ITRM930210A1

ITRM930210A1 - Procedimento ed apparecchio di sfalsamento di frequenza per l'uso in ricetrasmettitori.

Info

Publication number: ITRM930210A1
Application number: IT000210A
Authority: IT
Inventors: Randall R Hillock; John S Ruppel
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1993-04-05
Publication date: 1994-10-05
Also published as: ITRM930210A0; JPH05300048A; US5715520A; FR2690025A1; WO1993021693A1; MX9302156A; IT1261782B; FR2690025B1; CA2109923A1; CN1077579A; CN1028704C; CA2109923C

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto d'invenzione, avente per titolo:

"Procedimento ed apparecchio di sfalsamento di frequenza per l'uso in ricetrasmettitori "

Campo dell'Invenzione

La presente invenzione si riferisce nelle linee generali ai ricetrasmettitori e, in modo pi? specifico, ad un procedimento e ad un apparecchio per lo sfalsamento delle frequenze generate nel ri_ cevitore e nel trasmettitore, eliminando cosi l 'effetto di auto-silenziamento all'interno del ricetrasmett itore.

Precedenti dell'Invenzione Recentemente, nel campo delle comunicazioni a radio frequenza (RF) si ? riscontrata una accresciuta richiesta di comunicazioni in voce digitalmente criptate e di comunicazioni di dati ad alta velocit?. Poich? lo spettro RF ? intrinsecamente l mitato, bisogna progettare un nuovo concetto di sistema nelle caratteristiche organizzative per poter far fronte alla accresciuta richiesta. Un sistema ad accesso multiplo a divisione di tempo (TDMA) ? un sistema di questo genere che offre una pi? efficiente utilizzazione dello spettro ed una accresciuta capacit?.

Nella sua forma pi? semplice, un sistema TDMA ? costituito da una stazione di base trasmittente, la quale ? capace di combinare in multiplex o di multiplare nel tempo i messaggi provenienti da almeno due utenti su un singolo canale RF ed una o pi? stazioni riceventi remote capaci di ricevere al meno uno dei messaggi multiplati nel tempo. Tipicamente, la stazione ricevente remota sarebbe costituita da un radiotelefono mobile o portatile capace di trasmettere messaggi nel formato TDMA ad una sta zione di base e di ricevere tali messaggi da essa.

Una implementazione di un sistema TDMA utilizza una struttura a settori elementari (slot) in duplex a divisione di tempo (TDD). Il sistema TDD utilizza un canale RF per trasmettere e ricevere informazioni di controllo e di comunicazione fra stazione ricevente remota e stazione di base. Un problema che si incontra in un sistema TDD ? costituito dal fatto che la frequenza di sfalsamento del trasmettitore ? uguale alla frequenza intermedia (IF) del ricevitore. Se ambedue i generatori di fre quenza rimangono inseriti durante la trasmissione e la ricezione, essi interferiranno uno con l'altro, provocando un effetto di auto-silenziamento dei dati trasmessi e ricevuti. Questo problema pu? riscontrarsi nella stazione ricevente remota oltre che nella stazione di base.

Una soluzione che ? stata sviluppata per far fronte a questo problema consiste nell'impiegare dei sinte tizzatori a frequenza di bloccaggio o di sincronizzazione rapida come generatori di frequenza nel tra smettitore e nel ricevitore collocati nella stazione di base oppure nella stazione ricevente remota. I sintetizzatori a sincronizzazione rapida possono essere inseriti e disinseriti fra gli intervalli di tempo elementari di trasmissione e di ricezione e possono essere reinseriti e rapidamente sincronizza ti sulla loro frequenza desiderata rimanendo nelle specificazioni del sistema TDD. Il sistema basato sui sintetizzatori di frequenza a rapida sincronizzazione ? molto costoso, consuma una grande quantit? di energia e presenta complesse esigenze di implementazione.

Pertanto, ? desiderabile avere un economico ricetrasmettitore TDD efficiente sotto l'aspetto del consumo di energia il quale non sia difficile da im plementare ed eviti l'effetto di auto-silenziamento dei dati trasmessi o ricevuti.

Sommario dell'Invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per il funzionamento di un ricetrasmet titore a radio frequenza. Il ricetrasmettitore comprende un oscillatore locale il quale genera due se gnali di oscillatore locale in tempi diversi. Ciascun segnale di oscillatore locale presenta una frequenza univoca. Durante un primo periodo di tempo, il ricetrasmettitore a radio frequenza riceve un segnale a radio frequenza. Il primo segnale a radio frequenza viene combinato con uno dei segnali di oscillatore locale, per formare un segnale a frequenza intermedia. Durante un secondo periodo di tempo, il ricetrasmettitore riceve uns egnale con sfalsamento di frequenza. Il segnale con sfalsamento di frequenza viene combinato con il secondo segnale di oscillatore locale, per formare un secondo segnale a radio frequenza. Il primo ed il secondo segnale a radio frequenza presentano la stessa frequenza.

Breve descrizione dei disegni La Figura 1 rappresenta uno schema a blocchi del sistema per comunicazioni radiotelefoniche in cui pu? essere impiegata la presente invenzione;

la Figura 2 ? una illustrazione di un quadro di tempo TDMA/TDD in conformit? con la presente invenzione;

la Figura 3 rappresenta uno schema a blocchi di un ricetrasmettitore secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata di una preferita forma di realizzazione

La preferita forma di realizzazione compren de un ricetrasmettitore TDD di un radiotelefono. Il ricetrasmettitore digitale comprende un oscillatore locale (LO), un sintetizzatore a frequenza intermedia (IF) ed un sintetizzatore a frequenza sfalsata. L'oscillatore locale ? un sintetizzatore a frequenza di sincronizzazione o di aggancio rapido capace di modificare la frequenza fino a 12 MHz entro 1,5 millisecondi, come si richiede per cambiare canali all'interno del sistema TDD. I sintetizzatori di fre quenza nel trasmettitore e nel ricevitore sono sfal_ sati uno dall'altro di 2 MHz, per consentire un iso lamento di 60 dB fra i due, allo scopo di evitare il problema dell'auto-silenziamento. L'oscillatore locale alterna la frequenza generata fra l'interval_ lo di tempo di trasmissione e l'intervallo di tempo di ricezione. Queste frequenze alternate vengono ??? scelate con la frequenza intermedia IF e con la fre quenza di sfalsamento del trasmettitore e del ricevltore. Durante una finestra di tempo di ricezione, la radio frequenza ricevuta viene miscelata, impiegando l'oscillatore locale LO, con la appropriata frequenza intermedia IF. Durante una finestra di tra smissione, la frequenza d? sfalsamento viene miscelata, impiegando l'oscillatore locale LO, con la stessa radio frequenza.

La Figura 1 rappresenta uno schema a blocchi di un sistema radiotelefonico in cui pu? essere impiegata la presente invenzione. Nel sistema radio telefonico, il ricetrasmettitore di postazione fissa 103 trasmette e riceve segnali a radio frequenza (RF) a e dai radiotelefoni mobili e portatili conte nuti entro un'area geografica fissa. Il radiotelefono 101 ? uno di tali radiotelefoni serviti dal ricetrasmettitore di postazione fissa 103.

Mentre riceve i segnali provenienti da questi ricetrasmettitori di postazione fissa 103, il radiotelefono 101 utilizza l'antenna 105 per applicare il segnale RF e per convertire il segnale RF in un segnale a radio frequenza elettrico 107. Il segnale elettrico RF viene ricevuto dal radio ricevitore 109 per essere usato nel radiotelefono 101.

Il ricevitore 109 genera un segnale a frequenza intermedia da impiegare nella demodulazione del segnale elettrico RF 107 e per ricuperare i dati contenuti nel segnale elettrico a radio frequenza 107. Il segnale di dati risultante 121 viene emesso in uscita dal ricevitore ed applicato al sistema di elaborazione 117. Il sistema di elaborazio ne 117 imposta il formato del segnale di dati 121 per ottenere voce e/o dati per l'interfaccia di utente 123. L'interfaccia di utente 123 contiene un microfono, un altoparlante ed una tastiera.

A seguito della trasmissione dei segnali RF dal radiotelefono portatile 101 al ricetrasmettitore di postazione fissa 103, i segnali di voce e/o di dati dall'interfaccia di utente 123 vengono elaborati dal sistema di elaborazione 117. I segnali elaborati vengono applicati in ingresso al trasmetti tore 111. Il trasmettitore 111 genera un segnale a frequenza sfalsata usato per modulare il segnale elaborato 119 in modo da ottenere segnali elettrici RF che vengono quindi applicati in ingresso all'antenna 105. I segnali elettrici RF 107 vengono convertiti in segnali RF ed emessi in uscita dall'antenna 105. I segnali RF sono ricevuti dal ricetrasmettitore di postazione fissa 103 che ? interfacciato con i segnali telefonici della linea di terra.

La Figura 2 rappresenta uno schema a blocchi che illustra il sistema TDMA in duplex a divisione di tempo secondo la preferita forma di realiz zazione. Il quadro 200 di TDD ? di 5 millisecondi di durata su un canale di radio frequenze. Identici quadri di TDD vengono ripetuti ogni 5 millisecondi. Nel radiotelefono portatile 101 della Figura 1, il radiotelefono trasmetter? l'informazione al ricetrasmettitore di postazione fissa 103 durante la finestra di tempo 205. Il radiotelefono portatile 101 ricever? i segnali a radio frequenza provenienti dal ricetrasmettitore di postazione fissa 103 durante la finestra di tempo di ricezione 207. Dopo il completamento della finestra di tempo di trasmissione 205, il radiotelefono portatile 101 dispone di 1,875 millisecondi in cui impostare il ricetrasmettitore per la ricezione dei dati attraverso l'antenna 105. La implementazione specifica della preferita forma di realizzazione ? illustrata nello schema a blocchi dettagliato della Figura 3.

La Figura 3 mostra una illustrazione di un ricetrasmettitore a radio frequenza in conformit? con la presente invenzione. Nella preferita forma di realizzazione, l'antenna 105 riceve un segnale a radio frequenza fra 1895 e 1907 MHz. Per scopi di illustrazione, si far? riferimento al segnale 107 come un segnale a radio frequenza elettrico di 1900 MHz. Similmente, l'antenna 105 trasmette il segnale elettrico 107 a radio frequenza a 1900 MHz contenente l'informazione dal segnale 119 contenente i dati elaborati. L'oscillatore locale 303 viene impostato su una frequenza fra 1762 e 1775 MHz. Questo oscillatore locale ? un sintetizzatore di frequenza ad acquisizione rapida che consente all'oscillatore di operare entro un intervallo di 12 MHz nel giro di 1,5 millisecondi. Questo sintetizzatore di frequenza ad acquisizione rapida ? necessario in un qualsiasi radiotelefono per modificare i canali nell'am bito del sistema radiotelefonico.

Dopo la trasmissione dell'informazione durante la finestra di tempo di trasmissione 205, il trasmettitore 111 riceve il segnale 119 contenente i dati elaborati dal sistema di elaborazione 117. Questo segnale 119 contenente i dati elaborati viene modulato ed appropriatamente formattato nel riquadro funzionale 307. L'uscita del riquadro funzio naie 307 ? un segnale di frequenza sfalsata 313 avente una frequenza di 131 MHz. Il segnale 313 a fre quenza sfalsata viene miscelato con il segnale di frequenza 113 generato dall'oscillatore locale nel miscelatore 305 per produrre il segnale elettrico a radio frequenza di 1900 MHz il quale viene applicato in uscita all'antenna 105. Durante la finestra di tempo di trasmissione 205, la frequenza dell'oscillatore locale 303 viene impostata su 1769 MHz. Dopo che i dati contenuti nel segnale 119 sono stati trasmessi, il ricetrasmettitore 300 dispone di 1,875 millisecondi, come illustrato nella durata d? tempo 203 della Figura 2, per modificare le frequenze per la ricezione durante la finestra di tempo di ricezione 207.

Durante la finestra di tempo di ricezione 207, il ricevitore 109 riceve un segnale elettrico a radio frequenza 107 dal ricetrasmettitore di postazione fissa 103 della Figura 1, avente una frequenza di 1900 MHz. Il segnale elettrico a radio fre quenza 107 viene quindi miscelato con il segnale a frequenza di oscillatore locale 113 nel miscelatore 301 contenuto nel ricevitore 109. Il risultante segnale 311 ? un segnale a frequenza intermedia avente una frequenza uguale a 133 MHz. Allo scopo di generare questa frequenza intermedia, la frequenza del_ l'oscillatore locale viene impostata su 1767 MHz. Perci?, il segnale 113 avente la frequenza dell'oscillatore locale deve cambiare durante 1,875 milli secondi di ritardo da 1769 MHz a 1767 MHz. Questo segnale a frequenza intermedia 311 viene applicato in ingresso al modulo funzionale 309 che genera il risultante segnale 121 rappresentativo dei dati.

Richiedendo una modificazione di frequenza dell'oscillatore locale 303 durante questo tempo mor to, il sistema evita il problema dell'auto-silenzia. mento che viene provocato dal segnale a sfalsamento di frequenza 313 e dal segnale a frequenza intermedia 311 aventi la stessa frequenza. Se essi hanno la stessa frequenza, l'effetto di auto-silenziamento si verifica con risultante corruzione dei dati e con la introduzione di errori durante le chiamate telefoniche. Poich? il sintetizzatore di frequenza ad aggancio rapido dell'oscillatore locale 303 ? gi? richiesto per il sistema radiotelefonico, il sistema presenta vantaggi di costo, di dimensioni e di potenza.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il funzionamento di un ri cetrasmettitore a radio frequenza, caratterizzato dalle seguenti operazioni: generare almeno un primo ed un secondo segnale di oscillatore locale durante un primo ed un secondo periodo di tempo, rispettivamente, detto pri mo e dettos econdo segnale di oscillatore locale avendo di verse frequenze ; ricevere un primo segnale a radio frequenza durante detto primo periodo di tempo; miscelare detto primo segnale a radio frequenza con detto primo segnale di oscillatore locale, per formare un primo segnale a frequenza intermedia durante detto primo periodo di tempo; generare un primo segnale a sfalsamento di frequenza durante detto secondo periodo di tempo; e miscelare detto primo segnale a sfalsamento di frequenza con detto secondo segnale dell'oscillatore locale, per formare un secondo segnale a radio frequenza durante detto secondo periodo di tempo, cos? che detto primo e detto secondo segnale a radio frequenza presentino sostanzialmente la stessa frequenza.
2. Ricetrasmettitore a radio frequenza, caratterizzato da: primi mezzi per generare almeno un primo ed un secondo segnale di oscillatore locale durante un primo ed un secondo periodo di tempo, rispettivamente, detto primo e detto secondo segnale di oscillatore locale avendo diverse frequenze; mezzi per ricevere un primo segnale a radio frequenza durante detto primo periodo di tempo; mezzi per combinare detto primo segnale a radio frequenza e detto primo segnale di oscillatore locale, per formare un primo segnale a frequenza intermedia durante detto primo periodo di tempo; secondi mezzi per generare un primo segnale con sfalsamento di frequenza durante detto secondo periodo di tempo; e 5: secondi mezzi per combinare detto primo segnale con sfalsamento di frequenza con dettos econdo segnale di oscillatore locale, per formare un secondo segnale a radio frequenza durante detto secondo periodo di tempo, cos? che detto primo e detto secondo segnale a radio frequenza presentino sostain zialmente la stessa frequenza.
3. Ricetrasmettitore a radiofrequenza secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo segnale a frequenza inetrmedia e detto primo segnale a sfal samento di frequenza presentano frequenze diverse, cos? che viene sostanzialmente ridotto l'effetto di auto-silenziamento del ricetrasmettitore a radio fre q uenza.
4. Ricetrasmettitore a radio frequenza secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo e det to secondo segnale a radio frequenza presentano una frequenza fra 1895 e 1907 MHz.
5. Ricetrasmettitore a radio frequenza secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo segnale a frequenza intermedia presenta una frequenza so . stanzialmente uguale a 133 MHz.
6. Ricetrasmettitore a radio frequenza secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo segnale a frequenza sfalsata presenta una frequenza sostanzialmente uguale a 131 MHz.
7. Radiotelefono da impiegare in un sistema radiotelefonico e comprendente un ricetrasmettitore, il sistema radiotelefonico avendo un distanziamento fra i canali a radio frequenza (RF), il radiotelefo no essendo caratterizzato da: primi mezzi per generare almeno un primo ed un secondo segnale di oscillatore locale durante un primo ed un secondo periodo di tempo, rispettivamen^ te, detto primo e detto secondo segnale di oscillatore locale avendo diverse frequenze; mezzi per ricevere un primo segnale a radio frequenza durante detto primo periodo di tempo; mezzi per combinare detto primo segnale a radio frequenza e detto primo segnale di oscillatore locale, per formare un primo segnale a frequenza intermedia durante detto primo periodo di tempo; secondi mezzi per generare un primo segnale con sfalsamento di frequenza durante detto secondo periodo di tempo; e secondi mezzi per combinare detto primo segnale con sfalsamento di frequenza con detto secondo segnale di oscillatore locale, per formare un se condo segnale a radio frequenza durante detto secondo periodo di tempo, cos? che detto primo e detto secondo segnale a radio frequenza assumano sostanzialmente la stessa frequenza.
8. Radiotelefono secondo la rivendicazione 7, in cui detto primo segnale a frequenza intermedia e detti primi segnali a frequenza sfalasata pre sentano una differenza di frequenza sostanzialmente uguale a quattro volte il distanziamento dei canali RF, cos? che venga sostanzialmente ridotto l'effetto di auto-silenziamento del ricetrasmettitore.
9. Radiotelefono secondo la rivendicazione 7, in cui detto primo segnale a frequenza intermedia e detti primi segnali a frequenza sfalsata presentano una differenza di frequenza sostanzialmente uguale a 60 decibel di isolamento, cosi che l'effet to di auto-silenziamento del ricevitore risulti sostanzialmente ridotto.
10. Radiotelefono secondo la rivendicazione 7, in cui detto primo segnale a frequenza intermedia presenta una frequenza sostanzialmente uguale a 133 MHz.
11. Radiotelefono secondo la rivendicazione 7, in cui detto primo segnale a frequenza sfalsata presenta una frequenza sostanzialmente uguale a 131 megahertz .