ES2246660A1 - Telefono movil gsm con telemando por radiofrecuencia. - Google Patents
Telefono movil gsm con telemando por radiofrecuencia.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un móvil de tecnología GSM provisto de telemando capaz de emitir una señal codificada de las características de las señales de radiofrecuencia empleadas para el manejo de sistemas estándares de control remoto, tales como puertas de garaje o de vehículos, sistemas de alarma, etc. Así, el dispositivo objeto de la invención se constituye sobre una arquitectura que se puede dividir, por su funcionalidad, en dos partes; elementos de Banda Base que incorpora un DSP, Power Management y la unidad de memoria, que permitirán entrar en contacto directo con el usuario y controlar el funcionamiento del teléfono y una segunda parte constituida por elementos de Radiofrecuencia.
Description
Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de patente consistente en un teléfono GSM que incorpora
la funcionalidad adicional de telemando por radiofrecuencia. Para
ello se describe la arquitectura funcional necesaria del terminal
de manera que además de realizar las funciones GSM propiamente
dichas, sea capaz de emitir una señal codificada de las
características de las señales de radiofrecuencia empleadas para el
manejo de sistemas estándares de control remoto, tales como puertas
de garaje o de vehículos, o sistemas de alarma.
Atendiendo a los dispositivos y sistemas
existentes en el estado de la técnica en la materia, los sistemas
comerciales estándar de control remoto descritos, emplean como
telemandos transmisores que envían una señal codificada modulada
sobre una portadora de 433,92 Mhz, según especifica la norma
europea ETS 300 220. La codificación a transmitir es seleccionable
por el usuario, habitualmente mediante una serie de micro
interruptores que según su posición componen el código deseado, o
por programación del microcontrolador o codificador.
Los terminales actuales de usuario de telefonía
móvil, son dispositivos de alta tecnología que han sufrido
espectaculares avances en su diseño y desarrollo durante los
últimos años. Así, desde los primeros terminales de telefonía móvil
de características analógicas o de "primera generación", ha
tenido lugar una rápida evolución hasta los modernos terminales
móviles GSM o de "segunda generación". Los primeros terminales
analógicos consistían básicamente en simples moduladores y
transmisores- receptores de comunicaciones vocales. Necesitaban de
unas plataformas tecnológicas con unas dimensiones relativamente
grandes, a la vez que tenían unos requerimientos elevados de
consumos de energía, lo que redundaba aún más en un tamaño del
terminal relativamente grande. No obstante, también se produjo en
este sentido un espectacular avance desde los primeros terminales
móviles, adecuados prácticamente sólo para su única utilización en
vehículos, hasta los últimos terminales de mano. Sin embargo, a
pesar de este avance en su diseño que permitió reducir sus
dimensiones, sus características tecnológicas les conferían una
versatilidad prácticamente nula para cualquier otra utilidad
distinta a las puras comunicaciones vocales.
Posteriormente a estos sistemas llamados de
"primera generación", empezaron a aparecer los sistemas de
comunicación digitales o de "segunda generación". Estos
sistemas supusieron un cambio radical, ya que se dio el salto de la
telefonía móvil analógica a la digital.
Desde 1982, primero por parte de la CEPT
(Conférence Européene des Postes et Telécommunications) y luego a
través del ETSI (European Standards Telecommunications Institute),
tuvo lugar la elaboración de una serie de normas comunes para todos
los países europeos de un sistema de comunicaciones digitales
llamado GSM y cuya redacción resultó fundamental ya que permitió
compartir los gastos de investigación y desarrollo del sistema y
equipos y ampliaron el mercado, posibilitando las economías de
escala. Este camino de consenso resultó crucial para la expansión
del sistema GSM, actualmente utilizado a nivel comercial en toda
Europa y otras partes del mundo. En otras zonas, como Norteamérica,
se dieron desarrollos paralelos en otros sistemas digitales, como
el NADC.
El sistema GSM hoy ampliamente extendido y
actualmente en uso es, por lo tanto, este sistema de normas que
regulan todos los aspectos técnicos de este estándar de
comunicaciones móviles digitales.
Una característica fundamental del sistema GSM, y
diferencia radical con sus antecesores analógicos, es que en él la
voz es sometida a una codificación digital. Con ello, la voz se
convierte en una señal digital, e impone la necesidad de que el
terminal móvil tenga que contar con un DSP (Digital Signal
Processor). Este DSP se trata de un microprocesador integrado en la
parte de Banda Base del teléfono.
Precisamente esta característica del terminal GSM
de contar con una parte de Banda Base con un microprocesador capaz
de manejar la voz codificada como una señal digital, pero no sólo
esta señal digital de voz sino en general, en principio, cualquier
tipo de señal digital, es lo que confiere a los terminales GSM su
gran versatilidad. Dentro del propio estándar GSM son posibles otro
tipo de aplicaciones como la transmisión de datos y, asociadas a la
tecnología digital descrita del terminal, son también posibles
infinidad de aplicaciones locales en el propio teléfono, tales como
juegos, calculadoras, agendas, etc. En general las limitaciones de
estas aplicaciones locales vendrán dadas únicamente por parámetros
tecnológicos tales como la potencia del microprocesador y la
memoria y los diseños software. Muchos terminales actuales poseen
asimismo una interfaz externa, habitualmente un puerto de
infrarrojos, a través del cual el terminal puede ser reprogramado e
implementadas nuevas funcionalidades en el mismo, en su interfaz
con el
usuario.
usuario.
Esta versatilidad tecnológica del terminal es
asimismo la que ha servido como plataforma que ha posibilitado su
modificación para la implementación del "Teléfono móvil GSM con
telemando por radiofrecuencia", donde se propone la utilización
del terminal GSM como emisor en un dispositivo de control remoto de
433,92 Mhz, sin antecedentes en el estado de la técnica y que
permitiría a sus usuarios hacer uso de su teléfono móvil, tras una
sencilla programación, para abrir la puerta de su garaje provisto de
portero electrónico, desconectar el sistema de alarmas o
desactivar del cierre centralizado en los vehículos, entre
otros.
El "Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia", tiene una arquitectura que se puede dividir en
dos partes; elementos de Radio Frecuencia y elementos de Banda
Base, a partir de la funcionalidad de las mismas.
Así, la Banda Base es la parte que entraría en
contacto directo con el usuario y controla todo el funcionamiento
del teléfono:
- \bullet
- Realiza la conversión de la voz en información digital, siendo procesada y codificada.
- \bullet
- Envía y recibe las señales de control necesarias para el correcto funcionamiento del teléfono, programado de acuerdo a las especificaciones GSM y controlando la parte de RadioFrecuencia.
- \bullet
- Controla el LCD y el teclado, la interfaz con el usuario.
- \bullet
- Lleva a cabo la gestión de la alimentación.
El núcleo de la Banda Base lo componen dos
integrados; el DSP y Power Management, así como una unidad de
memoria.
En la parte de Radiofrecuencia se genera una
portadora que es modulada de acuerdo a las señales generadas en
Banda Base. Esta señal modulada es posteriormente amplificada y
radiada por la antena. Recíprocamente, cuando el terminal actúa
como receptor, la señal recibida en dicha antena se amplifica y
demodula, generándose señales que son recogidas por la Banda Base,
procesadas y decodificadas.
Con objeto de presentar una realización de la
invención del "Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia", se muestran a continuación unas figuras en las
que se representa de un modo práctico la realización de la
invención descrita.
\bullet Figura (1): Esquema principal del
"Teléfono móvil GSM con telemando por radiofrecuencia".
\bullet Figura (2): Arquitectura del bloque de
radio-frecuencia.
\bullet Figura (3): Diseño físico de los
integrados sobre la placa base del teléfono en su vista principal
anterior.
\bullet Figura (4): Diseño físico de los
integrados sobre la placa base del teléfono en su vista principal
posterior.
En dichas figuras, los elementos numerados se
relacionan a continuación:
(1): Teclado pantalla
(2): DSP
(3): Power management
(4): Memoria
(5): Micrófono altavoz
(6): Batería
(7): Transceiver T900-1800 o
GSM
(8): Transceiver T434 o Telemando
(9): Amplificador
(10): Amplificador de bajo ruido LNA
(11): Antena
(12): Contacto-interfaz para el
teclado
(13): Contacto tarjeta SIMM
(14): Señal TX VCO
(15): Señal RF VCO
(16): Power amplifier control
(17): Power amplifier
A modo de ejemplo de realización preferente y a
la vista de la figura 1 puede observarse la arquitectura del
"Teléfono móvil GSM con telemando por radiofrecuencia" a
partir de los siguientes elementos; teclado pantalla (1), DSP (2),
power management (3), memoria (4), micrófono altavoz (5), batería
(6), transceiver GSM (7), transceiver 434 (8), amplificador (9),
amplificador de bajo ruido LNA (10) y antena (11).
Continuando con el ejemplo de realización
preferente, en la figura 2 se muestra un esquema más detallado de
la arquitectura del bloque de Radiofrecuencia destacando en
sombreado los dos transceiver T900-1800 o GSM (7) y
T434 o Telemando (8). Además de estos integrados se muestran las
señales de control e información que son generadas en la parte de
Banda Base, I-Q en el caso de GSM (7) y Code Input
en el caso del telemando (8).
Se muestran también en dicho esquema los
elementos externos de la parte radio: antena (11), osciladores,
loop filter, filtros, cristales y elementos discretos.
El transceiver T900-1800 o GSM
(7) se compone de los siguientes elementos:
- \bullet
- Wide Band PLL
- \bullet
- IF PLL
- \bullet
- RF PLL
- \bullet
- Sección de transmisión, basada en una modulación a través del Wide Band PLL.
- \bullet
- Receptor, basado en una arquitectura superheterodina clásica, y con una conversión directa en la etapa final de IF a señales l/Q.
- \bullet
- Oscilador
- \bullet
- Red de control del LNA o amplificador de bajo ruido.
El chip no incluye el LNA pero sí las señales de
control necesarias.
El transceiver T900-1800 (7)
recibe de la parte de Banda Base del teléfono dos grupos de
señales. De una parte recibe las señales I,Q las cuales llevan la
información a transmitir, es decir, la modulación. Estas señales
son generadas por el DSP (2) de forma digital, y posteriormente
convertidas en un DAC, convertidor
digital-analógico. Por otra parte el transceiver
T900-1800 (7) tiene una serie de registros para
cada una de las partes del mismo: control de potencia, de la
ganancia, selección de la banda y canal, etc. Estos registros son
programables mediante una interfaz microwire. La longitud de los
registros oscilarán entre los 8 y 24 bits. Los datos se cargan en
un registro de desplazamiento y, posteriormente, se cargan en el
registro correspondiente direccionado por los LSB (bits menos
significativos).
El esquema de modulación está basado en un Wide
Band PLL, un PLL de gran ancho de banda capaz de seguir una
modulación que se introduce en el bucle. Este PLL modula un VCO
externo, a la salida del cual tenemos la señal modulada en fase o
frecuencia.
De la señal de salida del TX VCO que va al
amplificador de potencia, se toma una pequeña parte que se
utilizará para el bucle. Esta señal se mezcla con una portadora
generada por el RF VCO también externo y es así trasladada a una
frecuencia intermedia. Esta señal IF se mezcla en el IQ mixer con
las señales de Banda Base 1 y Q. La salida se compara en el
detector de fase con una señal IF de referencia generada por el IF
PLL. Para que el Wide Band PLL se mantenga enganchado, la salida
del mezclador tiene que ser igual a la referencia, que es una
portadora de IF. Esto quiere decir que la modulación introducida
por las señales IQ se refleja en una modulación en frecuencia en la
salida del TX VCO, ya que la frecuencia del RF PLL no cambia. Las
señales IQ introducen una modulación en fase, es decir que la
frecuencia instantánea de la señal a la salida del mezclador iría
variando según varían las señales IQ. Cuando en el detector de fase
se detecta esta variación de frecuencia instantánea, el detector
genera una salida proporcional al error, de modo que la frecuencia
del TX VCO va cambiando y siguiendo la modulación introducida por
IQ. Para que el bucle sea lo bastante rápido como para seguir la
modulación, el detector de fase debe trabajar a una frecuencia lo
suficientemente elevada, y el ancho de banda del TX Loop Filter
debe ser también considerablemente mayor que el ancho de banda de
la modulación.
Para llevar a cabo la selección del canal,
programaremos los divisores de los tres PLL's. Si lo que variamos
es la frecuencia de la conversión de RF a IF, el bucle también
cambia la frecuencia del TX VCO hasta reengancharse. De este modo
podemos seleccionar el canal.
El estándar GSM exige la capacidad de que el
transceiver (7) opere a unas frecuencias determinadas, que se
hallan en las bandas de los 900 y 1800 Mhz, con un ancho de canal
de 200Khz. Mediante la programación de los registros tal como se ha
explicado estos diferentes canales son seleccionados.
Los telemandos (8), en cambio, según la norma ETS
300 220, deben operar en los 433,92 Mhz.
El transceiver T434 (8) integra un oscilador de
cristal, un PLL y un amplificador de potencia. Como componentes
externos necesita condensadores de bypass, cristal y PLL loop
filter.
El T434 realiza modulación ASK o FSK, dependiendo
de las señales de control generadas por la parte de Banda Base.
El oscilador de cristal es un oscilador Colpitts
que proporciona la frecuencia de referencia para el PLL. Un cristal
externo o una señal AC acoplada de referencia se conecta en XTAL.
Así, la frecuencia de transmisión es fijada como el múltiplo de la
frecuencia del cristal por el divisor (fijo) del bucle del PLL. El
oscilador de cristal también alimenta un divisor que proporcional
una señal de salida CLKOUT que es utilizada como entrada en la
parte de Banda Base, como señal de reloj de referencia.
El PLL integra un detector de
fase-frecuencia, charge pump, VCO y divisor.
Mediante un loop filter externo se configura el comportamiento
dinámico del PLL.
Si la modulación a realizar es del tipo ASK, es
decir, una modulación en amplitud, esta es realizada de la
siguiente manera: la señal Code Input será en este caso DATA_ASK.
Esta señal actúa activando y desactivando el amplificador de
potencia realizando de esa forma la modulación sobre la portadora
generada en el PLL.
Si la modulación a realizar es FSK, la señal
DATA_ASK se mantiene activa, es decir, mantiene activado el
amplificador de potencia. La modulación se realiza entonces
mediante la señal DATA_FSK (Code Input será ahora esta señal). La
modulación se realizará variando el valor efectivo de la capacidad
asociada al cristal de manera que se obtengan así dos frecuencias
de transmisión distintas. Así, cuando Code Input = 1, DATA FSK
estará en alta impedancia, la capacidad será C1, y la frecuencia
por lo tanto f1. Sin embargo, cuando Code Input sea=0 y DATA_FSK
estará a tierra, la capacidad será el paralelo de C1 y C2 y la
frecuencia f2.
El tipo de modulación generada por el transceiver
T900- 1800 (7), tal como exige el estándar GSM, es GMSK. Se trata de
una modulación en fase con una tasa de bits Rb de 270,833 kbps.
El telemando (8), como se ha visto, emplea
modulaciones ASK o FSK, habitualmente con tasas de bit de unas
pocas unidades o decenas de kbps, relativamente bajas en
comparación con las de las modulaciones GSM.
Una vez generada la señal GMSK, esta tiene que
ser amplificada hasta los altos niveles de potencia especificados
por el estándar. Esta amplificación es llevada a cabo en la etapa
de potencia, por un integrado, usualmente en tecnología AsGa, capaz
de llegar a potencias de salida superiores a los 30 dBm. La
particularidad de la modulación GMSK de mantener la envolvente
constante hace posible la utilización de amplificadores no lineales,
mucho más eficientes en consumo de potencia.
Los sistemas de radio control no presentan
niveles de potencia tan exigentes, dado que su distancia de trabajo
es del orden de decenas o centenas de metros, por lo que
habitualmente se mueven en potencias en tomo a los
0-10 dBm.
Una vez definida esta arquitectura del terminal
GSM-TM, de cara a la interfaz con el usuario se
introduciría una nueva programación software en el teléfono,
aprovechando la comentada versatilidad de la tecnología de la parte
de Banda Base del teléfono. Se creará un menú adicional a los
existentes, y a través de este menú y mediante el teclado del
teléfono el usuario introducirá el código del telemando, así como
ejecutará su emisión.
Como señal de salida del telemando el T434 (8)
presenta una señal RF de 433,92 Mhz y en tomo a 0 dBm sobre 50 ohm,
no siendo necesario como hemos visto debido a sus bajos
requerimientos de potencia su paso por la etapa amplificadora de
potencia del teléfono, sino que esta señal RF es llevada
directamente al antena switch. No obstante, sí es necesaria la
implementación de una red de adaptación de impedancias, basada en
un diseño sobre componentes discretos.
Por último, en la figura 3 y figura 4 se plasma
el diseño físico posible de la arquitectura descrita detallando los
distintos integrados sobre la placa base del teléfono, con tamaños
aproximados de los distintos elementos con base en las capacidades
de integración disponibles con las tecnologías actuales y donde se
detallan, por un lado, elementos pertenecientes a la Banda Base;
DSP (2), memoria (4), contactos-interfaz para el
teclado (12), micrófono altavoz (5), batería (6), contactos tarjeta
SIMM (13) y power management (3) y, por otro, elementos de Radio
Frecuencia; señal TX VCO (14), señal RF VCO (15), transceiver
T900-1800 o GSM (7) y transceiver T434 o telemando
(8), power amplifier control (16), power amplifier (17) y antena
(11).
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán
susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una
alteración en la esencialidad del invento.
Claims (5)
1. Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia caracterizada por su arquitectura (figura 1)
estructurada en dos partes basadas en la funcionalidad de las
mismas; elementos de Banda Base y elementos de Radio
Frecuencia.
2. Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia según reivindicación 1, caracterizada por su
Banda Base compuesta por los siguientes elementos según figura 3 y
4; DSP (2), memoria (4), contactos-interfaz para el
teclado (12), micrófono altavoz (5), batería (6), contactos tarjeta
SIMM (13) y power management (3).
3. Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia según reivindicación 1 y 2, caracterizada
por su Banda Base que entra en contacto con el usuario y controla
todo el funcionamiento del teléfono según las siguientes funciones;
conversión de la voz en información digital mediante procesamiento
y codificación, envío y recepción de las señales de control
necesarias para el correcto funcionamiento del teléfono programado
de acuerdo a las especificaciones GSM y control de la parte de
Radiofrecuencia, control del LCD y del teclado de interfaz con el
usuario y, por último, control de la alimentación.
4. Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizada
por los principales componente de sus elementos de Radio Frecuencia
según figura 2, 3 y 4; señal TX VCO (14), señal RF VCO (15),
transceiver T900-1800 o GSM (7) y transceiver T434 o
telemando (8), power amplifier control (16), power amplifier (17) y
antena (11).
5. Teléfono móvil GSM con telemando por
radiofrecuencia según reivindicación 1, 2, 3 y 4
caracterizada por el funcionamiento de sus elementos de
Radio Frecuencia donde se genera una portadora que es modulada de
acuerdo a las señales generadas en Banda Base y, posteriormente,
dicha señal modulada es amplificada y radiada por la antena.
Recíprocamente, cuando el terminal actúa como receptor, la señal
recibida en dicha antena se amplifica y demodula, generándose
señales que son recogidas por la Banda Base, procesadas y
decodificadas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302221A ES2246660B1 (es) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Telefono movil gsm con telemando por radiofrecuencia. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302221A ES2246660B1 (es) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Telefono movil gsm con telemando por radiofrecuencia. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2246660A1 true ES2246660A1 (es) | 2006-02-16 |
| ES2246660B1 ES2246660B1 (es) | 2007-05-01 |
Family
ID=35883602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200302221A Expired - Fee Related ES2246660B1 (es) | 2003-09-19 | 2003-09-19 | Telefono movil gsm con telemando por radiofrecuencia. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2246660B1 (es) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1093102A1 (en) * | 1999-10-12 | 2001-04-18 | Murakami Corporation | Device controller working at frequencies of portable telephones |
| US6308083B2 (en) * | 1998-06-16 | 2001-10-23 | Lear Automotive Dearborn, Inc. | Integrated cellular telephone with programmable transmitter |
| EP1172937A2 (en) * | 2000-07-12 | 2002-01-16 | Johnson Controls Technology Company | Portable electronic device including dual transceivers |
-
2003
- 2003-09-19 ES ES200302221A patent/ES2246660B1/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2246660B1 (es) | 2007-05-01 |
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Effective date: 20180809 |