EP1405418A2 - Verfahren und einrichtung zum erzeugen von mobilfunksignalen - Google Patents

Verfahren und einrichtung zum erzeugen von mobilfunksignalen

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Publication number
EP1405418A2
EP1405418A2 EP02745084A EP02745084A EP1405418A2 EP 1405418 A2 EP1405418 A2 EP 1405418A2 EP 02745084 A EP02745084 A EP 02745084A EP 02745084 A EP02745084 A EP 02745084A EP 1405418 A2 EP1405418 A2 EP 1405418A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dds
frequency
modulator
fout
control word
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02745084A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Lillie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1405418A2 publication Critical patent/EP1405418A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0983—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop containing in the loop a mixer other than for phase detection
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03C3/00—Angle modulation
    • H03C3/02—Details
    • H03C3/09—Modifications of modulator for regulating the mean frequency
    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0941—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop applying frequency modulation at more than one point in the loop
    • H—ELECTRICITY
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    • H03C3/00—Angle modulation
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    • H03C3/0908—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop
    • H03C3/0966—Modifications of modulator for regulating the mean frequency using a phase locked loop modulating the reference clock
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/22—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using more than one loop
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L2207/00—Indexing scheme relating to automatic control of frequency or phase and to synchronisation
    • H03L2207/12—Indirect frequency synthesis using a mixer in the phase-locked loop

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating mobile radio signals using a DDS (direct digital frequency synthesis) and a modulator, comprising the steps:
  • Mobile radio signals are transmitted as RF signals with a specific transmission frequency from a mobile station to a base station.
  • a desired frequency for example an RF transmission frequency in the range of 900 or 1800/1900 MHz, as used in the currently common GSM standard - it is customary to mix, multiply or divide basic Winning frequencies.
  • the base frequencies are generally derived from a quartz oscillator serving as a frequency standard, which oscillates stably at 26 MHz, for example. This basic frequency is used in the generation of the mobile radio signals immediately or after modification.
  • an intermediate frequency is generated from the base frequency by means of a DDS (direct digital frequency synthesis), which is then processed further.
  • the DDS is controlled via a DDS control word and a DDS clock frequency, the generation of the intermediate frequency basically going back to a counting process carried out in the DDS.
  • a counter is incremented by the control word in time with the DDS clock frequency until the counter reaches an invariant maximum value which is inherent in the DDS (Phase battery width), whereupon it is reset again with an initial value which corresponds to the overflow of the previous counting cycle.
  • the maximum value reached by the counter or the incrementation of the counter is used to generate a signal with the intermediate frequency. This signal therefore depends on the DDS clock frequency and the control word.
  • Intermediate frequency output signal is transformed with a downstream modulator, for example an offset phase locked loop (O-PLL), in the range of mobile radio transmission frequencies.
  • a downstream modulator for example an offset phase locked loop (O-PLL)
  • O-PLL offset phase locked loop
  • two oscillators are required, one of which provides a reference frequency, which flows into the control of a further voltage-controlled transmission oscillator.
  • one goal in the design of the circuits is to use as few oscillators as possible, since these disrupt the circuit performance, for example through harmonic generation, crosstalk or the like. It is therefore an object of the present invention to provide a method of the type described in the introduction with which the number of oscillators required can be reduced.
  • a method for generating mobile radio signals using a DDS and a modulator comprising the steps: A) generating an intermediate frequency by driving the DDS with a DDS control word and a DDS clock frequency and B) transforming the intermediate frequency to one Transmission frequency of the mobile radio signals using the modulator as a function of a reference frequency of the modulator. It is provided according to the invention that the reference frequency of the modulator - unchanged or divided by a division factor - is used as the DDS clock frequency, the DDS control word being selected to generate the intermediate frequency such that it compensates for fluctuations in the reference frequency of the modulator.
  • the reference frequency of the modulator downstream of the DDS As the DDS clock frequency, it is possible to omit the oscillator assigned to the DDS for supplying the clock frequency. This measure simplifies the construction of a corresponding circuit and improves the circuit performance and its reproducibility.
  • the problem with the solution according to the invention arises that the reference frequency of the modulator can fluctuate, in particular if the reference frequency of the modulator is generated by a channel synthesizer for generating regularly changing frequency channels for the mobile radio signals.
  • the current DDS control word is selected in such a way that, in addition to the information for generating a desired intermediate frequency, it also contains information by means of which the fluctuations the reference frequency of the modulator can be compensated.
  • the invention thus shows a way in which, by simplifying the circuit of a high-frequency transmitter module, the reference frequency of a modulator connected downstream of the DDS can be used to generate the DDS clock frequency.
  • the reference frequency of the modulator in the channel synthesizer is generated from a variable output frequency of a voltage-controlled oscillator by transformation to the reference frequency.
  • the transformation to the reference frequency can be carried out by a synthesizer phase locked loop (PLL).
  • the DDS control word must be determined in accordance with the current reference frequency of the modulator.
  • the following relationship must be specified:
  • N is the phase battery width of the DDS.
  • control word S With a constant phase battery width N of the DDS, the control word S must therefore be calculated from the desired intermediate frequency and the current clock frequency, which is directly dependent on the reference frequency of the modulator. The calculation can be made possible with relatively little hardware expenditure.
  • the DDS control word is determined from a previously stored table as a function of the current DDS clock frequency and the desired intermediate frequency. This variant of the invention is selected, for example, when a sufficient amount of storage space is available inexpensively.
  • the DDS control word is generated from an output signal of a further modulator, in particular a GMSK modulator.
  • the DDS control word contains information on frequency modulation by the further modulator, on the intermediate frequency and on compensating for the fluctuation in the reference frequency of the modulator.
  • the method according to the invention is inherently independent of the type of further modulator, so that other types of modulators can also be used instead of a GMSK modulator.
  • the invention further relates to a device for generating mobile radio signals, in particular according to the method of the type described above, comprising: a DDS (direct digital frequency synthesis) for generating an intermediate frequency from a DDS control word and a DDS clock frequency and - a modulator for transforming the Intermediate frequency to a transmission frequency of the mobile radio signals depending on a reference frequency of the modulator.
  • a DDS direct digital frequency synthesis
  • the DDS clock frequency is derived from the reference frequency of the modulator and that the DDS control word is selected in accordance with the reference frequency of the modulator.
  • a channel synthesizer can be provided for generating frequency channels of the mobile radio signals, the output frequency of the channel synthesizer - unchanged or divided by a division factor - being fed to the modulator as the reference frequency and the DDS as the DDS clock frequency. Furthermore, it can be provided according to the invention that the channel synthesizer has an oscillator, preferably a voltage-controlled oscillator, and a synthesizer phase locked loop connected downstream of this.
  • a frequency divider can be provided for dividing the reference frequency of the modulator down to the desired DDS clock frequency.
  • This can be a conventional frequency divider or another DDS.
  • the DDS control word can be calculated or read from a previously stored table.
  • the device according to the invention can therefore have a calculation unit for calculating the DDS control word or a memory unit for storing and reading out a table which contains the DDS control word as a function of the current DDS clock frequency and the desired intermediate frequency.
  • the modulator is designed as a phase locked loop, in particular as an offset PLL. This leads to a circuit concept for transforming up the intermediate frequency that can be easily integrated and implemented cost-effectively.
  • the device according to the invention comprises a further modulator, in particular a GMSK modulator, which is connected upstream of the DDS for generating a DDS control word.
  • the device according to the invention can be controlled by a higher-level control unit, which acts, for example, on the further modulator, the DDS, and on the channel synthesizer.
  • FIG. 1 shows a functional block representation which shows one possibility of realizing the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a functional block view of the transmission circuit of an integrated high-frequency transmission
  • a circuit arrangement according to the invention is generally designated 10.
  • This includes a DDS (direct digital frequency synthesis device) 12, which is followed by a modulator designed as an offset PLL (offset phase locked loop) 14.
  • a signal with a reference frequency fref is fed into the offset PLL 14 by a channel synthesizer 16 via the line 18.
  • This signal with the reference frequency f re f is further branched off via the line 20 and fed to a frequency divider 22.
  • the frequency f re f is divided down by a division factor N, so that a signal with a frequency r clk-DDS is obtained, which is fed via line 24 to the DDS 12 as a clock signal.
  • N fclk-DDS
  • the device according to the invention for generating mobile radio signals works as follows:
  • a control word S is fed to the DDS via a line 26 and a clock signal with a clock frequency f c ik_ DDS is fed via a line 24.
  • a periodic signal with the intermediate frequency fout-DDS ' for example of 20 MHz, is generated in the DDS 12 in a manner known per se. This is done by incrementing a counter with a predetermined maximum count value (phase battery width) in each clock cycle predetermined by the clock frequency fclk-DDS by the respectively specified control word S until the maximum count value (phase battery width) is reached or exceeded. The counter is then reset, the value by which the maximum count value was exceeded during incrementation being adopted for a renewed increment after the reset. The counter is then incremented again. The progress of the incrementation or the reaching of the maximum value is used to generate a periodic signal with the intermediate frequency fout-DDS.
  • This periodic signal with the intermediate frequency fclk-DD S is then stepped up via the offset PLL circuit 14 to a transmission frequency fout-RF.
  • the phase difference between the signal output via line 30 by the DDS with the intermediate frequency fout-DD S and the comparison signal output on line 32 to the phase detector 28 is first detected in a phase detector 28.
  • This comparison signal is obtained by mixing the mobile radio output signal with the frequency f Q ut-RF and the reference signal with the frequency f re f via a mixer 34.
  • the signal output by the phase detector 28 via the line 36 is fed to a charge pump 38, via which a loop filter 42 is controlled via the line 40.
  • the output signal of the loop filter 42 is output via the line 44 for driving a voltage-controlled oscillator 46, the center frequency of which is, for example, 1800 MHz.
  • one and the same oscillator namely the oscillator 48 assigned to the channel synthesizer 16 is ultimately used to generate the reference signal for the offset PLL 14 and to generate the clock signal for the DDS 12. Its output frequency is stepped up to the reference frequency f re f via a further phase locked loop 50.
  • FIG. 2 now shows an application for the circuit according to the invention according to FIG. 1.
  • the same reference symbols are used for the same or similar components as were described in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a transmit / receive module 52, only the circuit concept relevant to the transmission of mobile radio signals being shown. However, it should be pointed out that there is a connection via line 54 to reception mixers and thus to the circuit parts relevant for the reception of mobile radio signals.
  • Figure 2 now shows - partly highlighted with dashed lines - the three essential components of the invention, namely the DDS 12, the offset PLL 14 and the channel synthesizer 16. Furthermore, Figure 2 shows how these components in the circuit concept of the transmit / receive module 52 are involved.
  • a signal with a fundamental frequency fbase of, for example, 26 MHz is fed into the circuit via a line 58.
  • this is fed to a modulator 60 via a line 62, the frequency of which is divided in advance by means of a frequency divider 64 with a division factor M, for example to a frequency of 2.16 MHz.
  • the modulator 60 is controlled by a control unit 68 via a line 66.
  • the modulator 60 is, for example, a GMSK modulator.
  • the control unit 68 also controls an adder 72 via a line 70, which adds an output signal from the modulator 60 and an output signal from the control unit 68 to the control word S, which in turn is fed to the DDS 12 via the line 26.
  • the signal with the base frequency fbase is also fed to the phase locked loop PLL 50 of the channel synthesizer 16 as a reference signal.
  • the PLL 50 interacts in the manner already described with reference to FIG. 1 with the voltage-controlled oscillator 48, which for example outputs a signal with a frequency of 3.6 GHz.
  • a loop filter 70 is connected downstream of the oscillator 48.
  • the output signal of the PLL 50 with the reference frequency f re f is fed to the offset PLL 14 on the one hand via the line 18 and on the other hand fed to the frequency divider 22 via the line 20.
  • the reference frequency quenz f re f divided by means of the frequency divider 22 with the division factor N to the clock frequency f c lk-DDS, which is supplied via line 24 to the DDS 12 as the frequency of the clock signal.
  • the DDS 12 Based on the control word S fed in via line 26 and the clock frequency f c lk-DDS e ⁇ - n signal input via line 24, the DDS 12 generates the signal with the intermediate frequency fout-DD S 'which the offset PLL 14 uses line 30 is fed.
  • This signal with the intermediate frequency fout-DS is processed as described above with reference to FIG. 1 in the PLL 14, more precisely via its components phase detector 28, charge pump 38, loop filter 42 and oscillator 46.
  • two oscillators are provided in the offset PLL 14, namely the oscillator 46 and the oscillator 74, the oscillator 46 having a center frequency such that these transmit frequencies in the range of 1800 or 1900 MHz, whereas the oscillator 74 is designed such that it has a center frequency in the range of 900 MHz.
  • Such provision of two oscillators with these frequency ranges is required, for example, for the operation of a mobile phone in three different GSM networks.
  • the reference frequency f re f output via the line 18 is first divided down via a variably adjustable frequency divider 76 before it is fed to the offset PLL 14 and fed into the mixer 34 ,
  • the output signal with the transmission frequency fout-RF is fed and amplified via line 78 to a power amplifier 80 of the transmission output stage. From this the transmission signal fed to an antenna 82 and emitted in the form of electromagnetic waves.
  • FIG. 2 shows one possibility of how the circuit concept according to the invention can be integrated in a transmit / receive module 52 for a mobile radio terminal in such a way that, while simplifying the circuit concept, it can be reproduced well at high circuit performance - is settled.
  • the reference frequency f re f of the channel synthesizer 16 is used to both control the offset PLL 14 and to clock the DDS 12 after division by means of the frequency divider 22.

Landscapes

  • Transmitters (AREA)
  • Amplitude Modulation (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

Verfahren zum Erzeugen von Mobilfunksignalen unter Verwendung einer DDS (12) (direkte digitale Frequenzsynthese) und eines Modulators (14), umfassend die Schritte: A) Erzeugen einer Zwischenfrequenz (fout-DDS) durch Ansteuern der DDS (12) mit einem DDS-Steuerwort (S) und einer DDS-Taktfrequenz (fclk-DDS) undB) Transformieren der Zwischenfrequenz (fout-DDS) auf eine Sendefrequenz (fout-RF) der Mobilfunksignale unter Verwendung des Modulators (14) in Abhängigkeit von einer Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14). Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, dass als DDS-Taktfrequenz (fclk-DDS) die Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) - unverändert oder durch einen Teilungsfaktor (N) geteilt - verwendet wird, wobei zur Erzeugung der Zwischenfrequenz (fout-DDS) das DDS-Steuerwort (S) derart gewählt wird, dass es Schwankungen der Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) kompensiert.

Description

Beschreibung
Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von Mobilfunksignalen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Mobilfunksignalen unter Verwendung einer DDS (direkte digitale Frequenzsynthese) und eines Modulators, umfassend die Schritte:
A) Erzeugen einer Zwischenfrequenz durch Ansteuern der DDS mit einem DDS-Steuerwort und einer DDS-Taktfrequenz und
B) Transformieren der Zwischenfrequenz auf eine Sendefrequenz der Mobilfunksignale unter Verwendung des Modulators in Abhängigkeit von eines Referenzfre uenz des Modulators.
Mobilfunksignale werden als HF-Signale mit einer bestimmten Sendefrequenz von einer Mobilstation zu einer Basisstation gesendet. Zur Synthese derartiger Signale mit einer gewünschten Frequenz - beispielsweise einer HF-Sendefrequenz im Bereich von 900 oder 1800/1900 MHz, wie bei dem derzeit geläu- figen GSM-Standard verwendet - ist es üblich, diese durch Mischung, Vervielfachung oder Teilung von Basis-Frequenzen zu gewinnen. Die Basisfrequenzen werden in der Regel von einem als Frequenznormal dienenden Quarzoszillator abgeleitet, welcher beispielsweise bei 26 MHz stabil schwingt. Diese Basis- fre uenz wird bei der Erzeugung der Mobilfunksignale unmittelbar oder nach Modifikation genutzt.
Beispielsweise wird, in einem Mobilfunk-Endgerät wie eingangs angedeutet, ausgehend von der Basisfrequenz mittels einer DDS (direkten digitalen Frequenzsynthese) eine Zwischenfrequenz erzeugt, welche dann weiterverarbeitet wird. Die DDS wird über ein DDS-Steuerwort und eine DDS-Taktfrequenz angesteuert, wobei die Erzeugung der Zwischenfrequenz im Grunde auf einen in der DDS ausgeführten Zählvorgang zurückgeht. Bei diesem Zählvorgang wird ein Zähler im Takt der DDS- Taktfrequenz um das Steuerwort solange inkrementiert, bis der Zähler einen, der DDS inhärenten, invarianten Maximalwert (Phasenakkubreite) erreicht hat, woraufhin er wieder ggf. mit einem Anfangswert, welcher dem Überlauf des vorangegangenen Zählzyklus entspricht, zurückgesetzt wird. Je nach Ausbildung der DDS wird entweder das Erreichen des Maximalwerts durch den Zähler oder der Verlauf der Inkrementierung des Zählers zur Erzeugung eines Signals mit der Zwischenfrequenz ausgenutzt. Dieses Signal hängt somit von der DDS-Taktfrequenz und von dem Steuerwort ab.
Aus praktischen Gründen wird dann das von der DDS mit der
Zwischenfrequenz abgegebene Signal mit einem nachgeschalteten Modulator, beispielsweise einer Offset-Phasenregelschleife (O-PLL) , in den Bereich der Mobilfunk-Sendefrequenzen transformiert. Hierzu werden zwei Oszillatoren benötigt, wobei der eine eine Referenzfrequenz bereitstellt, welche in die Regelung eines weiteren spannungsgesteuerten Sendesoszillators einfließt.
Die vorstehend beschriebene Erzeugung von Mobilfunksignalen erfordert einen verhältnismäßig hohen hardwaremäßigen Aufwand. Insbesondere ist zu berücksichtigen, daß bislang für die vorstehende Realisierung wenigstens drei Frequenzoszillatoren erforderlich waren, nämlich ein Frequenzoszillator zur Erzeugung der DDS-Taktfrequenz, ein Frequenz-Oszillator zur Erzeugung der Referenzfrequenz für die O-PLL und ein Frequenzoszillator zur Erzeugung der Sendefrequenz . Dieser hardwaremäßige Aufwand steht jedoch im Gegensatz zu dem Trend, Hochfrequenz-Sende-/Empfangsbausteine für den Massenmarkt zu produzieren, welche mit einer möglichst geringen Anzahl externer Komponenten auskommt und welche eine hohe Schaltkreis- Performance bei guter Reproduzierbarkeit aufweisen. Hierfür ist es erforderlich, die Zahl der einzelnen Schaltkreiskomponenten so weit wie möglich zu reduzieren. Darüber hinaus liegt ein Ziel bei der Konzeptionierung der Schaltkreise dar- in, möglichst wenige Oszillatoren einzusetzen, da diese die Schaltkreis-Performance, beispielsweise durch Oberwellenbildung, Übersprechen oder dergleichen, stören. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, mit welchem sich die Anzahl der erforderlichen Oszillatoren redu- zieren läßt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen von Mobilfunksignalen unter Verwendung einer DDS und eines Modulators gelöst, umfassend die Schritte: A) Erzeugen einer Zwischenfrequenz durch Ansteuern der DDS mit einem DDS-Steuerwort und einer DDS-Taktfrequenz und B) Transformieren der Zwischenfrequenz auf eine Sendefrequenz der Mobilfunksignale unter Verwendung des Modulators in Abhängigkeit von einer Referenzfrequenz des Modulators. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß als DDS-Taktfrequenz die Referenzfrequenz des Modulators - unverändert oder durch einen Teilungsfaktor geteilt - verwendet wird, wobei zur Erzeugung der Zwischenfrequenz das DDS-Steuerwort derart gewählt wird, daß es Schwankungen der Referenzfrequenz des Modulators kompensiert.
Durch Nutzung der Referenzfrequenz des der DDS nachgeschalteten Modulators als DDS-Taktfrequenz, ist es möglich, den der DDS zur Lieferung der Taktfrequenz zugeordneten Oszillator wegzulassen. Durch diese Maßnahme wird der Aufbau eines korrespondierenden Schaltkreises vereinfacht und die Schaltkreis-Performance sowie dessen Reproduzierbarkeit verbessert. Zwar stellt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung das Problem, daß die Referenzfrequenz des Modulators schwanken kann, insbesondere dann, wenn die Referenzfrequenz des Modulators durch einen KanalSynthesizer zur Erzeugung von regelmäßig wechselnden Frequenzkanälen für die Mobilfunksignale erzeugt wird. Diesem Problem wird bei der erfindungsgemäßen Lösung jedoch dadurch Rechnung getragen, daß das aktuelle DDS- Steuerwort derart gewählt wird, daß es neben den Informationen zur Erzeugung einer gewünschten Zwischenfrequenz zusätzlich Informationen enthält, mittels welchen die Schwankungen der Referenzfrequenz des Modulators kompensiert werden können. Dadurch ist es möglich, mittels der DDS ein Signal mit einer gewünschten Zwischenfrequenz mit hinreichend guter Stabilität zu erzeugen, welche dann mit dem nachgeschalteten Mo- dulator auf eine gewünschte Sendefrequenz, beispielsweise bei dem GSM-Standard 900 MHz oder 1800/1900 MHz hochtransformiert werden kann. Die Erfindung zeigt also einen Weg auf, wie unter Vereinfachung des Schaltkreises eines Hochfrequenz- Sendebausteins für die Erzeugung der DDS-Taktfrequenz die Re- ferenzfrequenz eines der DDS nachgeschalteten Modulators verwendet werden kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Referenzfrequenz des Modulators in dem Kanalsynthe- sizer aus einer variablen Ausgangsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators durch Transformation auf die Referenzfrequenz erzeugt wird. Die Transformation auf die Referenzfrequenz kann durch eine Synthesizer-Phasenregelschleife (PLL) erfolgen.
Wie vorstehend dargelegt, muß das DDS-Steuerwort nach Maßgabe der aktuellen Referenzfrequenz des Modulators ermittelt werden. Hierzu ist folgender Zusammenhang anzugeben:
N S - [ fout-DDS / fcl -DDS ] * 2
wobei
S das Steuerwort, fout-DDS die Zwischenfrequenz, fcik-DDs die DDS-Taktfrequenz und
N die Phasenakkubreite der DDS ist.
Bei konstanter Phasenakkubreite N der DDS ist das Steuerwort S also zu berechnen aus der gewünschten Zwischenfrequenz und der derzeit vorliegenden Taktfrequenz, welche von der Referenzfrequenz des Modulators unmittelbar abhängt. Die Berech- nung kann mit relativ geringem hardwaretechnischen Aufwand ermöglicht werden.
Alternativ zu einer Berechnung des DDS-Steuerworts aus dem aktuell vorliegenden Parametern, Zwischenfrequenz und DDS- Taktfrequenz, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das DDS-Steuerwort aus einer vorab gespeicherten Tabelle in Abhängigkeit von der aktuellen DDS-Taktfrequenz und der gewünschten Zwischenfrequenz bestimmt wird. Diese Erfindungsva- riante wird beispielsweise dann gewählt, wenn hinreichend viel Speicherplatz kostengünstig zur Verfügung steht .
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das DDS-Steuerwort aus einem Ausgangssignal eines weite- ren Modulators, insbesondere eines GMSK-Modulators, generiert wird. In diesem Fall enthält das DDS-Steuerwort Informationen zur Frequenzmodulation durch den weiteren Modulator, zur Zwischenfrequenz und zur Kompensation der Schwankung der Referenzfrequenz des Modulators. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch an sich von der Art des weiteren Modulators unabhängig, so daß statt einem GMSK-Modulator auch andersartige Modulatoren verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Erzeugen von Mobilfunksignalen, insbesondere nach dem Verfahren der vorstehend beschriebenen Art, umfassend: eine DDS (direkte digitale Frequenzsynthese) zum Erzeugen einer Zwischenfrequenz aus einem DDS-Steuerwort und einer DDS-Taktfrequenz und - einen Modulator zum Transformieren der Zwischenfrequenz auf eine Sendefrequenz der Mobilfunksignale in Abhängigkeit von einer Referenzfrequenz des Modulators. Bei dieser Einrichtung ist vorgesehen, daß die DDS- Taktfrequenz aus der Referenzfrequenz des Modulators abge- leitet ist und daß das DDS-Steuerwort nach Maßgabe der Referenzfrequenz des Modulators gewählt ist. In einer Weiterbildung, der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ein Kanalsynthesizer zur Erzeugung von Frequenzkanälen der Mobilfunksignale vorgesehen sein, wobei die Ausgangsfrequenz des KanalSynthesizers - unverändert oder durch einen Tei- lungsfaktor geteilt - dem Modulator als Referenzfrequenz und der DDS als DDS-Taktfrequenz zugeführt wird. Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der KanalSynthesizer einen Oszillator, vorzugsweise einen spannungsgesteuerten Oszillator, und eine diesem nachgeschaltete Synthesizer- Phasenregelschleife aufweist.
Um die Referenzfrequenz des Modulators an die zur Ansteuerung der DDS gegebenen Anforderungen anzupassen, kann in einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Frequenz- teiler zum Herunterteilen der Referenzfrequenz des Modulators auf die gewünschte DDS-Taktfrequenz vorgesehen sein. Dabei kann es sich um einen herkömmlichen Frequenzteiler oder auch um eine weitere DDS handeln.
Wie vorstehend angedeutet kann das DDS-Steuerwort berechnet oder aus einer vorab gespeicherten Tabelle ausgelesen werden. Je nach gewählter Lösung kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung daher vorgesehen sein, daß sie eine Berechnungseinheit zum Berechnen des DDS-Steuerworts oder eine Speicherein- heit zum Speichern und Auslesen einer Tabelle aufweist, welche das DDS-Steuerwort in Abhängigkeit von der aktuellen DDS- Taktfrequenz und der gewünschten Zwischenfrequenz angibt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Modulator als Phasenregelschleife, insbesondere als Offset-PLL, ausgebildet ist. Dies führt zu einem einfach integrierbaren und kostengünstig realisierbaren Schaltungskonzept zum Hochtransformieren der Zwischenfrequenz. Allerdings sind auch andersartige gegebenenfalls offenschleifige Modulatoren denkbar, welche ein Hochtransformieren der Zwischenfrequenz ermöglichen. Ferner kann vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Einrichtung einen weiteren Modulator, insbesondere einen GMSK- Modulator, umfaßt, welcher der DDS zur Erzeugung eines DDS- Steuerwortes vorgeschaltet ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann durch eine übergeordnete Steuereinheit angesteuert werden, welche beispielsweise auf den weiteren Modulator, die DDS, sowie auf den Kanalsynthesizer einwirkt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert:
Es stellen dar:
Figur 1 eine Funktionsblock-Darstellung, welche eine Möglichkeit zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt; und Figur 2 eine Funktionsblock-Ansicht des Sendeschaltkreises eines integrierten Hochfrequenz-Sende-
/Empfangsbausteins mit einem erfindungsgemäßen Schaltungskonzept .
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltkreisanordnung allgemein mit 10 bezeichnet. Diese umfaßt eine DDS (direkte digitale Frequenzsynthese-Einrichtung) 12, welcher ein als Offset-PLL (Offset-Phasenregelschleife) 14 ausgeführter Modulator nachgeschaltet ist. In die Offset-PLL 14 wird von einem KanalSynthesizer 16 ein Signal mit einer Referenzfrequenz fref über die Leitung 18 eingespeist. Dieses Signal mit der Referenzfrequenz fref wird ferner über die Leitung 20 abgezweigt und einem Frequenzteiler 22 zugeführt. Im Frequenzteiler 22 wird die Frequenz fref durch einen Teilungsfaktor N heruntergeteilt, so daß man ein Signal mit einer Frequenz rclk-DDS erhält, welches über die Leitung 24 der DDS 12 als Taktsignal zugeführt wird. Für die Frequenzen der Signale ■ gilt der Zusammenhang: fref = N • fclk-DDS-
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung von Mobil- funksignalen arbeitet wie folgt:
Zur Erzeugung einer gewünschten Zwischenfrequenz fout-DDS wird der DDS über eine Leitung 26 ein Steuerwort S und über eine Leitung 24 ein Taktsignal mit einem Taktfrequenz fcik_ DDS zugeführt. In der DDS 12 wird in an sich bekannter Weise ein periodisches Signal mit der Zwischenfrequenz fout-DDS' beispielsweise von 20 MHz erzeugt. Dies geschieht dadurch, dass ein Zähler mit vorgegebenem Maximalzählwert (Phasenakkubreite) in jedem durch die Taktfrequenz fclk-DDS vorgegebenen Takt um das jeweils vorgegebene Steuerwort S inkrementiert wird, bis der Maximalzählwert (Phasenakkubreite) erreicht oder überschritten wird. Danach wird der Zähler zurückgesetzt, wobei gegebenenfalls der Wert, um welchen der Maximalzählwert beim Inkrementieren überschritten wurde, nach dem Rücksetzen für ein erneutes Hochzählen übernommen wird. Anschließend wird der Zähler erneut inkrementiert. Der Verlauf des Inkrementierens oder das Erreichen des Maximalwerts wird zur Erzeugung eines periodischen Signals mit der Zwischenfrequenz fout-DDS verwendet.
Dieses periodische Signal mit der Zwischenfrequenz fclk-DDS wird dann über die Offset-PLL-Schaltung 14 auf eine Sendefrequenz fout-RF hochtransformiert. Hierzu wird zunächst in einem Phasendetektor 28 die Phasendifferenz zwischen dem über die Leitung 30 von der DDS ausgegebenen Signal mit der Zwischenfrequenz fout-DDS un-d dem auf der Leitung 32 an den Phasendetektor 28 ausgegebenen Vergleichssignal erfaßt. Dieses Vergleichssignal ergibt sich durch Mischen des Mobilfunkaus- gangssignals mit der Frequenz fQut-RF und des Referenzsignals mit der Frequenz fref über einen Mischer 34. Das von dem Phasendetektor 28 über die Leitung 36 ausgegebene Signal wird einer Charge-Pump 38 zugeführt, über welche über die Leitung 40 ein Schleifenfilter 42 angesteuert wird.
Das Ausgangssignal des Schleifenfilters 42 wird über die Leitung 44 zur Ansteuerung eines spannungsgesteuerten Oszillators 46 ausgegeben, dessen Mittenfrequenz beispielsweise bei 1800 MHz liegt.
Wie aus Figur 1 ersichtlich wird zur Erzeugung des Referenzsignals für die Offset-PLL 14 sowie zur Erzeugung des Taktsignals für die DDS 12 letztendlich ein- und derselbe Oszillator, nämlich der dem KanalSynthesizer 16 zugeordnete Oszillator 48 verwendet. Dessen Ausgangsfrequenz wird über eine wei- tere Phasenregelschleife 50 auf die Referenzfrequenz fref hochtransformiert. Dadurch ist es möglich, auf die Bereitstellung eines gesonderten Oszillators zur Erzeugung eines Signals mit der Taktfrequenz fclk-DDS ür die DDS 12 bei der Konzeptionierung der Schaltung 10 zu verzichten, was den Auf- bau der erfindungsgemäßen Einrichtung vereinfacht und die Schaltkreis-Performance verbessert .
Figur 2 zeigt nun einen Anwendungsfall für den erfindungsgemäßen Schaltkreis gemäß Figur 1. Zur Erleichterung der Be- Schreibung und zur Vermeidung von Wiederholungen werden für die gleichen oder gleichartigen Komponenten, wie sie in Figur 1 beschrieben wurden, dieselben Bezugszeichen verwendet.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Sende- /Empfangsbausteins 52, wobei lediglich das für das Aussenden von Mobilfunksignalen relevante Schaltungskonzept dargestellt ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß über die Leitung 54 eine Verbindung zu Empfangsmischern und damit zu den für den Empfang von Mobilfunksignalen relevanten Schaltungsteilen besteht. Figur 2 zeigt nun - zum Teil mit strichlierten Linien hervorgehoben - die drei wesentlichen Komponenten der Erfindung, nämlich die DDS 12, die Offset-PLL 14 sowie den Kanalsynthesizer 16. Ferner zeigt Figur 2, wie diese Komponenten in das Schaltungskonzept des Sende-/Empfangsbausteins 52 eingebunden sind.
Ausgehend von einem als Frequenznormal dienenden Quarzoszillator 56 wird in die Schaltung über eine Leitung 58 ein Signal mit einer Grundfrequenz fbase von beispielsweise 26 MHz eingespeist. Dieses wird einerseits einem Modulator 60 über eine Leitung 62 zugeführt, wobei dessen Frequenz vermittels eines Frequenzteilers 64 mit einem Teilungsfaktor M vorab heruntergeteilt wird, beispielsweise auf eine Frequenz von 2,16 MHz.
Der Modulator 60 wird über eine Leitung 66 von einer Steuereinheit 68 angesteuert. Bei dem Modulator 60 handelt es sich beispielsweise um einen GMSK-Modulator . Die Steuereinheit 68 steuert ferner über eine Leitung 70 einen Addierer 72 an, welcher ein Ausgangssignal von dem Modulator 60 und ein Ausgangssignal von der Steuereinheit 68 zu dem Steuerwort S addiert, welches wiederum über die Leitung 26 der DDS 12 zugeführt wird.
Das Signal mit der Basisfrequenz fbase wird ferner der Phasenregelschleife PLL 50 des KanalSynthesizers 16 als Referenzsignal zugeführt. Die PLL 50 wirkt in der mit Bezug auf Figur 1 bereits beschriebenen Art und Weise mit dem span- nungsgesteuerten Oszillator 48 zusammen, welcher beispielsweise ein Signal mit einer Frequenz mit 3,6 GHz ausgibt. Dem Oszillator 48 ist ein Schleifenfilter 70 nachgeschaltet.
Das Ausgangssignal der PLL 50 mit der Referenzfrequenz fref wird über die Leitung 18 einerseits der Offset-PLL 14 zugeführt und andererseits über die Leitung 20 dem Frequenzteiler 22 zugeführt. Wie vorstehend erläutert wird die Referenzfre- quenz fref vermittels des Frequenzteilers 22 mit dem Teilungsfaktor N auf die Taktfrequenz fclk-DDS heruntergeteilt, welche über die Leitung 24 der DDS 12 als Frequenz des Taktsignals zugeführt wird.
Die DDS 12 erzeugt basierend auf dem über die Leitung 26 eingespeisten Steuerwort S und der über die Leitung 24 eingegebenen Taktfrequenz fclk-DDS e^-n Signal mit der Zwischenfrequenz fout-DDS' welches der Offset-PLL 14 über die Leitung 30 zugeführt wird. Dieses Signal mit der Zwischenfrequenz fout- DS wird wie mit Bezug auf Figur 1 vorstehend beschrieben, in der PLL 14, genauer gesagt über deren Komponenten Phasendetektor 28, Charge-Pump 38, Schleifenfilter 42 und Oszillator 46 weiterverarbeitet.
Es ist darauf hinzuweisen, daß je nach gewünschter Sendefrequenz bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 in der Offset-PLL 14 zwei Oszillatoren vorgesehen sind, nämlich der Oszillator 46 und der Oszillator 74, wobei der Oszillator 46 eine derartige Mittenfrequenz aufweist, daß dieser Sendefrequenzen im Bereich von 1800 bzw. 1900 MHz bereitstellt, wohingegen der Oszillator 74 derart ausgelegt ist, daß dieser eine Mittenfrequenz im Bereich von 900 MHz aufweist. Eine derartige Bereitstellung zweier Oszillatoren mit diesen Fre- quenzbereichen ist beispielsweise für den Betrieb eines Mobiltelefons in drei verschiedenen GSM-Netzen erforderlich.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die über die Leitung 18 ausgegebene Referenzfrequenz fref je nach Aktivzustand der Oszillatoren 46 und 74 über einen variabel einstellbaren Frequenzteiler 76 zunächst heruntergeteilt wird, bevor sie der Offset-PLL 14 zugeführt und in den Mischer 34 eingespeist wird.
Das Ausgangssignal mit der Sendefrequenz fout-RF wird über eine Leitung 78 einem Leistungsverstärker 80 der Sendeendstufe zugeführt und verstärkt. Von dieser wird das Sendesignal einer Antenne 82 zugeführt und in Form elektromagnetischer Wellen abgestrahlt.
Die vorstehende, sich auf Figur 2 beziehende Beschreibung zeigt eine Möglichkeit, wie die erfindungsgemäße Schaltungs- konzeptionierung in einem Sende-/Empfangsbaustein 52 für ein Mobilfunk-Endgerät derart eingebunden werden kann, dass unter Vereinfachung des Schaltungskonzeptes eine gute Reproduzierbarkeit desselben bei hoher Schaltkreisperformance zu reali- siert wird. Wiederum wird, wie mit Bezug auf Figur 1 beschrieben, die Referenzfrequenz fref des Kanalsynthesizers 16 verwendet, um sowohl die Offset-PLL 14 zu steuern als auch die DDS 12 - nach Herunterteilen mittels des Frequenzteilers 22 - zu takten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen von Mobilfunksignalen unter Verwendung einer DDS (12) (direkte digitale Frequenzsynthese) und eines Modulators (14) , umfassend die Schritte:
A) Erzeugen einer Zwischenfrequenz ( fout-DDS) durch Ansteuern der DDS (12) mit einem DDS-Steuerwort (S) und einer DDS- Taktfrequenz ( fclk-DDS) und
B) Transformieren der Zwischenfrequenz (fout-DDS) auf eine Sendefrequenz (fout-RF) der Mobilfunksignale unter Verwendung des Modulators (14) in Abhängigkeit von einer Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als DDS-Taktfrequenz ( fclk-DDS ) °^-e Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) - unverändert oder durch einen
Teilungsfaktor (N) geteilt - verwendet wird, wobei zur Erzeugung der Zwischenfrequenz ( fout-DDS) das DDS-Steuerwort (S) derart gewählt wird, daß es Schwankungen der Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) kompensiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) durch einen Kanalsynthesizer (16) zur Erzeugung von Frequenzkanälen für die Mobilfunksignale erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) in dem Kanalsynthesizer (16) aus einer variablen Ausgangsfrequenz durch Transformation auf die Referenzfrequenz (fref) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das DDS-Steuerwort (S) aus der folgenden Gleichung be-- stimmt wird: S = [ fout-DDS / clk-DDS ] * ,
wobei S das Steuerwort, fout-DDs die Zwischenfrequenz, fcik-DDs die DDS-Taktfrequenz und
N die Phasenakkubreite der DDS ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das DDS-Steuerwort (S) aus einer vorab gespeicherten Tabelle in Abhängigkeit von der aktuellen DDS-Taktfrequenz (fclk-DDS) un( der gewünschten Zwischenfrequenz (fout-DDS) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das DDS-Steuerwort (S) aus einem Ausgangssignal eines weiteren Modulators (60) , insbesondere eines GMSK-Modulators, generiert wird.
7. Einrichtung (52) zum Erzeugen von Mobilfunksignalen, insbesondere nach dem Verfahren nach einem der vorangehenden An- Sprüche, umfassend: eine DDS (12) (direkte digitale Frequenzsynthese) zum Erzeugen einer Zwischenfrequenz ( fout-DDS) aus einem DDS-Steuerwort (S) und einer DDS-Taktfrequenz ( clk-DDS) und - einen Modulator (14) zum Transformieren der Zwischenfrequenz (fout-DDS) auf eine Sendefrequenz (fout-RF) der Mobilfunksignale in Abhängigkeit von einer Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die DDS-Taktfrequenz ( fclk-DDS) aus ^er Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) abgeleitet ist und daß das DDS- Steuerwort nach Maßgebe der Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) gewählt ist.
8. Einrichtung (52) nach Anspruch 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen KanalSynthesizer (16) zur Erzeugung von Frequenzkanälen für die Mobilfunksignale, wobei die Ausgangsfrequenz (fref) des KanalSynthesizers (16) - unverändert oder durch einen Teilungsfaktor (N) geteilt - dem Modulator (14) als Referenz- frequenz (fref) und der DDS (12) als DDS-Taktfrequenz (fcik_ DS) zugeführt wird.
9. Einrichtung (52) nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der KanalSynthesizer (16) einen Oszillator (48) , vorzugsweise einen spannungsgesteuerten Oszillator (46) , und eine diesem nachgeschaltete Synthesizer-Phasenregelschleife (50) aufweist.
10. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Frequenzteiler (22) zum Herunterteilen der Referenzfrequenz (fref) des Modulators (14) auf die gewünschte DDS- Taktfrequenz ( fclk-DDS) •
11. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Berechnungseinheit (68) zum Berechnen des DDS- Steuerworts (S) gemäß der folgenen Beziehung:
S = [ fout-DDS / fclk-DDS ] * 2 ,
wobei
S das Steuerwort, fout-DDs die Zwischenfrequenz, fci-DDs die DDS-Taktfrequenz und
N die Phasenakkubreite der DDS ist.
12. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Speichereinheit zum Speichern und Auslesen einer Tabel- le, welche das DDS-Steuerwort (S) in Abhängigkeit von der aktuellen DDS-Taktfrequenz ( fclk-DDS) un& °ler gewünschten Zwischenfrequenz ( out-DDS) angibt.
13. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Modulator (14) als Phasenregelschleife (14) , insbesondere als Offset-PLL, ausgebildet ist.
14. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen weiteren Modulator (60), insbesondere einen GMSK- Modulator, welcher der DDS (12) zur Erzeugung eines DDS- Steuerwortes (S) vorgeschaltet ist.
15. Einrichtung (52) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Steuereinheit (68) zur Ansteuerung des weiteren Modulators (60), der DDS (12), sowie des Kanalsynthesizers (16).
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