TW498642B - Modulation scheme for FDD/TDD transceivers - Google Patents

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498642 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 發明範疇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明有關於一種收發機，特別是關於一種作爲「分頻 雙工器/分時雙工器（FDD/TDD)」收發機的調變方法。 相關技藝説明 多數適用於低成本900 MHz與2.4 GHz可攜式住宅用無線 系統之架構採用了「分頻雙工器（FDD)」或是「分時雙工 器（TDD)」架構。TDD架構係利用數位調變法則，讓既經 數位化之語音可爲緩衝，並於傳送中予以突發.，然後在接 收器的基頻電路内經速率轉換作業後，再被轉換回返成正 常速率。該TDD架構可形成一種低廉成本射頻（RF)架構， 這是因爲不需要雙工濾波器，並且亦因僅需一個鎖相迴路 (PLL)即得支援雙向通訊鏈路之事實使然。不過，由於按 所有必要的基頻信號處理來實作積體電路（1C)的成本限制 之故，因此TDD方式非屬最低成本解決方案者.。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 至於「分頻雙工器（FDD)」，通常適用於按相異頻帶而 傳送與接收的類比系統。爲防止傳送器功率劣化了接收器 .效能，會在前端使用一個昂貴的表面音波（SAW)或介電濾 波器。在FDD裡，由於會傳送類比信號但未加轉換成數位 領域，故基頻區段的成本會較低廉。但是RF區段會變得較 爲昴貴，同時接收與傳送頻帶僅得佔有整個可用頻譜上相 當小的頻寬而已。相對地，TDD系統確可運作於整個可用 頻寬。 因此，即需要一種可克服前述先前技藝法則之缺憾的調 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 498642

發明說明（ 變方法。 發明概要 t發明「分頻雙工器/分時雙工器（FDD/丁DD)」收發機的 凋變万法，要獲得解決前述各種問題以及其他相關的先前 技藝問題。本發明可不用17〇〇與丁]0]0兩者使用的突波模式 控制器’以及SAW帶通濾波器和介電低通濾波器。 藉後續之較佳具體實施例詳細説明，本發明該等與其他 要點、特性與益處即屬明顯而易見，可參考所附諸圖。 圖示簡單説明 圖1爲根據本發明示範性具體實施例，於「分時雙工器 (TDD)」模式下，經取樣之FSK調變器的方塊圖； 圖2爲根據本發明示範性具體實施例，於「分頻雙工器 (FDD)」模式下，經取樣之FSK調變器的方塊圖； 圖3爲根據本發明示範性具體實施例，某傳送器切換波 形的波形圖示； 圖4爲根據本發明示範性具體實施例，某接收器切換波 形的波形圖示； 圖5馬根據本發明示範性具體實施例，某削波類比信號 的波形圖示；及 、，^6爲根據本發明示範性具體實施例，分別如圖3和4傳 送咨與接收器波形之斜坡彼此間關係的波形圖示。 具體實施例詳細説明 本發明係屬一種「分頻雙工器/分時雙工器（fdd/TDd)」 收發機的碉變方法。特別是，提供一種用以實作出對既有 -5- 本紙張尺度翻規格⑵ό;公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 裝

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 498642 A7 B7 五、發明說明（3 ) FDD方法進行最小變動之TDD系統的技術。該TDD系統可 採用現存的雙鎖相迴路（PLL)(參見如圖2之雙PLL/預純量 220)，或是位在頻帶邊緣處的Tx與Rx頻率，即如於FDD 方法者。本發明主要是針對應用於具有單一手機單元 (handset)與一基台單元（base)之無話線電話機。當然，本 發明亦得適用在其他的無話線通訊裝置，而仍可維持其精 神與範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨線· 本發明有助於射頻前端之單一帶通濾波器（BPF)應用， 該者可操作於902 MHz到928 MHz間，以排.除強度的帶外 信號。傳統式FDD方法是利用接收器區段内的表面音波 (SAW)濾波器，以及傳送器區段内的2極介電濾波器或印刷 傳送線路濾波器。然應明瞭相對於先前技藝，本發明確可 顯著地降低成本。而爲進一步節省成本，本架構可加修改 爲單一 PLL型態。此時，頻率「規劃」即屬一典型之TDD 系統者，而其中手機和基台採用相同的傳送頻率與接收頻 率。本發明可適用於FDD模式或是TDD模式，而無須更動 其RF前端。在任一種情況下，皆可明顯地節省成本。對於 FDD法則，可至少因消除掉SAW與介電濾波器而得節省成 本。而對於TDD法則，則因不需要编解碼器與相關之音訊 數位化電路、數位資料緩衝儲存與突波模式傳送電路而節 省成本。 圖1爲根據本發明示範性具體實施例，於「分時雙工器 (TDD)」模式下，經取樣之FSK調變器的方塊圖。圖2則爲 根據本發明示範性具體實施例，於「分頻雙工器（FDD)」 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 莫式下，I取樣之FSK碉變器的方塊圖。在這些附圖中， 應可明暸類似之參考編號係指相同或相仿諸元。此外，即 噙本文中所採用者，该等τ χ與R χ名詞分別地對應爲根據 本發明 < 類比無話線電話手機或基台的接收器和傳送器。 如圖1和2的凋變器包括：一天線丨丨〇 ; 一介電或微帶式 帶通濾波器114 ; 一低雜訊放大器（LNA) 118 ; 一 Rx供應 态 120 ; —混合器 122 ; _ 1〇 7 MHz/21 4 MHz濾波器 124 ; 中頻（IF) 126 ; —第二（2nd) IF濾波器 13〇 ; 一第二 (2nd) LO 132 ; —四分相偵測器134 ; 一第一低通濾波器 (LPF) 136 ·，一壓擴器144 ; 一高通濾波器（HpF) 146 ; 一鈐 不振盟器148 ; —削波器wo ; 一參考振盪器丨％ ; 一調變 器/庫槽電路158 ; —功率.放大器168 ; 一微帶sLpF 17〇 ; 一 Tx供應器172; —X0R閘器18〇; 一 RC低通濾波器182; 一可變電容184 ;以及一固定式除法器186。 線； 如圖1的碉變器也包含：一傳/收切換器（T/R)丨12 ·，_ 電壓控制振盪器（VC0) 16〇; 一第一緩衝放大器162; 一第 二緩衝放大器164;以及一第三緩衝放大器166。 ‘如圖2的調變器也包含雙鎖相迴路（PLL)/預標器254，以 及一 Τ x電壓控制振盪器（VCO) 260。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於電話機的基台，會利用壓擴器1 44來壓縮所輸入其 内的音訊，使得對來自於中央局端的音訊信號振幅會存有 相當低度的變異性。既經壓縮的音訊會被削波器1 5〇利用 電阻切換器按12 KHz予以削波。該信號會進一步過濾以移 除切換邊界上所有的突刺。該削波器150的輸出爲一含有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 498642 A7 __ B7 五、發明說明（5 ) 既按12 KHz削波之基頻音訊的脈衝振幅調變信號。圖5爲 一根據本發明示範性具體實施例，一削波類比信號的波形 圖示。具削波信號之音訊數位化結果會需要在壓縮擴回處 理之後，以確保可對相當地固定振幅的音訊信號來進行數 位化。這項信號經過濾後再饋送至FSK調變器158。該 1 2 KHz削波方波會產生於例如經組態設定爲振靈器之 MC 74HC 14 (Schmitt觸發器）。這個削波信號也可用於依照 削波速率來開啓/關閉Tx供應器172(並.因而包括傳送器）。 而一 180度離相削波信號可用以開啓及關閉Rx供應器 120(並因而包括接收器）。這個程序可確保當傳送器爲開啓 時該接收器應爲關閉狀態。 在手機接收器端，天線110收到信號，該2nd IF濾波器130 和2nd LO 132將該者下行轉換爲中頻（if)，並由四分相偵測 器134利用傳統式F Μ四分相線圈方法所偵得。既經復原之 基頻信號爲正弦波與T/R削波波形疊覆之組合。該組合信 號可由該四分相偵測器1 3 4所偵知，並被分割成兩個支 臂。其一支臂會通過該低通濾波器1 3 6，而該者會濾除 ’ 12 KHz削波成伤以輸出一潔淨之正弦波。基頻電話信號係 落於300 Hz到33 00 Hz的範圍内。由於高頻切換波形爲最 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --線· 高低頻音訊成份的3倍，故該低頻信號確可滿足Nyquist信 / 號復原之關鍵檁準。而來自於第二支臂的信號經HPF 146 所高通過濾，並被饋送至經組態設計爲鈐示振盪器148而 按如12 KHz之反轉器群組（3)。高通過濾可移除所有低頻音 訊成份，而留下等同於該基台傳送器削波波形的方波脈衝 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 、發明說明（6 串序。該铃示振盪器148會追蹤入方12 κΗζ信號並與其同 步。實作於該鈐示振盪器148之内的反轉器會被用以產生 一互補於該同步信號（如Q )之信號（如Q 1)。可按對基台所· 施作的相反方式，來完成接往手機收發區段的切換作業。 尤如七述之架構而言，該切換波形應令塑型以滿足下列 條件： a) 對傳送器開/關削波信號爲略加塑型（梯狀），藉以 使得、開啓時段短於（Tchop/2)，即τ x供應器丨72的切^時 間^項调整係屬必、I，以確保傳$器功率不會阻斷到接 收备來自於孩TX供應器172的τχ功率供應信號輸出係 f塑型，*自於該Rx供應器12_Rx功率供應信號輸出則 加速型。如此當Tx功率供應信號爬昇時，即可讓該rx 快速切換關閉。圖3传报膽太森^ B0 — 口你很據本發明不範性具體實施例，某 傳运器切換波形的波形圖示。 ^對接收器開/關信號（Τχ切換波形的刚度相位反 轉：製)亦按類似方式略加塑型，而即如以切換信號者， :波，爲梯狀’其「。η」時間短於眞實信號(Tch〇p/2)。 RX與Tx切換波形的斜度 + ^ 叮又货〜工凋整而馬最佳效能者。這種 ,.' 見因傳迗頻譜閃濺所造成的接收器 ，。、化現象。圖4爲根據本癸明+ r w* Hi .^ ^ ^ 不焱月不範性具體實施例，某接 收备切換波开〉的波形圖示。 ^ ^ .. 圖6馬根據本發明示範性具 月豆貝犯例，分別如圖3和4傳 間關係的。 '心、接收器波形之斜坡彼此 然應明瞭可提供一種方 俾供進一步消除掉漂移至手 -9- 本紙張尺度適巾®时鮮（CNS)A4^Ti!^ 297公釐）

498642 A7 五、發明說明（7 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 機與基台兩者上Τ/R切換作業所用之削波信號的效應。由 於相較於基台，手機有可能會被應用在具有較高的溫度變 ,、陡之场口下(如車庫、庭院、與户外卜因此提供削波信 號近於12KHZ削波頻率的標稱頻㈣定性I件極爲重要 貝目1^可藉由取出合成器參考頻率，並藉—固定除法 器（未以圖示）而分除以提供切換頻率，來達成此項目的 在此情況下，基台通常是被視爲主機，而手機則會將所 到的切換波形與本地（手機）切換波形相互比較。可利用 :〇R閘180來比較這兩個信號’以產生一誤差信號。該狄 差^號會與RC低通遽波器182相整合，並被施用於該參考 振盧器156處以供頻率校正。本調諧方法可確保手機上的 傳达器與接收器切換信號可持續追蹤於該基台t/r切換作 號。如果手機遊離範圍之外，則會漏失鏈路；&而，一 ° 手輪器收到了基台的切換波形，甚即是略微者(因 讀盈器156的特徵之故），皆即行追縱並重新建立鏈路 *現係:本發明諸多優點的部分説明。本發明可提供漂移補 -，精以提供長時穩定性。此外，本發明可提供全頻帶作 業（26 MHz)。並且’本發明無須校齊作業。此外，本發採用-種低成本RF架構。同時，本發明更包括自動清^ 道選取功能（干擾避免機制）。 f發明雖係按眾多具體實施例併同隨附諸圖而説明，妖 應明瞭本發明不應被視爲受㈣該等確切範例，而對於[ 諳於本相關技藝之人是確可按此實作出其他各式變化與= 飾’而無㈣離本發明料或精神。所有該等變化與修飾> 應被含納於如後列申請專利範圍所定義之本發明範園内 收 誤 旦 鈐 明 頻 皆 -10-

Claims (1)

1. 498642 A8 B8 C8 D8 --------------- 六、申請專利範圍 1· 一種具有一手機單元與一基台單元之無線式通訊裝置， 包含： 一安裝於該手機單元内的收發器，該者具有一傳送器 與一接收器， 其中該手機單元收發器包括： 至少一個調適爲過濾接收音訊信號以輸出對應於該 接收音訊信號之I F信號的中頻（IF)濾波器； 一調適爲輸入一 IF信號與輸出對應於該接收音訊信 號之基頻信號的四分相偵測器，而該基頻信號係由一正 弦波與内含有該接收音訊信號而按某預定頻率加以削波 之脈衝振幅調變（PAM)信號疊覆所組成； 一調適爲過濾該基頻信號，以輸出一相等於該pam 信號之方波脈衝串序的高通濾波器；以及 一調適爲產生一同步於該方波脈衝串序之切換信 號，並爲產生一 1 80度離相方式之切換信號的鈐示振靈 器， 其中該傳送器可爲按預定頻率而由該切換信號開啓與 關閉，而該接收器則可由該1 80度離相方式之切換信號 開啓與關閉，以確保當該傳送器爲開啓時，該接收器爲 關閉狀態。 2·如申請專利範圍第1項之無線式通訊裝置，更包含： 一安裝於餘基台單元内的收發器，該者具有一傳送器 與一接收器， 其中該基台單元收發器包括： -11 - 本紐尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^ -—- —,--------------- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · _線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 498642 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 一調適舄輸入· ^机仏號而輸出一具有相對於立訊 信號爲較低振幅變異性之壓縮音訊信號的壓擴器； 一調適爲輸入该壓纟很音訊彳吕號’而輸出含有按預a 頻率所削波之音訊信號之PAM信號的削波器； 一調適爲由遠PAM彳吕"5虎所控制而輸出一調變传號·的 調變器；以及 一調適爲由該調變信號所控制的電壓控制掮：湯％ (VCO) 0 3.如申請專利範圍第2項之/ 台單元可進一步包含一 趔媳孫丞朔信號，以提供 無含PAM信號疊覆之4¾¾言號給該壓擴器的低通滤波 4·如申請專利範圍第1項線式通訊裝置，其中該手 機收發器可進一步包含 一鎖相迴路（PLL); … 一調適爲提供一參考信號給該PLL的參考振盪器；以 及 * 一調適爲由一固定式除法器來分除該參考信號，俾產 生一按該預定頻率所加削波之參考音訊信號的固定式除 法器。 5.如申請專利範圍第4項之無線式通訊裝置，其中該手機 收發器可進一步包含： 一電壓控制振盪器； 一調適爲比較該切換信號與一接收切換信號，而根據 ’式通訊裝置，其中該基 <過濾該基頻信號 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本肓) __裴 ή^τ. 丨線· -12 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 朽8642

   申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 兩者間頻率差値以產生一誤差信號的x〇R閘器；以及 —調適爲可整合該誤差信號，以提供經整合之誤差信 號給該參考振盛器的電阻電容（RC)低通滤波器， 其中該參考振盪器可進一步經調適爲按照產生於該基 台單元的PAM信號頻率，來校正產生於手機單元的pAM t號頻率’以及爲校正提供給pll的參考頻率，藉此校 正該基台單元與該手機單元内的vco頻率。 6·種具有一手機單元與一基台單元之無線式通訊裝置， 包含： 一安裝於該基台單元内的收發器，該者具有一傳送器 與一接收器， 其中該基台單元收發器包括： 一調適爲輸入一音訊信號而輸出一具有相對於音訊 "ί吕號爲較低振幅變異性之壓縮音訊信號的壓擴器； 一調適爲輸入該壓縮音訊信號，而輸出含有按預定 頻率所削波之音訊信號之ΡΑΜ信號的削波器； 一調適爲由該ΡΑΜ信號所控制而輸出一調變信號的 調變器； 一調適爲由該調變信號所控制的電壓控制振盡器 (VCO)。 7·如申請專利範圍第6項^訊裝置，更包含： 發器，該 一安裝於該手機單名 與一接收器， 其中該手機單元收發器包括·· 該者具有一傳送器 (請先閱讀背面之注意事項專填寫本頁) 裝 -丨線. -13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ου% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 〜^ ----^ __六、申請專利範圍 至少一個调適爲過滤接收骨訊信號以輸出對應於該 接收音訊信號之1 F信號的中頻（IF)濾波器； 一調適爲輸入一 I F信號與輸出對應於該接收音訊信 戒之基頻信號的四分相偵測器，而該基頻信號係由一正 弦波與内含有該接收晋訊信號而按某預定頻率加以削波 之脈衝振幅調變（PAM)信號疊覆所組成； 一調適爲過濾、該基頻信號，以輸出一相等於該PAM 信號之方波脈衝串序的高通濾波器；以及 一碉適爲產生一同步於該方波脈衝串序之切換信 號，並爲產生一 180度離相方式之切換信號的鈐示振盪 器， 其中該傳送器可爲按預定頻率而由該切換信號開啓與 關閉，而該接收器則可由該180度離相方式之切換信號 開啓與關閉，以確保當該傳送器爲開啓時，該接收器爲 關閉狀態。 8 ·如申請專利範圍第6項之無線式通訊裝置，其中該基台 單元可進一步包含一調適爲過濾該基頻信號，以提供無 含P AM信號疊覆之正弦信號給該壓擴器的低通濾波器。 9.如申請專利範圍第6項之無線式通訊裝置，其中該手機 收發器可進一步包含： 一鎖相迴路（PLL); 一調適爲提供一參考信號給該PLL的參考振盪器；以 及 一調適爲由一固定式除法器來分除該參考信號，俾產 -14- ^紙張尺度顧中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · -線· ^«042 is8 g A、申請專利範圍 生一按該預定頻率所加削波之參考音訊信號的固定式除 法器。 鳥 ίο.如申請專利範圍第4項之式通訊裝置，其中該手 機收發器可進一步包含： 令·’ 一電壓控制振盪器； 一調適爲比較該切換信號與一接收切換信號，而根據 兩者間頻率差値以產生一誤差信號的X〇R閘器；以及 一碉適爲可整合該誤差信號，以提供經整合之誤差信 號給該參考振i器的電阻電容（RC)低通濾波器， 其中該參考振盪器可進一步經調適爲按照產生於該基 台單元的PAM信號頻率，來校正產生於手機單元的pAM 信號頻率，以及爲校正提供給PLL的參考頻率，藉此校 正$亥基台單元與該手機單元内的vco頻率。 I---^-------#裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 « 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）