-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren für
das Reduzieren der Amplitude von Signalen. Insbesondere aber nicht
ausschließlich
können
die Vorrichtung und das Verfahren im Empfänger für ein drahtloses Telekommunikationsnetz
verwendet werden.
-
1 zeigt
ein bekanntes drahtloses Telekommunikationsnetz 2. Das
Gebiet, das durch das Netz abgedeckt wird, ist in eine Anzahl von
Zellen 4 aufgeteilt. Jede Zelle hat eine zugewiesene Basistransceiverstation 6.
Jede Basistransceiverstation 6 ist ausgelegt, um mit Endgeräten 8,
die in der Zelle 4, die mit der Basistransceiverstation 6 verbunden
sind, zu kommunizieren. Die Endgeräte 8 können Mobilstationen
sein, die sich zwischen den Zellen bewegen können.
-
Jede
Basistransceiverstation ist in der GSM-Norm (Global System for Mobile
Communications) angeordnet, um M Kanäle aus N verfügbaren Kanälen C1 ...
CN zu empfangen, wie das in 2a dargestellt
ist. Das ergibt sich deswegen, da die GSM eine Technik des Vielfachzugriffs
im Frequenzmultiplex verwendet. Die N Kanäle C1 ... CN belegen eine Bandbreite
von X MHz. Jeder Kanal hat somit einen Abstand von X/N MHz. Dieser
beträgt
in der GSM-Norm 200 kHz. Jeder Kanal ist in Rahmen F unterteilt,
von denen einer in 2b gezeigt ist. Jeder Rahmen
ist in 8 Schlitze S1 ... S8 unterteilt. Die GSM-Norm stellt ein
System des Mehrfachzugriffs im Frequenzmultiplex/Zeitmultiplex (F/TDMA-System) dar,
und somit werden verschiedenen Mobilstationen verschiedene Zeitschlitze
für eine
gegebene Frequenz zugeordnet. Somit wird die Basistransceiverstation
Signale von verschiedenen Mobilstationen in verschiedenen Zeitschlitzen
auf derselben Frequenz empfangen. M ist gewöhnlicherweise viel kleiner
als N.
-
Es
wird Bezug auf 3 genommen, die Teile der bekannten
Basistransceiverstation 9 zeigt, die ausgelegt ist, N Kanäle gleichzeitig
zu empfangen. Aus Gründen
der Klarheit ist nur der Empfangsteil der Basistransceiverstation 9 gezeigt.
Die Basistransceiverstation 9 besitzt eine Antenne 9,
die ausgebildet ist, um Signale von Mobilstationen in der Zelle,
die durch die Basistransceiverstation 9 bedient wird, zu empfangen.
Die Basistransceiverstation umfasst N Empfänger R1, R2 ... RN. Somit ist
ein Empfänger
für jede
Frequenz vorgesehen, die von der Basisstation 9 empfangen
werden soll. Alle Empfänger
R1–RN haben
dieselbe Konstruktion und somit sind nur die Komponenten des ersten
Empfängers
R1 gezeigt. Der erste Empfänger
R1 umfasst einen ersten Bandpassfilter 12, der ausgelegt
ist, um Signale herauszufiltern, die außerhalb der Bandbreite liegen,
in der die M verfügbaren
Kanäle
angeordnet sind. Das gefilterte Ausgangssignal wird in einen ersten
rauscharmen Verstärker 14 gegeben,
der die empfangenen Signale verstärkt. Das verstärkte Signal
wird dann durch einen zweiten Bandpassfilter 16 geführt, der
jegliches Rauschen, wie Harmonische oder dergleichen, die durch
den ersten Verstärker 14 eingebracht
wurden, herausfiltert.
-
Der
Ausgang des zweiten Bandpassfilters ist mit einem Mischer 18 verbunden,
der ein zweites Eingangssignal von einem lokalen Oszillator 20 empfängt. Die
Frequenz des Ausgangssignals des lokalen Oszillators 20 wird
von der Frequenz des Kanals, die einem speziellen Empfänger zugewiesen
ist, abhängen.
Das Ausgangssignal des zweiten Bandpassfilters 16 wird
mit dem Ausgangssignal des lokalen Oszillators 20 gemischt,
um ein Funksignal bei einer Zwischenfrequenz IF zu liefern, die
kleiner ist als die Funkfrequenz, bei der die Signale empfangen werden.
Die Zwischenfrequenz IF, die vom Mischer 18 jedes Empfängers ausgegeben
wird, wird für
alle Empfänger
dieselbe sein und kann beispielsweise 180 MHz betragen. Wenn beispielsweise
ein Kanal, der einem gegebenen Empfänger zugewiesen ist, eine Frequenz
von 880 MHz aufweist, so wird der lokale Oszillator 20 dieses
Empfängers
auf 700 MHz abgestimmt. Wenn andererseits der Kanal, der einem gegebenen
Empfänger
zugewiesen wird, eine Frequenz von 900 MHz aufweist, so wird der
lokale Oszillator auf eine Frequenz von 720 MHz abgestimmt.
-
Das
Ausgangssignal des Mischers 18 wird in ein drittes Bandpassfilter 22 eingegeben,
das jegliches Rauschen und unerwünschte
Mischprodukte, die durch den Mischer 18 eingeführt wurden,
herausfiltert. Das Ausgangssignal des dritten Bandpassfilters 22 wird
durch einen zweiten Verstärker 24 verstärkt und
an einen weiteren Bandpassfilter 26 ausgegeben. Der weitere
Bandpassfilter 26 filtert alle Signale heraus mit der Ausnahme
derer des Kanals, der dem speziellen Empfänger zugewiesen wurde. Mit
anderen Worten, alle Kanäle,
die durch die Antenne 10 empfangen werden, mit der Ausnahme
des Kanals, der dem Empfänger
R1 zugewiesen wurde, werden durch den weiteren Bandpassfilter 26 herausgefiltert.
Der Ausgang des weiteren Bandpassfilters 26 ist mit einer
automatischen Verstärkungssteuerungseinheit 28 verbunden,
die die Verstärkung
des Signals ändert,
so dass es in den Dynamikbereich eines Analog-Digital-Wandlers 30 fällt.
-
Die
EP-0704992-A2 und die EP-0704983-A2 beschreiben Systeme für eine Mehrträgersignalverarbeitung
zum Zweck der Reduzierung des Dynamikbereichs des Mehrträgersignals.
Das empfange Signal wird in einzelne Trägersignale aufgeteilt, jedes wird
auf einen gewissen Pegel gedämpft
und dann kombiniert. Dies hat den Nachteil, dass der Empfänger N einzelne
Signalmodifizierer für
jedes der N Trägersignale
benötigt.
-
Die
EP-0372369-A2 beschreibt die Verwendung eines engen Bandfilters,
um ein falsches Signal in einem Kommunikationssystem zu unterdrücken.
-
Ein
Problem bei der bekannten Architektur besteht darin, dass es notwendig
ist, einen Empfänger
für jeden
Kanal vorzusehen.
-
Bei
den bekannten Netzen muss die Basistransceiverstation Signale von
Mobilstationen 8, die sich sehr dicht an der Basistransceiverstation
befinden, als auch von Mobilstationen 8, die sich am Rand einer
Zelle befinden, empfangen. Somit wird die Stärke der Signale, die von der
Basistransceiverstation empfangen werden, in Abhängigkeit von der Distanz der
Mobilstation und der Basisstation stark variieren.
-
Eine
relative große
Variation der Amplitude der Signale, die von den Mobilstationen
an der Basistransceiverstation empfangen werden, ergibt eine Anzahl
von Schwierigkeiten im Empfänger.
Wenn ein einzelner Empfänger
mit Signalen von mehr als einem Kanal verwendet werden soll, müssen die
Verstärker
alle empfangenen Signale mit derselben Größe zu einer gegebenen Zeit
verstärken,
wobei Signale mit einer größeren Amplitude
und solche mit einer kleineren Amplitude eingeschlossen sind. Es
kann somit sein, dass die größeren Signale
außerhalb
des Dynamikbereichs des Analog-Digital-Wandlers fallen, was bewirken kann,
dass der Analog-Digital-Wandler
in die Sättigung
geht, was zu einer Störung
führt.
Typischerweise wird die Störung
die Form einer Intermodulationsstörung annehmen, die Intermodulationsproduktsignale
erzeugt. Diese Interferenz kann mit den Signalen, die auf anderen
Kanälen empfangen
werden, wechselwirken. Wenn eine niedrigere Verstärkung verwendet
wird, so kann dies dazu führen,
dass die kleineren Signale verloren gehen oder durch Hintergrundrauschen
verschluckt werden.
-
Die
US-A-5590156 beschreibt eine Technik für das Ausdehnen des Dynamikbereichs,
der in einer digitalen Breitbandbasisstation verfügbar ist.
Die Basisstation hat zwei Empfänger.
Ein Empfänger weist
eine hohe Verstärkung
auf und ist für
schwache Signale vorgesehen, und der andere Empfänger weist eine niedrigere
Verstärkung
auf und ist für
die stärkeren
Signale vorgesehen. Diesen zwei Empfängern sind verschiedene Frequenzbänder zugewiesen.
Den entfernteren Mobilstationen wird das Frequenzband zugewiesen,
das vom Empfänger
verwendet wird, der die hohe Verstärkung aufweist, während den
Mobilstationen, die sich dicht an der Basistransceiverstation befinden,
das Frequenzband zugewiesen wird, das durch den Empfänger mit
der niedrigen Verstärkung
verwendet wird. Diese Lösung erfordert
es, dass die Basisstation eine Kanalzuweisungsfunktion liefert.
Zusätzlich
sind immer noch zwei verschiedene Empfänger erforderlich.
-
Somit
besteht ein Ziel der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die Probleme der bekannten Systeme zu
reduzieren oder zumindest zu mildern.
-
Gemäß einem
Aspekt ist ein Empfänger
gemäß dem Anspruch
1 vorgesehen.
-
Der
Filter ist ein Sperrfilter. Der Empfänger kann so ausgelegt werden,
dass das stärkste
Signal im Sperrband des Sperrfilters zentriert und somit gedämpft wird.
Vorzugsweise dämpft
das Sperrfilter keine benachbarten Signale.
-
Vorzugsweise
ist eine Abwärtswandlereinheit
für das
Abwärtswandeln
dieser Signale vorgesehen, und die Identifizierungsvorrichtung umfasst
eine Vorrichtung für
das Messen der Stärke
der Signale am Basisband. Vorzugsweise ist ein Analog-Digital-Wandler
vorgesehen, wobei der digitale Ausgang des Analog-Digital-Wandlers
mit dem Eingang der Identifizierungsvorrichtung verbunden ist, und
die Identifizierungsvorrichtung eine Vorrichtung für das Messen
der Stärke
der digitalen Signale vom Analog-Digital-Wandler umfasst. Dieser
Analog-Digital-Wandler unterscheidet sich im allgemeinen vom Analog-Digital-Wandler,
der mit dem Ausgang des Filters verbunden ist.
-
Es
gibt einen Eingang für
das Empfangen der Signale, einen Splitter für das Aufteilen der eingegebenen
Signale, wobei der Splitter einen ersten Ausgang, der mit der Identifizierungsvorrichtung
verbunden ist, und einen zweiten Ausgang, der mit einem Hauptsignalpfad
verbunden ist, der den Filter einschließt, umfasst. Der zweite Pfad
ist vorzugsweise der Identifizierungsvorrichtung zugewiesen und versorgt
die Identifizierungsvorrichtung mit den notwendigen Signalen. Vorzugsweise
ist der Splitter so angeordnet, dass die Signale am ersten Ausgang
viel schwächer
als die Signale am zweiten Ausgang sind. Der Splitter kann somit
vorzugsweise ein Koppler sein.
-
Ein
Abwärtswandlereinheit
ist für
das Abwärtswandeln
der empfangenen Signale auf einen Zwischenfrequenzbereich vorgesehen,
wobei die Abwärtswandlereinheit
angeordnet ist, ein Steuersignal für das Bestimmen des Zwischenfrequenzbereichs von
der Identifizierungsvorrichtung zu empfangen, wodurch dieser Zwischenfrequenzbereich
durch die Identifizierungsvorrichtung auf der Basis der Frequenz
des stärksten
Signals bestimmt wird. Die Abwärtswandlereinheit
befindet sich vorzugsweise auf dem Hauptsignalpfad und unterscheidet
sich von der Abwärtswandlereinheit,
die hier vorher diskutiert wurde.
-
Eine
zweite Abwärtswandlereinheit
ist für das
Abwärtswandeln
der empfangenen Signale auf einen vorbestimmten zweiten Zwischenfrequenzbereich
vorgesehen, der niedriger als der erste Zwischenfrequenzbereich
ist, wobei die Identifizierungsvorrichtung angeordnet ist, ein Steuersignal
für das Steuern
der zweiten Abwärtswandlereinheit
zu liefern, so dass das Ausgangssignal der zweiten Abwärtswandlereinheit
in den vorbestimmten Bereich fällt.
In bevorzugten Ausführungsformen
gibt es somit zwei Zwischenfrequenzen, die im Hauptpfad verwendet
werden. Der erste Zwischenfrequenzbereich kann variieren, aber der
zweite Zwischenfrequenzbereich ist vorzugsweise fest.
-
Mindestens
eine der ersten und zweiten Abwärtswandlereinheiten
umfasst vorzugsweise einen Oszillator, der angeordnet ist, um ein
Abwärtswandlungssignal zu
liefern, wobei die Frequenz des Abwärtswandlungssignals durch die
Identifizierungsvorrichtung gesteuert wird. Die Frequenz des Abwärtswandlungssignals
kann die Zwischenfrequenzbereiche bestimmen.
-
Die
Identifizierungsvorrichtung kann einen ersten Teil für das Trennen
der Signale und einen zweiten Teil für das Identifizieren von mindesten
dem einen stärksten
Signal umfassen. Der zweite Teil erzeugt vorzugsweise auch die Steuersignale,
die vorher diskutiert wurden.
-
Der
erste Teil kann eine Einheit für
eine schnelle Fourier-Transformation
für das
Trennen der Signale umfassen, oder in alternativen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann er einen digitalen Abwärtswandler
für das
Umwandeln der Signale ins Basisband umfassen. Der digitale Abwärtswandler
kann einen Oszillator umfassen, dessen Frequenz geändert wird,
um jedes aus der Vielzahl der Signale am Basisband zu liefern. In
einer alternativen Ausführungsform
sind eine Vielzahl von Abwärtswandlern
vorgesehen, wobei jeder Abwärtswandler angeordnet
ist, um Signale in verschiedenen Frequenzbereichen zum Basisband
zu wandeln. Jeder Abwärtswandler
kann eine einzige Kanalfrequenz aufweisen, mit der er funktioniert,
oder alternativ kann jeder Abwärtswandler
mit einem Unterbereich der gesamten Bandbreite, bei der Signale
empfangen werden können,
funktionieren. Im letzteren Fall kann der Abwärtswandler fähig sein,
Basisbandsignale für
eine Anzahl verschiedener Frequenzen zu liefern.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise in eine Basistransceiverstation
beispielsweise für
die Verwendung in einem zellularen Telekommunikationsnetz eingefügt.
-
Für ein besseres
Verständnis
der vorliegenden Erfindung, und wie diese ausgeführt wird, wird nun beispielhaft
Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen.
-
1 zeigt
ein typisches zellulares Telekommunikationsnetz;
-
2a zeigt
ein Beispiel von Kanälen,
die von einer Basisbandtransceiverstation in einem GSM-System empfangen
werden können;
-
2b zeigt
eine Struktur eines Rahmens, der in jedem Kanal verwendet wird;
-
3 zeigt
den bekannten Empfangsteil einer Basistransceiverstation;
-
4 zeigt
den Empfangsteil einer Basistransceiverstation, der die vorliegende
Erfindung verkörpert;
-
5a zeigt
die Bandbreite des ersten Bandpassfilters der 4;
-
5b zeigt
die Bandbreite des zweiten Bandpassfilters der 4;
-
5c zeigt
die Bandbreite des Sperrfilters der 4;
-
5d zeigt
die Bandbreite des dritten Bandpassfilters der 4;
-
6 zeigt
einen ersten Abtastempfänger (scanning
receiver) für
die Verwendung mit dem Empfänger
der 4;
-
7 zeigt
einen zweiten Abtastempfänger für die Verwendung
mit dem Empfänger
der 4; und
-
8 zeigt
einen dritten Abtastempfänger für die Verwendung
mit dem Empfänger
der 4.
-
Es
wird nun Bezug genommen auf 4, die den
Empfängerteil 32 einer
Basisstation, der die vorliegende Erfindung verkörpert, darstellt. Im Gegensatz
zur bekannten Basistransceiverstation, die in 3 dargestellt
ist, weist die Basistransceiverstation, die die vorliegende Erfindung
verkörpert,
nur einen einzigen Empfänger 32 auf,
der alle N Kanäle, die
gleichzeitig von der Basistransceiverstation empfangen werden müssen, handhabt.
-
Der
Empfangsteil 32 der Basistransceiverstation umfasst eine
Antenne 34, die Signale von den Mobilstationen in der Zelle,
die mit der Basistransceiverstation verbunden ist, empfängt. Das
Signal, das von der Antenne 34 empfangen wird, wird eine
Vielzahl verschiedener Kanäle
bei verschiedenen Frequenzen einschließen. Die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Kontext eines GSM-Systems beschrieben.
Es sollte jedoch erkennbar sein, dass Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung auf jede andere geeignete Norm anwendbar sind. Die Signale,
die von der Antenne 34 empfangen werden, werden in einen
ersten Bandpassfilter 36 eingegeben. Der erste Bandpassfilter 36 filtert
alle Signale, die außerhalb
der Bandbreite liegen, in welcher die N Kanäle angeordnet sind, heraus.
Das gefilterte Ausgangssignal wird in einen Koppler 38 eingegeben, der
das Signal in zwei Teile aufteilt. Der stärkere Teil des Signals wird
in einen ersten. Verstärker 40 eingegeben.
Das schwächere
Ausgangssignal des Kopplers 38 wird in einen zweiten Verstärker 42 eingegeben.
Der Pfad des stärkeren
Ausgangssignals des Kopplers 38 wird nun beschrieben.
-
Der
erste Verstärker 40 verstärkt die
empfangenen Signale. Die verstärkten
Signale werden in einen ersten Mischer 44 eingegeben, der
die empfangenen Signale mit einem Signal von einem ersten lokalen
Oszillator 46 mischt. Die Frequenz des ersten lokalen Oszillators 46 wird
durch einen Abtastempfänger 48 festgelegt
und nachfolgend detaillierter diskutiert. Das Mischen der empfangenen
Signale mit einem Signal vom ersten lokalen Oszillator 46 durch den
ersten Mischer 44 führt
zu Signalen in einem niedrigeren Zwischenfrequenzbereich. Der Zwischenfrequenzbereich
ist niedriger als der Funkfrequenzbereich der Signale, die von der
Antenne 34 empfangen werden.
-
Das
Ausgangssignal des ersten Mischers 44 wird in einen zweiten
Bandpassfilter 50 eingegeben. Der zweite Bandpassfilter 50 filtert
störende
Mischersignale und Signale anderer Ordnung heraus, ohne die Signale
im Zwischenfrequenzbereich zu beeinträchtigen. Das Ausgangssignal
des zweiten Bandpassfilters 50 wird in einen Sperrfilter 52 eingegeben. Der
Sperrfilter hat ein vordefiniertes Sperrband. Die Signale, die in
den vordefinierten Sperrbandfrequenzbereich fallen, werden gedämpft, um
den Dynamikbereich der empfangenen Signale zu reduzieren. Signale
außerhalb
der Sperrbandfrequenz bleiben unbeeinflusst. Dies wird später detaillierter
beschrieben. Das Ausgangssignal des Sperrfilters 52 wird
in einen zweiten Mischer 54 eingegeben, der das Ausgangssignal
des Sperrfilters 52 mit dem Ausgangssignal eines zweiten
lokalen Oszillators 56 mischt. Wieder wird die Frequenz,
die vom zweiten lokalen Oszillator 56 geliefert wird, durch
den Abtastempfänger 48 gesteuert.
Das Ausgangssignal des zweiten Mischers 54 liegt wieder
in einem Zwischenfrequenzbereich, der niedriger als der Zwischenfrequenzbereich
ist, der vom ersten Mischer 44 ausgegeben wird.
-
Das
Ausgangssignal des zweiten Mischers 54 wird in einen dritten
Bandpassfilter 58 eingegeben, der störende Mischersignale und Signale
anderer Ordnung herausfiltert, ohne die Signale im zweiten Zwischenfrequenzbereich
zu beeinträchtigen. Das
Ausgangssignal des dritten Bandpassfilters wird in einen dritten
Verstärker 60 eingegeben,
der die Signale verstärkt.
Das Ausgangssignal des dritten Verstärkers 60 wird in einen
Analog-Digital-Wandler 62 eingegeben, der das analoge Signal
in eine digitale Form umwandelt.
-
Die
digitalen Signale werden durch den Analog-Digital-Wandler 62 an
eine Kanalbildungsvorrichtung 64 gegeben, die die Kanäle trennt,
die sich im empfangenen Signal befinden, um die N Kanäle zu liefern.
Die N Kanäle
werden in das Basisband umgewandelt und nachfolgend in konventioneller
Weise verarbeitet.
-
Das
schwächere
Ausgangssignal des Kopplers 38 wird in den zweiten Verstärker 42 eingegeben. Das
Ausgangssignal des zweiten Verstärkers 42 wird in
einen dritten Mischer 66 eingegeben, der die empfangenen
Funkfrequenzsignale mit einem Signal von einem vierten lokalen Oszillator 68 mischt,
um Signale in einem dritten Zwischenfrequenzbereich zu liefern.
Dieser wird eine ähnliche
Ordnung wie der erste Zwischenfrequenzbereich, der vom ersten Mischer 44 geliefert
wird, aufweisen, aber er wird nicht notwendigerweise derselbe sein.
Die Frequenz, die vom dritten lokalen Oszillator 68 geliefert
wird, ist konstant.
-
Das
Ausgangssignal des dritten Mischers 66 wird in einen vierten
Bandpassfilter 70 gegeben, der wieder störende Mischersignale
und Signale anderer Ordnung heraus filtert. Der vierte Bandpassfilter
ist an seinem Ausgang mit einem vierten Mischer 72 verbunden.
Der vierte Mischer 72 mischt das Ausgangssignal des vierten
Bandpassfilters mit dem Ausgangssignal eines vierten lokalen Oszillators 74. Dies
liefert Signale in einem vierten Zwischenfrequenzbereich, der in
derselben Ordnung wie der zweite Zwischenfrequenzbereich liegt,
der vom zweiten Mischer 54 ausgegeben wird. Die Frequenz,
die vom vierten lokalen Oszillator 74 geliefert wird, bleibt konstant.
-
Das
Ausgangssignal des vierten Mischers 72 wird in einen fünften Bandpassfilter 76 gegeben,
der wieder das Rauschen etc., das vom vierten Mischer 72 eingebracht
wurde, herausfiltert. Das Ausgangssignal des fünften Bandpassfilters wird
in einen vierten Verstärker 78 gegeben,
der das Signal verstärkt
und es in einen Analog-Digital-Wandler 80 gibt, der die analogen
Signale in eine digitale Form wandelt. Der Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 80 ist
mit dem Eingang des Abtastempfängers 48 verbunden,
der, wie das hier vorher diskutiert wurde, die Frequenz der ersten
und zweiten lokalen Oszillatoren 46 und 56 steuert.
-
Der
Zweck des Abtastempfängers 48 besteht
darin, die Stärke
aller digitalen Signale, die er vom Analog-Digital-Wandler 80 empfängt, zu
betrachten. Der Abtastempfänger
ist angeordnet, alle Signale, die innerhalb der Bandbreite empfangen werden,
abzutasten und das stärkste
Signal zu identifizieren. Wenn der Abtastempfänger das stärkste Signal identifiziert
hat, stellt er die Frequenz des ersten lokalen Oszillators 46 so
ein, dass das stärkste
Signal, wenn es durch den ersten Mischer 44 abwärtsgewandelt
wurde, in das Sperrband des Sperrfilters fällt. Der Abtastempfänger 48 steuert
die Frequenz, die vom zweiten lokalen Oszillator 56 geliefert
wird, so dass das Ausgangssignal des zweiten Mischers 54 immer
im selben zweiten Zwischenfrequenzbereich liegt.
-
Es
wird nun Bezug genommen auf die 5a bis 5d,
die die Bandbreite einer Anzahl von Filtern zeigen. 5a zeigt
die Bandbreite des ersten Bandpassfilters 36. Der erste
Bandpassfilter 36 wird auf eine Funkfrequenzbandbreite
abgestimmt und ist breit genug, um zu gewährleisten, dass alle Signale
innerhalb der Bandbreite, in der Signale empfangen werden könnten, durch
ihn hindurch gehen. Die Bandbreite kann in der Größenordnung
von 35 MHz in einem GSM-System
liegen, was es erlaubt, das System mit jedem der verfügbaren Bänder zu
verwenden. In einigen Ausführungsformen
kann jedoch die Bandbreite weniger als 35 MHz in einem GSM-System betragen.
In diesem Fall ist die Anzahl der verfügbaren Bänder, mit denen der Empfänger verwendet
werden kann, kleiner als N. Aus Gründen der Darstellung wird das
empfangene Signal so gezeigt, als habe es drei getrennte Kanäle bei verschiedenen
Frequenzen. Der erste Kanal 82 enthält ein Signal, das eine hohe
Amplitude aufweist, während die
zweiten und dritten Kanäle 84 und 86 weit
schwächere
Signale aufweisen.
-
5b zeigt
die Kennwerte des zweiten Bandpassfilters 50, der auf den
ersten Zwischenfrequenzbereich abgestimmt ist. Da das stärkste Signal an
einem Ende der Bandbreite, in der Bandsignale empfangen werden können, angeordnet
sein kann, kann der zweite Filter 50 die doppelte Bandbreite
des dritten Bandpassfilters 58 aufweisen. Wieder ist es
in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung möglich,
einen Filter mit einer kleineren Bandbreite zu verwenden.
-
In
dem in 5a gezeigten Beispiel ist das stärkste Signal
an einem Ende der Bandbreite des ersten Filters 36 gezeigt.
Eine Konsequenz der Gewährleistung,
dass sich das stärkste
Signal an der Frequenz des Sperrbandes des Sperrfilters 52 befindet,
ist die, dass das stärkste
Signal sich nun in der Mitte der Bandbreite der ersten der zweiten
Bandpassfilter 50 befindet. Dabei wird angenommen, dass das
Sperrband des Sperrfilters auf eine Frequenz abgestimmt wird, die
in die Mitte der Bandbreite des zweiten Bandpassfilters fällt.
-
5c zeigt,
dass der Sperrfilter alle Signale ohne Dämpfung hindurchlässt mit
Ausnahme der Signale, die in die Sperrbandfrequenz 88 zu
liegen kommen. Wie man aus dieser Figur sehen kann, wird das stärkste Signal 82 gedämpft, während die
anderen zwei Signale 84 und 86 nicht beeinflusst
werden.
-
5d zeigt
die Bandbreite des dritten Bandpassfilters 58. Da die Frequenz
des Ausgangs des zweiten Mischers fest ist, kann der dritten Bandpassfilter
dieselbe Bandbreite wie der erste Bandpassfilter 36 haben,
aber verschoben in den passenden Zwischenfrequenzbereich. Wiederum
ist es in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung möglich,
einen Filter mit einer schmaleren Bandbreite zu verwenden. Der dritte
Bandpassfilter 58 legt die Bandbreite des Empfängers fest,
die kleiner als die Bandbreite des Filters 36 sein kann.
Es ist wichtig, dass alle gewünschten
Signale in die Durchlassbänder
der Filter 50 und 58 fallen.
-
Somit
wird, wie man aus der 5d sehen kann, die Amplitude
des stärksten
Signals gedämpft, so
dass sie viel kleiner ist und dichter an der Amplitude der anderen
Signale liegt. Dieses reduziert wirksam den Dynamikbereich der Signale,
so dass alle Signale beispielsweise in den Dynamikbereich des Analog-Digital-Wandlers 62 fallen.
Es sollte beachtet werden, dass im zweiten Analog-Digital-Wandler 80, da
es sehr starke Signale als auch die schwächere Signale gibt, die schwächeren Signale
im Rauschen verloren gehen können.
Da jedoch der Abtastempfänger
nur nach den stärksten
Signalen schaut, verursacht dies keine Probleme.
-
Es
wird nun Bezug genommen auf 6, die den
ersten Abtastempfänger
zeigt.
-
Der
erste Abtastempfänger
umfasst einen digitalen Abwärtswandler 90.
Der digitale Abwärtswandler
weist einen Eingang 91 für das Empfangen des Ausgangssignals
des Analog-Digital-Wandlers 80 auf.
Das Eingangssignal vom Analog-Digital-Wandler 80 wird
in erste und zweite Multiplizierer 92 beziehungsweise 94 eingegeben.
Jeder der ersten und zweiten Multiplizierer 92 und 94 empfängt ein Ausgangsignal
von einem numerisch gesteuerten Oszillator 97 NCO, der
eine Ausgangsfrequenz liefert, die, wenn sie mit dem Signal vom
Analog-Digital-Wandler 62 gemischt wird, die Inphase- und
Quadraturphase-Darstellungen des gewünschten Frequenzkanals in den
Durchlassbändern
der Tiefpassfilter 96 und 98 liefert. Das Ausgangssignal
jedes der ersten und zweiten Multiplizierer 92 und 94 wird
in einen Tiefpassfilter 96 beziehungsweise 98 gegeben. Dieser
entfernt alle Signale, die sich nicht an der Basisbandfrequenz befinden.
Die Ausgangssignale der Filter 96 und 98 werden
in eine Einheit 100 gegeben, die die Stärke jedes dieser Signale bestimmt.
Die Frequenz des Signals, das durch den NCO 97 geliefert
wird, wird durch die Einheit 100 gesteuert, so dass jede
der Frequenzen, die im empfangenen Signal enthalten ist, wiederum
auf die Basisbandfrequenz reduziert wird. Die Einheit 100 weist
ein Register auf, das die Stärke
jedes dieser Signale speichert. Die Einheit 100 vergleicht
die Signale und identifiziert das stärkste Signal und seine zugehörige Frequenz. Die
Einheit 100 liefert dann ein Ausgangssignal 102, das
die Frequenz steuert, die vom ersten lokalen Oszillator 46 geliefert
wird, so dass das stärkste
Signal in das Sperrband des Sperrfilters 52 fällt. Das
Ausgangssignal der Einheit 100 steuert auch den zweiten lokalen
Oszillator 56, so dass das Ausgangssignal des zweiten Mischers 54 sich
im passenden Zwischenfrequenzbereich befindet. Es sollte erkennbar sein,
dass die ersten und zweiten Multiplizierer eine komplexe Darstellung
des Eingangssignals schaffen. Somit stellt das Ausgangssignal eines
Multiplizierers das I-Signal dar, während das Ausgangssignal des anderen
Multiplizierers das Q-Signal darstellt.
-
Es
wird nun Bezug genommen auf 7, die einen
zweiten Abtastempfänger 48 zeigt.
Dieser Abtastempfänger
ist ähnlich
dem, der in 6 gezeigt ist. Es sind jedoch
eine Vielzahl von digitalen Abwärtswandlern 90 vorgesehen.
Jeder der digitalen Abwärtswandler
weist dieselbe Struktur, wie sie in 6 gezeigt
ist, auf.
-
Jedem
der digitalen Abwärtswandler 90 ist eine
andere Frequenz zugeordnet und er wandelt somit ein anderes der
Signale, die vom Analog-Digital-Wandler ausgegeben werden, abwärts. Die
Einheit 100 arbeitet in derselben Weise, wie das unter Bezug
auf 6 beschrieben wurde.
-
In
der in 7 gezeigten Ausführungsform können die
digitalen Abwärtswandler 90 eine
gegeben Frequenz aufweisen, die von jedem Oszillator an jeden Multiplizierer 6 angelegt
wird. Alternativ kann jeder Oszillator ausgelegt sein, ein vorbestimmtes Unterband
der Bandbreite abzufahren.
-
Es
wird nun Bezug genommen auf 8, die eine
dritte Ausführungsform
des Abtastempfängers zeigt.
Der digitale Abwärtswandler
der 6 und der 7 wurde
durch eine Einheit 104 für eine schnelle Fourier-Transformation
ersetzt, die die Frequenzbereichsinformation extrahiert. Insbesondere
ist die Einheit zur schnellen Fourier-Transformation ausgelegt,
um die verschiedenen Signale zu trennen. Die getrennten Signale
werden dann in die Einheit 100 gegeben, die wie bei den
Ausführungsformen,
die in den 6 und 7 gezeigt
sind, das stärkste
Signal bestimmt.
-
Die
Dämpfung
des Sperrfilters wird durch die geforderte Leistung des Analog-Digital-Wandlers 62 bestimmt.
Es wird versucht, die Dämpfung
benachbarter Kanäle
und somit anderer Signale so klein wie möglich zu halten.
-
In
einer Modifikation an der hier vorher beschriebenen Ausführungsform
kann es sein, dass der Zweig des Abtastempfängers, das ist der Pfad vom Ausgang
des Kopplers 38 zum Abtastempfänger,
nur eine einzige Zwischenfrequenz aufweist. Mit anderen Worten,
es ist nur ein einziger Mischer statt den in 4 gezeigten
dritten und vierten Mischern vorgesehen.
-
Die
Taktrate des ersten Analog-Digital-Wandlers 62 beträgt vorzugsweise
mindestens das 2,5-fache der gewünschten
Bandbreite, das ist die Bandbreite, in der das Signal empfangen
werden kann.
-
Während Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf ein GSM-System beschrieben
worden sind, können
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit jeder anderer geeigneten Norm verwendet
werden, die analoge Normen, andere Normen, die Mehrfachzugriff im
Zeitmultiplex (TDMA) verwenden, Systeme mit gespreiztem Spektrum,
wie Mehrfachzugriff durch Kodetrennung (CDMA), Vielfachzugriff im
Frequenzmultiplex (FDMA) und Hybride jeder dieser Systeme einschließen. Es sollte
erkannt werden, dass während
die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Kontext eines GSM-Systems beschrieben
wurde, Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung insbesondere auf jedes FDMA-System anwendbar
sind, unabhängig
davon ob ein TDMA ebenfalls verwendet wird oder nicht.
-
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurden im Kontext eines Empfängers für eine Basistransceiverstation
beschrieben. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
jedoch in jedem geeigneten Empfänger
verwendet werden, wie beispielsweise in einer Mobilstation als auch
in anderen Typen von Empfängern,
die nicht in zellularen Netzen verwendet werden, die aber ausgelegt sind,
eine Anzahl von Signalen zur gleichen Zeit zu empfangen. Der Empfänger kann
ein drahtloser oder drahtgebundener Empfänger sein.
-
Während die
bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung im Kontext eines Empfängers beschrieben wurde, der
fähig ist
gleichzeitig alle N Kanäle
zu empfangen, sind Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auch auf Empfänger anwendbar, die gleichzeitig
nur einige (mindestens zwei) der N Kanäle empfangen. Eine Vielzahl
von Empfängern
würde erforderlich
sein, aber die Anzahl der erforderlichen Empfänger würde dennoch kleiner als N sein.