiten Filterungsmittel (34) zu dem ersten Verstärker (35) zu leiten, – das erste Schaltmittel (32) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, die Antennenschaltung (38) mit dem ersten Anschluss des zweiten Filters (34) zu koppeln, um das zweite Signal von der Antennenschaltung (38) zu dem zweiten Filter (34) zu leiten, – der zweite Anschluss des dritten und vierten Filterungsmittels (36) mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers (37) gekoppelt ist, um das dritte und vierte Signal von dem zweiten Verstärker (37) zu dem dritten und vierten Filterungsmittel (36) zu leiten, und dass – das dritte Filterungsmittel und vierte Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (36) sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – die Antennenschaltung (41) mit dem ersten Anschluss des ersten, zweiten, dritten und vierten Filterungsmittels (42, 44) gekoppelt ist, um das erste Signal von der Antennenschaltung (41) zu dem ersten Filterungsmittel (42) zu leiten, um das zweite Signal von der Antennenschaltung (41) zu dem zweiten Filterungsmittel (44) zu leiten, um das dritte Signal von dem dritten Filterungsmittel (44) zu der Antennenschaltung (41) zu leiten, und um das vierte Signal von dem vierten Filterungsmittel (44) zu der Antennenschaltung (41) zu leiten, – die Anordnung einen zweiten Schalter (45) mit mindestens zwei Zuständen umfasst, wobei ein Anschluss des Schalters mit dem zweiten Anschluss des zweiten, dritten und vierten Filterungsmittels (44) gekoppelt ist, – der zweite Schalter (45) in dem ersten Zustand eingerichtet ist, um den zweiten Anschluss des zweiten Filterungsmittels (44) mit dem Eingang des ersten Verstärkers (43) zu koppeln, um das zweite Signal von dem zweiten Filterungsmittel (44) zu dem ersten Verstärker (43) zu leiten, – der zweite Schalter (45) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, um den zweiten Anschluss des dritten und vierten Filterungsmittels (44) mit dem Ausgang des Verstärkungsmittels (46) zu koppeln, um das dritte und vierte Signal von dem zweiten Verstärkungsmittel (46) zu dem dritten und vierten Filterungsmittel (44) zu leiten, und dass – das zweite, dritte und vierte Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (44) sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – sie einen dritten Schalter (62) umfasst, der mit einer Antennenschaltung (61) verbunden ist und mindestens zwei Zustände aufweist, – der dritte Schalter (62) in dem ersten Zustand eingerichtet ist, um die Antennenschaltung (61) mit dem ersten Anschluss des ersten, zweiten und dritten Filters (63, 66) zu koppeln, um das erste und zweite Signal von der Antennenschaltung (61) mit dem ersten und zweiten Filter (63) zu koppeln, und um das dritte Signal von dem dritten Filterungsmittel (66) mit der Antennenschaltung zu koppeln, – der zweite Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (63) mit dem Eingang des ersten Verstärkers (64) gekoppelt ist, um das erste und zweite Signal von dem ersten und zweiten Filterungsmittel (63) zu dem ersten Verstärker (64) zu leiten, – der zweite Anschluss des dritten Filterungsmittels (66) mit dem Ausgang des zweiten Verstärkungsmittels (67) gekoppelt ist, um das dritte Signal von dem dritten Verstärkungsmittel (67) zu dem dritten Filter (66) zu leiten, – der dritte Schalter (62) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, um den ersten Anschluss des vierten Filterungsmittels (65) mit der Antennenschaltung (61) zu koppeln, um das vierte Signal von dem vierten Filterungsmittel (65) zu der Antennenschaltung (61) zu leiten, – der zweite Anschluss des vierten Filterungsmittels (65) mit dem Ausgang des zweiten Verstärkungsmittels (67) gekoppelt ist, um das vierte Signal von dem zweiten Verstärkungsmittel (67) zu dem vierten Filterungsmittel (65) zu leiten, und dass – das erste und zweite Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (63) sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der erste Anschluss des ersten, zweiten, dritten und vierten Filterungsmittels (72, 75) mit einer Antennenschaltung (71) verbunden ist, – der zweite Anschluss des dritten Filters (75) mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers (76) gekoppelt ist, um das dritte Signal zu filtern, und um es der Antennenschaltung (71) zuzuführen, – die Anordnung einen vierten Schalter (73) umfasst, der mit dem zweiten Anschluss des ersten, zweiten und vierten Filterungsmittels gekoppelt ist, und mindestens zwei Zustände aufweist, – der vierte Schalter in dem ersten Zustand eingerichtet ist, um den zweiten Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels mit dem ersten Verstärkungsmittel (74) zu koppeln, um das erste und zweite Signal von dem ersten und zweiten Filter (72) zu dem ersten Verstärkungsmittel (74) zu leiten, – der vierte Schalter (73) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, um den Ausgang des zweiten Verstärkers (76) mit dem zweiten Anschluss des vierten Filters (72) zu koppeln, um das vierte Signal zu der Antennenschaltung (71) über den vierten Verstärker (72) zu leiten, und dass – das erste, zweite und vierte Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (75) sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – sie einen siebten Schalter (92) umfasst, der mindestens zwei Zustände aufweist, und mit einer Antennenschaltung (91) gekoppelt ist, – der siebte Schalter (92) in dem ersten Zustand eingerichtet ist, die Antennenschaltung (91) mit dem ersten Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (93) zu koppeln, um das erste und zweite Signal von der Antennenschaltung (91) zu dem ersten und zweiten Filterungsmittel (93) zu leiten, – der zweite Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (93) mit dem Eingang des ersten Verstärkungsmittels (94) gekoppelt ist, um das erste und zweite Signal von dem ersten und zweiten Filterungsmittel (93) zu dem ersten Verstärkungsmittel (94) zu leiten, – der siebte Schalter (92) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, um den ersten Anschluss des dritten und vierten Filterungsmittels (95) zu der Antennenschaltung (101) zu schalten, und um das dritte und vierte Signal von dem dritten und vierten Filterungsmittel (95) zu der Antennenschaltung (91) zu leiten, – die zweiten Anschlüsse des dritten und vierten Filterungsmittels (95) mit dem Ausgang (96) des zweiten Verstärkers gekoppelt sind, um das dritte und vierte Signal von dem zweiten Verstärker (96) zu dem dritten und vierten Filterungsmittel (95) zu leiten, – das erste und zweite Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (93) sind, und dass – das dritte und vierte Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (95) sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – sie einen achten Schalter (112) umfasst, der mindestens zwei Zustände aufweist, und mit einer Antennenschaltung (111) gekoppelt ist, – der achte Schalter (112) in dem ersten Zustand eingerichtet ist, die Antennenschaltung (111) mit dem ersten Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (113, 114) zu koppeln, um das erste Signal von der Antennenschaltung (111) zu dem ersten Filterungsmittel (113) zu leiten, und um das zweite Signal von der Antennenschaltung (111) zu dem zweiten Filterungsmittel (114) zu leiten, – der zweite Anschluss des ersten und zweiten Filterungsmittels (113, 114) mit dem Eingang des ersten Verstärkers (115) gekoppelt ist, um das erste Signal von dem ersten Filterungsmittel (113) zu dem ersten Verstärker (115) zu leiten, und um das zweite Signal von dem zweiten Filterungsmittel (114) zu dem ersten Verstärker (115) zu leiten, – der achte Schalter (112) in dem zweiten Zustand eingerichtet ist, um die Antennenschaltung (111) zu dem ersten Anschluss des dritten und vierten Filterungsmittels (116) zu schalten, um das dritte und vierte Signal von dem dritten und vierten Filterungsmittel (116) zu der Antennenschaltung (111) zu leiten, – der Ausgang des zweiten Verstärkers (117) mit dem zweiten Anschluss des dritten und vierten Filterungsmittels (116) gekoppelt ist, um das dritte und vierte Signal von dem zweiten Verstärker (117) zu dem dritten und vierten Filterungsmittel (116) zu leiten, und dass – das dritte und vierte Filterungsmittel ein und dasselbe Filterungsmittel (116) sind.
Verwendung einer Anordnung nach den Ansprüchen 7 oder 8 in einer Kommunikationsanordnung, wobei – das zweite Senderfrequenzband (TDD) und das zweite Empfängerfrequenzband (TDD) sich zumindest teilweise überlappen, und – der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Senderfrequenzbands (TX) und irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TDD) und dem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD) kleiner als der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Empfängerfrequenzbands (RX) und der Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TDD) und dem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD) ist.
Verwendung einer Anordnung nach den Ansprüchen 9 oder 10 in einer Kommunikationsanordnung, wobei – das zweite Senderfrequenzband (TDD) und das zweite Empfängerfrequenzband (TDD) sich zumindest teilweise überlappen, und – der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Empfängerfrequenzbands (RX) und irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TDD) und dem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD) kleiner als der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Senderfrequenzbands (RX) und der Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TDD) und dem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD) ist.
Verwendung einer Anordnung nach den Ansprüchen 11 oder 12 in einer Kommunikationsanordnung, wobei – das zweite Senderfrequenzband (TDD) und das zweite Empfängerfrequenzband (TDD) sich zumindest teilweise überlappen, und – der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Frequenzbands (TX) kleiner als der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz innerhalb des ersten Empfängerfrequenzbands (RX) und irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TDD) und dem zweiten Empfängerfrequenzband (TDD) ist.
Verwendung einer Anordnung nach Anspruch 12 in einer Kommunikationsanordnung, wobei – das erste Senderfrequenzband (TX1), das zweite Senderfrequenzband (TX2), das erste Empfängerfrequenzband (RX1) und das zweite Empfängerfrequenzband (RX2) voneinander getrennt sind, und – der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Senderfrequenzbands (TX1) und irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Empfängerfrequenzbands (RX1) als auch der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TX2) und irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Empfängerfrequenzbands (RX2) beide kleiner als der Absolutwert einer Frequenzdifferenz zwischen irgendeiner Frequenz innerhalb des ersten Senderfrequenzbands (TX1) oder innerhalb des ersten Empfängerfrequenzbands (RX1) und irgendeiner Frequenz innerhalb des zweiten Senderfrequenzbands (TX2) oder innerhalb des zweiten Empfängerfrequenzbands (RX2) sind.