DE69926309T2

DE69926309T2 - Sende-Empfänger für drahtlose Kommunikation

Info

Publication number: DE69926309T2
Application number: DE69926309T
Authority: DE
Inventors: Juha Vuorio; Harri Lilja
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2019-05-22
Also published as: CN1116777C; EP0966115A2; CN1237866A; EP0966115B1; JP2000031861A; EP0966115A3; US6535748B1; DE69926309D1; GB9811380D0; JP4986314B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sende-Empfänger zur Verwendung bei drahtloser Kommunikation. Im Besonderen, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf einen Sende-Empfänger, der eine Doppelbetriebsart aufweist, wobei die von dem Sende-Empfänger empfangenen und gesendeten Signale in der ersten Betriebsart in unterschiedlichen Frequenzbereichen liegen und die empfangenen und gesendeten Signale in der zweiten Betriebsart in dem gleichen Frequenzbereich liegen.
Bei den meisten zellularen Telekommunikationsnetzwerken verwenden Mobilstationen in einer mit einer Funkbasisstation in Zusammenhang stehenden Zelle einen ersten Frequenzbereich zum Übertragen bzw. Senden von Signalen an die Funkbasisstation. Die Funkbasisstation verwendet einen zweiten, anderen Frequenzbereich zum Übertragen bzw. Senden von Signalen an die Mobilstationen in der mit dieser Funkbasisstation in Zusammenhang stehenden Zelle. Dies ist als die Frequenzduplex- (FDD: „frequency division duplex") Betriebsart bekannt und wurde bei analogen zellularen Telekommunikationssystemen ebenso verwendet wie bei den derzeitigen digitalen zellularen Telekommunikationssystemen wie etwa GSM.
Es wird Bezug genommen auf 10a, die das Prinzip eines FDD-Betriebs bei einem Frequenzmehrfachzugriffssystem veranschaulicht. Der erste Frequenzbereich F1 wird verwendet, um Signale von den Mobilstationen an die Basisstation zu übertragen, und der zweite Frequenzbereich F2 wird verwendet, um Signale von der Basisstation an die Mobilstationen zu übertragen. In der Praxis ist jeder der Frequenzbereiche F1 und F2 jeweils in eine Vielzahl kleinerer Frequenzbereiche f1 und f2 unterteilt. Daher wird einer Mobilstation in einer bestimmten Zelle einer der kleineren Frequenzbereiche f1 zugewiesen, um mit der Basisstation zu kommunizieren, die mit der Zelle in Zusammenhang steht, in der sich die Mobilstation befindet. Gleichermaßen wird der Basisstation einer der kleineren Frequenzbereiche f2 zugewiesen, um mit der Mobilstation zu kommunizieren.
Bei einem System wie etwa dem GSM-System, das Zeitmehrfachzugriff (TDMA: „time division multiple access") verwendet, ist jeder kleinere Frequenzbereich in eine Vielzahl von Rahmen 100 unterteilt, von denen einer gemäß 10d gezeigt ist. Jeder Rahmen 100 weist eine Vielzahl von Zeitschlitzen 102 auf. Der Basisstation wird ein bestimmter Zeitschlitz 102 in aufeinander folgenden Rahmen zugewiesen, um in einem der kleineren Frequenzbereiche f2 mit einer bestimmten Mobilstation zu kommunizieren. Gleichermaßen wird der Mobilstation ein bestimmter Zeitschlitz in aufeinander folgenden Rahmen zugewiesen, um in einem der kleineren Frequenzbereiche f1 mit der Basisstation zu kommunizieren.
Es wurde auch vorgeschlagen, dass die Funkbasisstation bei einigen Systemen zum Kommunizieren mit einer Mobilstation auch den gleichen Frequenzbereich verwenden kann, den die Mobilstation zum Kommunizieren mit der Basisstation verwendet. Dies ist als der Zeitduplex-(TDD: „time division duplex") Modus bekannt und wird zum Beispiel bei dem DECT-System verwendet. Es wird ebenfalls die gemäß 10d veranschaulichte Rahmen- und Schlitzanordnung verwendet. Demnach werden beim TDD-Modus bestimmte der Zeitschlitze in jedem Rahmen zur Verwendung durch die Mobilstationen zugewiesen, um Signale an die Funkbasisstation zu übertragen. Die verbleibenden Schlitze in jedem Rahmen werden von der Funkbasisstation verwendet, um Signale an die Mobilstationen zu senden.
Es wurde vorgeschlagen, Doppelmodus-Mobilstationen zu haben, die zum Beispiel sowohl GSM- als auch DECT-Betriebsarten verwenden können.
Bei den hierin vorstehend beschriebenen Systemen, die Zeitmehrfachzugriff verwenden, wird eine Mobilstation nicht gleichzeitig Signale empfangen und senden. Dementsprechend muss der Entkopplung bzw. Isolierung der von der Mobilstation empfangenen und gesendeten Signale keine Beachtung zukommen.
Ein weiteres Zugriffsverfahren drahtloser Kommunikation ist das Codemehrfachzugriffs- (CDMA: „code division multiple access") Verfahren, das ebenfalls einen ersten Frequenzbereich F1 für von Mobilstationen an die Funkbasisstation übertragene Signale und einen zweiten Frequenzbereich F2 für von der Funkbasisstation an die Mobilstationen übertragene Signale verwendet. Ähnlich dem vorstehend beschriebenen FDMA/TDMA-System hat das CDMA-System, wie es gemäß 10b gezeigt ist, den ersten und den zweiten Frequenzbereich in kleinere Frequenzbereiche unterteilt. Jedoch wird nicht die gleiche Rahmen- und Zeitschlitzanordnung verwendet. Stattdessen wird jedes Signal in einem der kleineren Frequenzbereiche übertragen und Signale werden in dem gleichen kleineren Frequenzbereich durch die auf die Signale angewandten Spreizcodes unterschieden. Beim CDMA-Verfahren kann die Mobilstation Signale gleichzeitig empfangen und senden. Dementsprechend haben Mobilstationen, die das CDMA-Verfahren verwenden, ein mit der Antenne verbundenes Duplexfilter. Das Duplexfilter muss eine ausreichende Entkopplung bzw. Isolierung aufweisen, um zu verhindern, dass das empfangene Signal mit dem zu sendenden Signal interferiert und umgekehrt.
Zur Implementierung einer Mobilstation, die in einem FDD-Modus und einem TDD-Modus arbeiten kann, und die in der FDD-Betriebsart gleichzeitig Signale empfangen und senden kann, wurden von den Erfindern drei unterschiedliche Sende-Empfänger in Betracht gezogen. In beiden Betriebsarten wird CDMA, TDMA oder jedes andere geeignete Verfahren verwendet. Es sollte beachtet werden, dass diese drei Sende-Empfänger, die gemäß 1 bis 3 gezeigt sind, keinen Bestandteil des Standes der Technik bilden.
Ein erster dieser Sende-Empfänger ist gemäß 1 gezeigt und wird nun ausführlich beschrieben. Eine Antenne 2 ist eingerichtet, Signale zu empfangen und auch Signale zu senden. Die Antenne 2 ist eingerichtet, Signale im Frequenzbereich F1 zu senden und Signale in den Frequenzbereichen F2 und F1 zu empfangen. Die Antenne 2 ist mit einem Schalter 4 verbunden, der wahlweise entweder ein Duplexfilter 6 oder ein Bandpassfilter 8 mit der Antenne 2 verbindet. Die Position des Schalters 4 ist abhängig von der Betriebsart und wird hierin nachstehend ausführlicher erörtert. Das Duplexfilter 6 umfasst einen Empfangsfilterteil 6a, der auf Frequenzbereich F2 abgestimmt ist, und einen Sendefilterteil 6b, der auf Frequenzbereich F1 abgestimmt ist. Das Bandpassfilter 8 ist auf Frequenzbereich F1 abgestimmt. Ein Schalter 10 verbindet wahlweise das Filter 8 oder den Empfangsfilterteil 6a des Duplexfilters 6 mit einem rauscharmen Verstärker 12. Der Ausgang des rauscharmen Verstärkers 12 ist mit einem Mischer 14 verbunden, der das empfangene Signal mit einem Signal von einem Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 16 mischt. Der Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 16 fungiert als lokaler Oszillator. Die Ausgabe des Mischers 14 liegt auf einer Zwischenfrequenz, die üblicherweise niedriger als die Frequenz des Signals ist, das von der Antenne 2 empfangen wird. Andere Teile des Sende-Empfängers sind dem Fachmann bekannt und werden nicht beschrieben.
Auf gleiche bzw. ähnliche Weise wird ein zu übertragendes Signal auf einer Zwischenfrequenz an einen zweiten Mischer 18 eingegeben. Der zweite Mischer 18 weist auch eine Eingabe von einem zweiten Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 20 auf, der wiederum als ein lokaler Oszillator fungiert. Die Ausgabe des zweiten Mischers 18 stellt das zu übertragende Signal auf der Funkfrequenz dar und liegt im Frequenzbereich F1. Die Funkfrequenz ist die Frequenz, auf der das Signal über den Kanal an die Funkbasisstation übertragen wird. Die Ausgabe des zweiten Mischers 18 wird an einen Leistungs- bzw. Endverstärker 22 eingegeben, der das Signal verstärkt. Die Ausgabe des Leistungs- bzw. Endverstärkers 22 wird vom Sendeteil 6b des Duplexfilters 6 empfangen, wo das Signal gefiltert wird, um unerwünschte Signalkomponenten und Rauschen außerhalb des Frequenzbereichs F1 zu beseitigen.
Der gemäß 1 gezeigte Sende-Empfänger weist zwei Betriebsarten auf. In der FDD-Betriebsart verbindet der Schalter 4 die Antenne 2 mit dem Empfangsfilterteil 6a des Duplexfilters 6. Die Antenne 2 ist nicht mit dem Filter 8 verbunden. Der zweite Schalter 10 verbindet den Empfangsteil 6a des Duplexfilters 6 mit dem rauscharmen Verstärker 12. Daher durchlaufen die von der Antenne 2 empfangenen Signale den Empfangsfilterteil 6a des Duplexfilters 6 zum rauscharmen Verstärker 12. Vom rauscharmen Verstärker 12 werden die empfangenen Signale an den Mischer 14 durchgeführt.
Im FDD-Modus verlaufen die zu übertragenden Signale vom zweiten Mischer 18 zum Leistungsverstärker 22. Die zu übertragenden Signale werden dann vom Sendeteil 6b des Duplexfilters 6 gefiltert und an die Antenne 2 ausgegeben. Die Antenne 2 kann in dieser Betriebsart gleichzeitig Signale empfangen und übertragen.
In der TDD-Betriebsart befinden sich die Schalter 4 und 10 in der gemäß 1 gezeigten Position. Die Antenne 2 ist mit dem Bandpassfilter 8 verbunden, das wiederum über Schalter 10 mit dem rauscharmen Verstärker 12 verbunden ist. Das Duplexfilter 6 ist nicht mit der Antenne 2 oder dem rauscharmen Verstärker 12 verbunden. Im TDD-Modus überträgt und empfängt die Antenne 2 nicht gleichzeitig Signale. Die Positionen des Schalters 4 werden geändert werden müssen, falls ein Signal zu übertragen ist. Sowohl die übertragenen als auch die empfangenen Signale werden im Frequenzbereich F1 liegen.
Dieser Sende-Empfänger hat den Nachteil, dass die zwei Schalter 4 und 10 beide eine gute Entkopplung aufweisen müssen. Typischerweise liegt der Gesamtgrad an Entkopplung, der für die Schalter erforderlich ist, zwischen 50 und 60 Dezibel. Diese Entkopplung ist notwendig, um zu verhindern, dass das Signal, das in der FDD-Betriebsart übertragen wird, über das Bandpassfilter 8 teilweise dem rauscharmen Verstärker 12 zugeführt wird, selbst wenn der Schalter 4 die Antenne 2 mit dem Duplexfilter 6 verbindet. Erreicht das zu übertragende Signal den rauscharmen Verstärker 12, weil der erste und der zweite Schalter 4 und 10 keine ausreichende Entkopplung aufweisen, um zu verhindern, dass dies passiert, könnte Interferenz zwischen dem Signal, das im Frequenzbereich F1 zu übertragen ist, und dem Signal auftreten, das im Frequenzbereich F2 empfangen werden soll. Hat der Teil des zu übertragenden Signals, der den rauscharmen Verstärker 12 erreicht, einen viel höheren Leistungspegel als das Signal, das empfangen werden soll, kann das Signal, das empfangen werden soll, blockiert werden. Die Informationen, die von dem Signal getragen werden, das empfangen werden soll, können daher verloren gehen oder verstümmelt werden.
Dieses Problem wird von der Tatsache begleitet, dass das übertragene Signal eine viel größere Stärke aufweisen wird als das empfangene Signal. Dieses Problem könnte vermieden werden, wenn die beiden Schalter 4 und 10 eine ausreichende Entkopplung aufweisen, um die Rückkopplung des übertragenen Signals zu verhindern. Funkfrequenzschalter mit der erforderlichen Entkopplung, um mit diesem Problem fertig zu werden, sind sowohl teuer als auch in der Praxis schwierig zu implementieren.
Ein weiteres Problem, das mit dem gemäß 1 gezeigten Sende-Empfänger in Zusammenhang steht, besteht darin, dass der erste Schalter 4 eine gute Linearität aufweisen muss, um eine Verzerrung des Signals zu vermeiden, das von der Antenne 2 zu übertragen ist. Dies erhöht die mit dem ersten Schalter 4 in Zusammenhang stehenden Kosten ebenso wie die mit der Implementierung dieses Schalters in Zusammenhang stehenden Schwierigkeiten weiter. Insbesondere ist es schwierig, einen Schalter zu implementieren, der sowohl eine gute Entkopplung als auch eine gute Linearität aufweist.
2 zeigt einen zweiten dualen Sende-Empfänger, der eine FDD-Betriebsart und eine TDD-Betriebsart aufweist.
Die FDD-Betriebsart kann CDMA verwenden, während die TDD-Betriebsart TDMA oder eine hybride CDMA/TDMA-Betriebsart verwenden kann. Diejenigen Komponenten, welche die gleichen sind wie diejenigen gemäß 1, sind mit den gleichen Bezugszeichen markiert und werden nicht erneut beschrieben. Der primäre Unterschied zwischen der Anordnung gemäß 2 und derjenigen gemäß 1 besteht darin, dass das Duplexfilter 6 einhergehend mit dem Sendefilterteil 6b einen abstimm- bzw. einstellbaren Empfangsfilterteil 6'a aufweist. Der Sendefilterteil 6b ist der gleiche wie derjenige des Duplexfilters 6 gemäß 1.
In der FDD-Betriebsart ist der Empfangsfilterteil 6'a auf den Frequenzbereich F2 abgestimmt. Der Sende-Empfänger ist daher imstande, Signale mit einer Frequenz im Bereich F2 zu empfangen und Signale mit einer Frequenz im Bereich F1 zu übertragen. In der TDD-Betriebsart ist der Empfangsfilterteil 6'a auf Frequenz F1 abgestimmt. Demnach werden in der TDD-Betriebsart Signale auf Frequenz F1 empfangen und übertragen, obgleich nicht zur gleichen Zeit. Es ist jedoch wiederum schwierig und teuer, ein abstimm- bzw. einstellbares Duplexfilter zu implementieren, das eine ausreichende Entkopplung aufweist, um zu verhindern, dass im FDD-Modus zumindest ein Teil des zu übertragenden Signals den rauscharmen Verstärker 12 erreicht. Es können zum Beispiel 50 bis 60 Dezibel an Entkopplung erforderlich sein. Entkopplung ist ein inhärentes Problem bei standardmäßigen Duplexfiltern, aber dieses Problem wird verschlimmert, falls das Duplexfilter einen abstimm- bzw. einstellbaren Filterteil aufweist.
Gemäß 3 ist ein dritter Sende-Empfänger gezeigt. Auf diejenigen Komponenten, welche die gleichen sind wie die gemäß 1 gezeigten, wird mit den gleichen Bezugszeichen verwiesen, und diese Komponenten werden nicht weiter beschrieben. Die Antenne 2 ist mit einem Duplexfilter 6 verbunden, das einen auf Frequenzbereich F2 abgestimmten Empfangsfilterteil 6a und einen Sendefilterteil 6b aufweist, der auf Frequenzbereich F1 abgestimmt ist. Es ist ein Schalter 23 bereitgestellt. In der FDD-Betriebsart befindet sich der Schalter 23 in der gemäß 3 gezeigten Position und verbindet den Empfangsfilterteil 6a mit dem rauscharmen Verstärker 12. Die empfangenen Signale durchlaufen den Empfangsfilterteil 6a über Schalter 23 zum rauscharmen Verstärker 12. Die zu übertragenden Signale verlaufen vom Leistungsverstärker 22 zum Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6.
In der TDD-Betriebsart verbindet der Schalter 23 den Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6 mit dem rauscharmen Verstärker 12, so dass die empfangenen Signale den Sendefilterteil 6b zum rauscharmen Verstärker 12 durchlaufen. Der Nachteil bei dieser Anordnung besteht darin, dass der Schalter 23 mit Funkfrequenzsignalen umgehen und eine gute Entkopplung bereitstellen muss, typischerweise 50 bis 60 Dezibel. In der FDD-Betriebsart kann Interferenz zwischen dem Signal, das zu übertragen ist, und dem empfangenen Signal auftreten, falls die von Schalter 23 bereitgestellte Entkopplung nicht ausreichend ist. Dies ist ein ähnliches Problem zu demjenigen, das bei der gemäß 1 gezeigten Anordnung auftritt. Zusätzlich benötigt der Schalter 23 aus den gleichen Gründen wie in Bezug auf 1 behandelt auch eine gute Linearität. Es ist schwierig und teuer, einen Schalter zu implementieren, der sowohl die geforderte Linearität als auch die geforderte Entkopplung aufweist.
Bei bekannten CDMR- und TDMA-Systemen wird zum Verbessern des Leistungsverhaltens mitunter die Maximalverhältniskombination-Raumdiversity-Technik verwendet. Ein diese Technik verwendender Sende-Empfänger ist gemäß 4 gezeigt. Dieser Sende-Empfänger wird nur in Bezug auf Einzelmodussysteme (FDD oder TDD) verwendet und eine Verwendung dieses Sende-Empfängers bezüglich Doppelmodus-Mobilstationen wurde nicht in Erwägung gezogen. Die Komponenten, welche die gleichen sind wie die gemäß 1 bis 3 gezeigten, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die gemäß 4 gezeigte Anordnung umfasst eine Antenne 2, die mit einem Duplexfilter 6 verbunden ist, das einen auf Frequenzbereich F2 abgestimmten Empfangsfilterteil 6a und einen auf Frequenzbereich F1 abgestimmten Sendefilterteil 6b aufweist. Die Ausgabe des Empfangsfilterteils 6a des Duplexfilters 6 wird an einen rauscharmen Verstärker 12 eingegeben, dessen Ausgang mit einem ersten Mischer 14 verbunden ist. Der erste Mischer 14 empfängt eine Eingabe von einem Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 16, so dass die Ausgabe des Mischers 14 das empfangene Signal auf einer Zwischenfrequenz darstellt.
Ein Pfad für das zu übertragende Signal besteht aus einem zweiten Mischer 18, der ebenfalls eine Eingabe von dem ersten Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 16 aufweist, einem Leistungs- bzw. Endverstärker 22 und dem Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6.
Der Sende-Empfänger gemäß 4 umfasst eine zweite Antenne 30, die physikalisch entfernt von der ersten Antenne 2 angeordnet ist. Die zweite Antenne 30 wird nur zum Empfangen von Signalen verwendet und ist mit einem Empfangsfilter 32 verbunden, das auf Frequenzbereich F2 abgestimmt ist. Der Ausgang des Filters 32 ist mit einem zweiten rauscharmen Verstärker 34 verbunden, dessen Ausgang mit einem dritten Mischer 36 verbunden ist. Der dritte Mischer 36 hat eine Eingabe von einem zweiten Hochfrequenzgenerator bzw. -synthesizer 38, so dass die Ausgabe des dritten Mischers 36 das empfangene Signal darstellt, aber auf einer Zwischenfrequenz.
Die zweite Antenne 30 wird als ein Diversity-Empfänger verwendet. Wird zum Beispiel das Signal von einer Basisstation von Antenne 2 nicht stark empfangen, kann es von Antenne 30 stark empfangen werden, und umgekehrt. Dies beruht darauf, dass die von der ersten und der zweiten Antenne empfangenen Signale unterschiedlichen Pfaden von der Basisstation zu der Mobilstation folgen. Die von Antenne 2 und von Antenne 30 empfangenen Signale können unter Verwendung der Maximalverhältniskombination-Technik kohärent kombiniert werden, was ein besseres Leistungsverhalten ergibt, oder wahlweise kann das stärkste Signal ausgewählt werden. Die Kombination der Signale oder die Auswahl des stärksten Signals wird von Komponenten des Sende-Empfängers durchgeführt, die gemäß 4 nicht gezeigt sind.
Die EP-A-0823751 offenbart eine einen minimalen Einfügungsverlust bereitstellende Antennenumschaltschaltung, die für Übertragung/Empfang mit einem Doppelband- oder einem Einzelband-Funktelefon zu koppeln ist. Gemäß der offenbarten Vorrichtung kann zu jeder Zeit nur eine Antenne verwendet werden, was die Komplexität von Schaltern und Filtern erhöht, da diese Duplex-Datenflüsse abwickeln müssen. Es ist kein Diversity-Empfang bei FDD bereitgestellt.
Die EP-A-0751631 offenbart eine Funkfrequenzschaltung für drahtlose Kommunikationen, die zwei Antennen aufweist und fähig ist, mit FDD- und TDD-Systemen zu arbeiten. Bei TDD wird nur eine Antenne für Übertragung und Empfang verwendet, was ebenfalls die Komplexität von Schaltern und Filtern erhöht, da diese ausgelegt sein müssen, eine Signalverunreinigung vom Sendepfad zum Empfangspfad zu verhindern.
Es ist ein Ziel von Ausführungsbeispielen der Erfindung, einen Sende-Empfänger bereitzustellen, der fähig ist, zwei Betriebsarten zu unterstützen, und der die Probleme der hierin vorstehend erörterten Anordnungen zumindest verringert. Vorzugsweise sind die zwei Betriebsarten die TDD-Betriebsart und die FDD-Betriebsart.
Gemäß der Erfindung ist ein Sende-Empfänger zur Verwendung bei drahtloser Kommunikation bereitgestellt, mit: einer ersten Antenne und einer daran gekoppelten ersten Filtereinrichtung zum Übertragen von Signalen in einem ersten Frequenzbereich; und einer zweiten Antenne und einer daran gekoppelten zweiten Filtereinrichtung zum Empfangen von Signalen in einem zweiten, anderen Frequenzbereich oder einem dritten Frequenzbereich in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Sende-Empfängers, wobei der Sende-Empfänger in einer ersten Betriebsart des Sende-Empfängers eingerichtet ist, Signale im ersten Frequenzbereich über die erste Antenne zu senden und Signale im zweiten Frequenzbereich über die zweite Antenne zu empfangen, und der Sende-Empfänger in einer zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im dritten Frequenzbereich über die zweite Antenne zu empfangen.
Da die Signale von unterschiedlichen Antennen empfangen und gesendet werden, ist die erforderliche Entkopplung bzw. Isolierung reduziert. Dies ist deshalb so, weil zwischen den Antennen ein Kopplungsverlust vorhanden sein wird, der das erforderliche Maß an Entkopplung reduziert. Dieser Kopplungsverlust tritt auf, weil die erste und die zweite Antenne physikalisch entfernt voneinander angeordnet sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können mit jedem beliebigen System verwendet werden, das unterschiedliche Frequenzbereiche für Aufwärtsstrecken- und Abwärtsstreckenkommunikationen verwendet.
Die erste Betriebsart kann die FDD-Betriebsart sein, während die zweite Betriebsart die TDD-Betriebsart sein kann.
Während alle Signale nur von der zweiten Antenne empfangen werden können, alle Signale nur von der ersten Antenne gesendet werden können, ist es wünschenswert, dass die erste Antenne und die erste Filtereinrichtung eingerichtet sind, in der ersten Betriebsart Signale im zweiten Frequenzbereich zu empfangen. Bei dieser Anordnung ist es wünschenswert, dass Signale nur über die erste Antenne gesendet werden.
Vorzugsweise verarbeitet eine Verarbeitungseinrichtung in der ersten Betriebsart von der ersten und der zweiten Antenne empfangene Signale, um eine Raumdiversity bereitzustellen, so dass das Leistungsverhalten verbessert werden kann. Die Signale können kohärent kombiniert werden oder wahlweise kann das stärkere der von der ersten und der zweiten Antenne empfangenen Signale ausgewählt werden. Die Kombination kann eine kohärente Kombination wie etwa eine Maximalverhältniskombination sein. Die Signale, die von dem Sende-Empfänger empfangen werden, werden sich typischerweise über eine Anzahl unterschiedlicher Pfade ausbreiten. Dies ist als der Mehrwegeeffekt bekannt. Alle Probleme, die dadurch verursacht werden, dass ein Signal aufgrund der von diesem Signal durchlaufenen Pfade gedämpft ist, können dadurch reduziert werden, dass eine sich über einen alternativen Pfad ausbreitendes Signal, das die andere Antenne erreicht, stark genug sein kann. Daher sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in der Lage, sowohl Raumdiversity als auch einen Sende-Empfänger bereitzustellen, der fähig ist, in der FDD- und der TDD-Betriebsart zu arbeiten, aber der nicht unter den Nachteilen der hierin vorstehend erörterten Anordnungen leidet.
Vorzugsweise umfasst die erste Filtereinrichtung ein Duplexfilter mit einem ersten Teil, der auf den ersten Frequenzbereich abgestimmt ist, und einem zweiten Teil, der auf den zweiten Frequenzbereich abgestimmt ist, wobei im Betrieb die zu sendenden Signale von dem ersten Teil gefiltert werden und die empfangenen Signale von dem zweiten Teil gefiltert werden.
Die zweite Filtereinrichtung kann ein erstes Filter, das auf den ersten Frequenzbereich abgestimmt ist, sowie ein zweites Filter aufweisen, das auf den zweiten Frequenzbereich abgestimmt ist. Vorzugsweise ist eine Schalteinrichtung eingerichtet, in der ersten Betriebsart die zweite Antenne mit dem zweiten Filter zu koppeln und in der zweiten Betriebsart die zweite Antenne mit dem ersten Filter zu koppeln. Aufgrund des Kopplungsverlusts zwischen der ersten und der zweiten Antenne muss die Schalteinrichtung nicht den gleichen Grad an Entkopplung bereitstellen wie es bei den hierin vorstehend erörterten Anordnungen erforderlich ist. Dementsprechend kann die Schalteinrichtung einfacher und billiger implementiert werden.
Wahlweise kann die zweite Filtereinrichtung ein abstimmbares Filter aufweisen, das in der ersten Betriebsart auf den zweiten Frequenzbereich abgestimmt ist und in der ersten Betriebsart auf den ersten Frequenzbereich abgestimmt ist. Wiederum ist aufgrund des Kopplungsverlusts zwischen den Antennen der Grad an Entkopplung reduziert, der von dem abstimmbaren Filter bereitgestellt werden muss, und kann dieses abstimmbare Filter einfacher implementiert werden als bei der gemäß 2 gezeigten bekannten Anordnung.
Vorzugsweise ist der Ausgang der ersten und der zweiten Filtereinrichtung an entsprechende Verstärkereinrichtungen und Mischereinrichtungen gekoppelt. Vorzugsweise ist der Sende-Empfänger in der ersten Betriebsart eingerichtet, Signale gleichzeitig zu empfangen und zu senden. In der zweiten Betriebsart kann der Sende-Empfänger jedoch so eingerichtet sein, dass er Signale nicht gleichzeitig empfängt und sendet. In der zweiten Betriebsart ist der Sende-Empfänger vorzugsweise eingerichtet, Signale über die erste Antenne im ersten Frequenzbereich zu senden, wobei der Sende-Empfänger in der zweiten Betriebsart Signale nicht gleichzeitig sendet und empfängt.
Der erste Frequenzbereich kann einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil aufweisen, wobei die erste Antenne in der ersten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im ersten Anteil des ersten Frequenzbereichs zu senden, und die zweite Antenne in der zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im zweiten Anteil des ersten Frequenzbereichs zu empfangen. Vorzugsweise ist die erste Antenne in der zweiten Betriebsart eingerichtet, Signale im zweiten Anteil des ersten Frequenzbereichs zu senden.
Vorzugsweise ist der Sende-Empfänger eingerichtet, Signale im Codemultiplex-Format, im Zeitmultiplex-Format oder in jedem anderen geeigneten Format zu empfangen und zu senden.
Demnach können Ausführungsbeispiele der Erfindung mit jeder anderen Spreizspektrum- oder Nichtspreizspektrum-Zugriffstechnik verwendet werden. Eine Mobilstation enthält vorzugsweise einen Sende-Empfänger wie hierin vorstehend beschrieben.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und dafür, wie diese verwirklicht werden kann, wird nun als Beispiel Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen, bei denen zeigen:
1 einen ersten vorgeschlagenen Sende-Empfänger, der eine Doppelbetriebsart unterstützt;
2 einen zweiten vorgeschlagenen Sende-Empfänger, der eine Doppelbetriebsart unterstützt;
3 einen dritten vorgeschlagenen Sende-Empfänger, der eine Doppelbetriebsart unterstützt;
4 einen vierten Sende-Empfänger, der nur eine Einzelbetriebsart unterstützt und der eine Maximalverhältniskombination-Raumdiversity-Technik verwendet;
5 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das eine Doppelbetriebsart unterstützt;
6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das eine Doppelbetriebsart unterstützt;
7 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das eine Doppelbetriebsart unterstützt;
8 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das eine Doppelbetriebsart unterstützt und das eine direkte Umsetzung verwendet; und
9 eine schematische Darstellung eines Teils eines zellularen Telekommunikationsnetzwerks, bei dem Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können;
10a das Prinzip einer FDD-Betriebsart für ein F/TDMA-System;
10b ein System, das die FDD-Betriebsart für eine CDMA-Betriebsart verwendet;
10c ein System, das die FDD-Betriebsart und die TDD-Betriebsart verwendet; und
10d eine Rahmenanordnung, die bei dem System gemäß 10a verwendet wird.
Es wird nun Bezug genommen auf 5, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Es sollte anerkannt werden, dass diejenigen Komponenten, welche die gleichen sind wie bei den vorhergehenden Figuren gezeigt, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die gemäß 5 gezeigte Anordnung weist zwei Betriebsarten auf. Vorzugsweise verwendet die FDD-Betriebsart CDMA, während die TDD-Betriebsart TDMA oder eine hybride TDMA/CDMA-Betriebsart verwendet. In der FDD-Betriebsart ist die erste Antenne 2 eingerichtet, Signale im Frequenzbereich F1 zu senden. Es sollte anerkannt werden, dass Signale auf einem der Kanäle innerhalb des ersten Frequenzbereichs gesendet werden. Das Signal, das zu übertragen ist, wird auf einer Zwischenfrequenz an den zweiten Mischer 18 eingegeben. Der zweite Mischer 18 hat eine Eingabe vom ersten Hochfrequenzgenerator 16, der ein Signal auf einer bestimmten Frequenz erzeugt. Die Ausgabe des zweiten Mischers 18 stellt das zu übertragende Signal auf der Funkfrequenz dar. Das Funkfrequenzsignal wird dann vom Leistungs- bzw. Endverstärker 22 verstärkt. Die Ausgabe des Leistungs- bzw. Endverstärkers 22 durchläuft den Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6. Der Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6 filtert ungewünschte Frequenzen einschließlich derjenigen im Empfangsfrequenzbereich F2 heraus.
In der FDD-Betriebsart empfängt die erste Antenne 2 ein Signal, dessen gewünschter Anteil im Funkfrequenzbereich F2 liegt. Gleichermaßen werden die Signale auf einem der Kanäle innerhalb des zweiten Frequenzbereichs empfangen. F1 und F2 definieren unterschiedliche, nicht überlappende Frequenzbereiche. Die zwei Frequenzbereiche können entfernt voneinander angeordnet sein. Der Empfangsfilterteil 6a wird jedes Signal herausfiltern, das außerhalb den gewünschten Frequenzbereich F2 fällt, einschließlich Signalen, die von der Antenne im Frequenzbereich F1 gesendet werden. Das empfangene und gefilterte Signal wird an den rauscharmen Verstärker 12 eingegeben, der das Signal verstärkt. Das verstärkte Signal wird an den ersten Mischer 14 eingegeben. Das empfangene Signal wird vom ersten Mischer 14 mit einem Signal vom ersten Generator 16 gemischt, um eine Ausgabe bereitzustellen, die das empfangene Signal auf einer Zwischenfrequenz darstellt.
In der FDD-Betriebsart ist zusätzlich die zweite Antenne 30 eingerichtet, ein Signal auf Frequenz F2 zu empfangen. Ein erster Schalter 40 befindet sich in einer Position, so dass die zweite Antenne 30 mit einem ersten Empfangsfilter 32 verbunden ist. Der erste Schalter 40 ist auf einer Seite mit der zweiten Antenne 30 und auf der anderen Seite entweder mit dem ersten Empfangsfilter 32 oder mit einem zweiten Empfangsfilter 44 verbunden. Der Zweck des zweiten Empfangsfilters 44 wird hierin nachstehend erörtert. Das erste Empfangsfilter 32 filtert das empfangene Signal, um alle Komponenten zu beseitigen, die nicht im Frequenzbereich F2 liegen. Das erste und das zweite Empfangsfilter 32 und 44 sind beide Bandpassfilter.
Ein zweiter Schalter 42 verbindet den Ausgang des ersten Empfangsfilters 32 mit dem zweiten rauscharmen Verstärker 34. Der zweite Schalter 42 ist auf einer Seite entweder mit dem ersten Empfangsfilter 32 oder mit dem zweiten Empfangsfilter 44 und auf der anderen Seite mit dem zweiten rauscharmen Verstärker 34 verbunden. Die Ausgabe des zweiten rauscharmen Verstärkers 34 wird an einen dritten Mischer 36 eingegeben, der eine Eingabe vom zweiten Hochfrequenzgenerator 38 empfängt. Der dritte Mischer 36 setzt das empfangene Signal auf diese Weise von einer Funkfrequenz auf eine Zwischenfrequenz herab, so dass die Ausgabe des dritten Mischers 36 das empfangene Signal auf einer Zwischenfrequenz darstellt. Diese Zwischenfrequenz kann die gleiche wie oder eine andere als die Zwischenfrequenzen des vom ersten Mischer 14 ausgegebenen Signals oder des in den zweiten Mischer 18 eingegebenen Signals sein.
Demnach wird die gemäß 5 gezeigte Schaltung in der FDD-Betriebsart eine Raumdiversity-Technik verwenden. Die beiden Antennen 2 und 30 sind typischerweise um einen der Größe des Endgeräts entsprechenden Abstand voneinander entfernt angeordnet. Im Allgemeinen ist der Vorteil bzw. Nutzen umso größer, je größer der Abstand zwischen den Antennen ist. Der Abstand kann zum Beispiel gleich 1/2 bis 1 Wellenlänge sein. Von den beiden Antennen 2 und 30 wird das gleiche Signal empfangen. Die Signale, die von den beiden Antennen empfangen werden, können jedoch unterschiedlichen Pfaden gefolgt sein und daher unterschiedliche Stärken und unterschiedliche Mehrwegeeffekte aufweisen. Die Signale von den beiden Antennen 2 und 30 können einfach unter Verwendung einer Maximalverhältniskombination kohärent kombiniert werden, oder wahlweise kann das stärkere der beiden Signale, die von den beiden Antennen 2 und 30 empfangen werden, verwendet werden, wobei ein schwächeres Signal verworfen wird.
Die FDD-Betriebsart ermöglicht, dass Signale im Frequenzbereich F2 empfangen werden und Signale im Frequenzbereich F1 gesendet werden. Die Signale können gleichzeitig empfangen und gesendet werden. Zusätzlich können die zu empfangenden Signale von zwei entfernt voneinander angeordneten Antennen empfangen werden, wodurch den empfangenen Signalen Raumdiversity verliehen wird.
In der TDD-Betriebsart wird der erste Schalter 40 in der gemäß 5 gezeigten Position sein und wird die zweite Antenne 30 mit dem zweiten Empfangsfilter 44 verbinden. Das zweite Empfangsfilter 44 ist auf den Frequenzbereich F1 abgestimmt, das heißt auf die in der FDD-Betriebsart zum Senden von Signalen verwendete Frequenz. Das von der zweiten Antenne 30 empfangene Signal wird von dem zweiten Empfangsfilter 44 gefiltert, das alle Komponenten beseitigt, die nicht im Frequenzbereich F1 liegen. Der zweite Schalter 42 befindet sich in der gemäß 5 gezeigten Position und verbindet die Ausgabe des zweiten Empfangsfilters 44 mit dem Eingang des zweiten rauscharmen Verstärkers 34. Das empfangene Signal wird so verstärkt. Der Ausgang des rauscharmen Verstärkers 34 ist wie in der FDD-Betriebsart mit dem dritten Mischer 36 verbunden. Das empfangene Signal, auf einer Funkfrequenz, wird auf eine Zwischenfrequenz herab gesetzt.
Stellt der zweite Generator 38 nur die gleiche Frequenz wie in der FDD-Betriebsart bereit, wird die vom dritten Mischer 38 ausgegebene Zwischenfrequenz anders sein als in der FDD- und der TDD-Betriebsart. Die vom zweiten Generator 38 ausgegebene Frequenz kann jedoch veränderbar sein, so dass die Ausgabe des dritten Mischers 36 sowohl in der FDD- als auch in der TDD-Betriebsart die gleiche ist.
In der TDD-Betriebsart werden Signale von der zweiten Antenne 30 im Frequenzbereich F1 empfangen. Da der Empfangsfilterteil 6a des Duplexfilters 6, das mit der ersten Antenne verbunden ist, auf den Frequenzbereich F2 abgestimmt ist, wird das empfangene Signal mit der Frequenz F1 vom Empfangsfilterteil 6a herausgefiltert und so beseitigt. In der TDD-Betriebsart wird das zu empfangende Signal nur über die zweite Antenne 30 mit dem zweiten Empfangsfilter 44, das auf Frequenz F1 abgestimmt ist, erfolgreich empfangen. In der TDD-Betriebsart werden alle zu übertragenden Signale wie in der ersten Betriebsart den Pfad verwenden, der durch den zweiten Mischer 18, den rauscharmen Verstärker 22 und den Sendefilterteil 6b des Duplexfilters 6 definiert ist. In der TDD-Betriebsart werden Signale nicht gleichzeitig gesendet und empfangen, aber die empfangenen und gesendeten Signale werden im gleichen Frequenzbereich F1 liegen.
In der TDD-Betriebsart werden Signale von der zweiten Antenne 30 empfangen und von der ersten Antenne 2 gesendet. In der FDD-Betriebsart werden die Signale nur von der ersten Antenne 2 gesendet und werden die Signale sowohl von der ersten als auch von der zweiten Antenne 2 und 30 empfangen. Da die beiden Antennen entfernt voneinander angeordnet sind, führt dies zu einem Kopplungsverlust zwischen diesen beiden Antennen. Typischerweise wird dieser Verlust mehr als 30dB betragen. Dementsprechend ist in der FDD-Betriebsart die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass zumindest ein Teil des zu sendenden Signals das zweite Empfangsfilter 44 durchlaufen wird. Das zweite Empfangsfilter 44 wird in der FDD-Betriebsart überbrückt. Dementsprechend ist die Entkopplung, die für den ersten und den zweiten Schalter 40 und 42 erforderlich ist, um zu vermeiden, dass das zu sendende Signal das zu empfangende Signal in der FDD-Betriebsart blockiert, viel niedriger als bei den gemäß 1 bis 3 gezeigten Anordnungen. Da der erste und der zweite Schalter 40 und 42 in einem Teil des Sende-Empfängers verwendet werden, der nur Signale empfängt, ist zusätzlich auch nicht die hohe Linearität erforderlich, die gefordert wäre, falls das gesendete Signal wie bei den gemäß 1 bis 3 gezeigten Anordnungen die Schalter durchlaufen würde. Der erste und der zweite Funkfrequenzschalter 40 und 42 benötigen daher im Vergleich zu den Schaltern, die bei den Anordnungen gemäß 1 bis 3 erforderlich wären, ein geringeres Maß an Entkopplung und Linearität. Dies macht die Schalter 40 und 42 billiger und einfacher zu implementieren als diejenigen, die für die Anordnungen gemäß 1 bis 3 erforderlich sind. Zusätzlich werden mit dieser Anordnung auch die Vorteile von Raumdiversity in der FDD-Betriebsart erreicht.
Das gemäß 5 beschriebene Ausführungsbeispiel kann als alternative Betriebsart insofern eine asymmetrische Betriebsart verwenden, dass die Informationsmenge, die von der Basisstation an die Mobilstation übertragen werden muss, die Informationsmenge übersteigen kann, die von der Mobilstation an die Basisstation übertragen werden muss.
Beim asymmetrischen Modus sind für die Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation zwei Kanäle zugewiesen, wobei ein Kanal im zweiten Frequenzbereich F2 liegt und ein Kanal im ersten Frequenzbereich F1 liegt. Wegen des asymmetrischen Modus zwischen der Aufwärtsstrecke und der Abwärtsstrecke wird die Basisstation auf dem zugewiesenen Kanal im zweiten Frequenzbereich F2 fortlaufend senden. Die Mobilstation wird diese Signale im zweiten Frequenzbereich F2 über die erste Antenne 2 empfangen. Im asymmetrischen Modus ist der zugewiesene Kanal im ersten Frequenzbereich F1 für einen TDD-Modus konfiguriert, so dass die Mobilstation auf diesem Kanal nur für einen Teil der Zeit, zum Beispiel 1/8 der Zeit, über die erste Antenne 2 sendet und für den Rest der Zeit, zum Beispiel die verbleibenden 7/8-tel der Zeit, der Kanal von der Basisstation zum Senden von Signalen an die Mobilstation verwendet wird. Die Signale von der Basisstation im ersten Frequenzbereich F1 werden von der zweiten Antenne 30 der Mobilstation empfangen. Daher empfängt die Mobilstation im asymmetrischen Modus für 7/8-tel der Zeit gleichzeitig zwei Kanäle von der Basisstation, wobei ein Kanal im zweiten Frequenzbereich F2 liegt und von der ersten Antenne empfangen wird und der andere Kanal im ersten Frequenzbereich F1 liegt und über die zweite Antenne empfangen wird. Für 1/8 der Zeit wird die Mobilstation Signale im Frequenzbereich F2 über die erste Antenne empfangen und gleichzeitig Signale im ersten Frequenzbereich F1 über die erste Antenne senden. Der asymmetrische Modus ermöglicht der Basisstation auf effektive Weise, zusätzlich zu Kanälen im zweiten Frequenzbereich F2 einige der verfügbaren Kanäle im ersten Frequenzbereich F1 zu verwenden.
Bei einer Modifikation des gemäß 5 beschriebenen Ausführungsbeispiels wird die zweite Antenne 30 in der TDD-Betriebsart Signale im ersten Frequenzbereich F1 empfangen und wird die erste Antenne 2 gleichzeitig Signale im zweiten Frequenzbereich F2 empfangen. Bei der gleichen oder einer alternativen Modifikation des gemäß 5 beschriebenen Ausführungsbeispiels können Signale im Frequenzbereich F1 gleichzeitig gesendet und empfangen werden, sofern unterschiedliche Frequenzbereiche innerhalb des Frequenzbereichs F1 verwendet werden. Zum Beispiel könnten Frequenzbereiche Fa und Fb verwendet werden, die gemäß 10c gezeigt sind und beide im Frequenzbereich F1 liegen, und zwar ein Bereich zum Empfangen und ein Bereich zum Senden. Dies ist möglich, weil zwei unterschiedliche Antennen verwendet werden. Es sollte anerkannt werden, dass diese Modifikationen auch auf die anderen, hierin nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele anwendbar sind.
Es wird nun Bezug genommen auf 6, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die gemäß 6 gezeigte Anordnung ist die gleiche wie die gemäß 5 gezeigte, mit der Ausnahme, dass der erste und der zweite Schalter 40 und 42 sowie das erste und das zweite Empfangsfilter 32 und 34 durch ein abstimm- bzw. einstellbares Empfangsfilter 46 ersetzt wurden, das abhängig von der Betriebsart auf den Frequenzbereich F1 oder F2 abgestimmt werden kann. In der FDD-Betriebsart wird das abstimmbare Filter 46 auf den Frequenzbereich F2 abgestimmt sein. Daher wird das gleiche Signal im Frequenzbereich F2 über die erste und die zweite Antenne 2 und 30 empfangen, wodurch sich Raumdiversity ergibt. Die Signale werden über die erste Antenne 2 gesendet und liegen im Frequenzbereich F1.
In der TDD-Betriebsart wird das abstimmbare Filter 46 auf Frequenz F1 abgestimmt sein, das heißt auf die in der FDD-Betriebsart für die gesendeten Signale verwendete Frequenz. Das abstimmbare Filter 46 hat einen Steuereingang, der die Frequenz steuert, auf die das Filter 46 in Abhängigkeit von der Betriebsart abgestimmt wird. Die Signale im Bereich F1 werden nur über die zweite Antenne 30 erfolgreich empfangen und im gleichen Frequenzbereich über die erste Antenne 2 gesendet, aber nicht zur gleichen Zeit.
Das abstimmbare Filter 46, das gemäß 6 gezeigt ist, leidet nicht unter den gleichen Problemen, die in der FDD-Betriebsart bei dem abstimmbaren Duplexfilter auftreten, das gemäß 2 gezeigt ist. Dies ist deshalb so, weil das abstimmbare Empfangsfilter 46 physikalisch von dem maßgeblichen Teil des Ausgabepfads für das zu sendende Signal getrennt ist. Der maßgebliche Teil des Ausgabepfads ist durch den Sendefilterteil 6b des Duplexfilters und die erste Antenne 2 definiert. Dies ist eine Folge davon, dass die erste Antenne 2 und die zweite Antenne 30 voneinander entfernt angeordnet sind. Dementsprechend besteht zwischen dem abstimmbaren Filter 46 und dem maßgeblichen Teil des Ausgabepfads für das zu sendende Signal eine inhärente Entkopplung. Die Schwierigkeiten, die im FDD-Modus dadurch verursacht werden, dass das zu sendende Signal mit dem empfangenen Signal interferiert, können ohne das Erfordernis eines erheblichen Maßes an Entkopplung für das abstimmbare Filter 46 reduziert oder sogar vermieden werden. Daher ist die vom abstimmbaren Filter 46 benötigte Entkopplung viel geringer als diejenige, die von dem Duplexfilter gemäß 2 benötigt wird. Im Vergleich zu demjenigen gemäß 2 ist es daher viel einfacher und billiger, das abstimmbare Filter gemäß 6 zu implementieren.
Das zweite Ausführungsbeispiel kann auf die gleiche Art und Weise modifiziert werden, wie es in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Es wird nun Bezug genommen auf 7, die ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Diejenigen Komponenten, welche die gleichen wie gemäß 5 und 6 gezeigte sind, werden wiederum nicht beschrieben, und es wird mit den gleichen Bezugszeichen auf sie verwiesen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Frequenzbereich F1 in zwei Anteile unterteilt, wie es aus 10c ersichtlich ist. Insbesondere wird der erste Anteil Fa des Frequenzbereichs zum Senden von Signalen von der Mobilstation an die Basisstation im FDD-Modus verwendet. Der zweite Anteil Fb des ersten Frequenzbereichs wird von der Basisstation verwendet, um Signale in der TDD-Betriebsart an die Mobilstation zu senden. Zusätzlich kann dieser gleiche Frequenzbereich Fb in der TDD-Betriebsart von der Mobilstation verwendet werden, um Signale an die Basisstation zu senden. Die Basisstation verwendet den zweiten Frequenzbereich F2 zum Senden von Signalen an die Mobilstation in der FDD-Betriebsart.
Die Komponenten, die bei diesem Ausführungsbeispiel mit der zweiten Antenne 30 verbunden sind, sind im Allgemeinen die gleichen wie die Komponenten, die beim ersten Ausführungsbeispiel mit der zweiten Antenne 30 verbunden sind, mit der Ausnahme des zweiten Empfangsfilters 44'. Bei dem gemäß 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Empfangsfilter 32' auf Frequenzbereich F2 abgestimmt, während das zweite Empfangsfilter 44' auf den Frequenzbereich Fb abgestimmt ist. Es sollte beachtet werden, dass die bei dem gemäß 7 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der zweiten Antenne 30 verbundenen Komponenten auf die gleiche Art und Weise arbeiten wie die Komponenten, die bei dem gemäß 5 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der zweiten Antenne 30 verbunden sind.
Die mit der ersten Antenne 2 verbundenen Komponenten unterscheiden sich von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels darin, dass ein zusätzliches Filter 70 mit zwei zusätzlichen Schaltern 72 und 74 bereitgestellt ist. Der erste zusätzliche Schalter 72 verbindet die erste Antenne 2 mit dem zusätzlichen Filter 70 oder dem Duplexfilter 6. Der zweite zusätzliche Schalter 74 verbindet entweder das zusätzliche Filter 70 oder den Sendeteil 6b des Duplexfilters 6 mit dem Leistungsverstärker 22. Das zusätzliche Filter 70 ist ein Bandpassfilter, das auf den Frequenzbereich Fb abgestimmt ist. Der Sendeteil 6b des Duplexfilters 6 ist auf den Frequenzbereich Fa abgestimmt.
In der FDD-Betriebsart ist die zweite Antenne 30 mit dem ersten Empfangsfilter 32 verbunden, um Signale im F2-Frequenzbereich zu empfangen. Die erste Antenne 2 empfängt auch Signale im Frequenzbereich F2, die an den Empfangsteil 6a des Duplexfilters 6 weitergleitet werden. Zu sendende Signale liegen im Frequenzbereich Fa und verlaufen von der Ausgabe des Leistungsverstärkers 22 zum Sendeteil 6b des Duplexfilters 6, der auf den Frequenzbereich Fa abgestimmt ist. Diese Signale werden dann von der ersten Antenne 2 gesendet.
In der TDD-Betriebsart ist die zweite Antenne 30 mit dem zweiten Empfangsfilter 44' verbunden, um Signale im Frequenzbereich Fb zu empfangen. Die erste Antenne 2 ist derart eingerichtet, dass zu sendende Signale vom Leistungsverstärker 22 an das zusätzliche Filter 70 ausgegeben und dann von der ersten Antenne 2 gesendet werden.
Wie bei dem gemäß 6 gezeigte Ausführungsbeispiel können das erste und das zweite Empfangsfilter 32 und 44' durch ein abstimmbares Filter ersetzt werden.
Ein Vorteil des gemäß 7 gezeigten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die zusätzlichen Schalter 72 und 74 im FDD-Modus weniger Entkopplung benötigen als diejenigen der gemäß 1 bis 3 gezeigten Anordnungen. Dies beruht auf dem im Vergleich zum FDD-Modus anderen Frequenzbereich, der im TDD-Modus verwendet wird. Das Filter 70 dämpft im FDD-Modus das gesendete Signalrauschen im F2-Frequenzbereich, das über diesen Überbrückungspfad an die Antenne entweicht, so dass jede Rückkopplungsinterferenz tolerierbar ist. Während die zusätzlichen Schalter 72 und 74 linear sein sollten, ist die Implementierung dieser Schalter nicht schwierig, da die Entkopplung, die diese Schalter bereitstellen müssen, viel geringer ist als bei den gemäß 1 bis 3 veranschaulichten Anordnungen.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist gemäß 8 gezeigt. 8 ist ähnlich zu dem gemäß 6 gezeigten Ausführungsbeispiel. Anstatt die empfangenen Signale auf eine Zwischenfrequenz umzusetzen werden die empfangenen Signale jedoch direkt auf eine Basisbandfrequenz umgesetzt. Bei der gemäß 6 (und 5 und 7) gezeigten Anordnung ist es notwendig, die empfangenen Signale auf die Zwischenfrequenz und erneut von der Zwischenfrequenz auf eine Basisbandfrequenz herab zu setzen. Bei der gemäß 8 gezeigten Anordnung werden die empfangenen Signale in einem einzigen Schritt von der Funkfrequenz auf die Iund Q-Basisbandfrequenzen herab gesetzt und werden die gesendeten Signale in einem Schritt von den I- und Q-Basisbandfrequenzen auf die Funkfrequenz umgesetzt. Mit anderen Worten wird keine Zwischenfrequenz verwendet.
Bei drahtloser Kommunikation ist es üblich, Signale im Iund Q-Format darzustellen, das heißt, dass eine Quadratur- (Sinus- und Kosinus-) Darstellung des Datenstroms erzeugt wird. Diese Quadratur-Darstellung ist ein moduliertes Signal mit Sinus- und Kosinus-Anteilen und wird herauf gesetzt, um ein Signal entweder auf einer Zwischenfrequenz oder auf der Funkfrequenz zu erzeugen. Dementsprechend ist es bei dem empfangenen Signal, falls es von der Funkfrequenz auf die I- und Q-Basisbandfrequenzen umgesetzt wird, gleichzeitig notwendig, die Sinus- und Kosinus-Komponenten zu regenerieren. Um dies zu erreichen, sind der erste Mischer 14' und der dritte Mischer 36' Quadratur-Mischer und weisen jeweils zwei Mischer auf, und zwar einen für die I-Komponente und einen für die Q-Komponente. Der erste und der dritte Mischer 14' und 36' haben jeweils zwei Eingaben 40, 41, 48 und 49 entsprechend vom ersten und vom zweiten Generator 16' und 38'. Eine der Ausgaben des ersten und des zweiten Generators 16' und 38' wird mit Bezug auf die andere Ausgabe um 90° phasenversetzt sein. Der entsprechende erste und dritte Mischer 14' und 36' empfängt vom jeweiligen Generator 16' und 38'daher zwei Signale auf der gleichen Frequenz, aber mit Bezug aufeinander um 90° phasenversetzt. Von dem jeweiligen Mischer 14' und 36' wird unter Verwendung einer anderen der Generatoreingaben 48, 49, 40, 41 eine separate Ausgabe 44, 45, 51, 53 erzeugt. Eine 44 und 53 der zwei Ausgaben jedes Mischers 14' und 36' stellt die Sinus-Komponente des empfangenen Signals auf der Basisbandfrequenz dar, während die zweite Ausgabe 45 und 51 jedes Mischers 14' und 36' den Kosinus-Anteil des empfangenen Signals auf der Basisbandfrequenz darstellt. Die Sinus- und Kosinus-Komponenten der empfangenen Signale werden anschließend von einem (nicht gezeigten) Demodulator demoduliert.
Gleichermaßen ist es bei dem gesendeten Signal notwendig, die Sinus- und Kosinus-Anteile des zu sendenden Signals, die auf der Basisbandfrequenz liegen, zu kombinieren. Dementsprechend werden die Sinus- und Kosinus- (I- und Q-) Komponenten jeweils über separate Eingänge 46 und 47 einhergehend mit zwei Eingaben 42 und 43 vom ersten Generator 16' an den zweiten Mischer eingegeben, der ein Quadratur-Mischer ist. Wiederum sind die zwei Eingaben 42 und 43 vom Generator 16' mit Bezug aufeinander um 90° phasenversetzt. Die Ausgabe des Mischers 18' stellt das zu sendende Signal auf der Funkfrequenz bereit, wobei die Sinus- und Kosinus-Komponenten in ein einziges Signal kombiniert sind. Das Signal wird im Frequenzbereich F1 liegen.
Es sollte anerkannt werden, dass die gemäß 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiele gleichermaßen modifiziert werden können, um eine direkte Herabsetzung zu erreichen, d.h. eine Umsetzung des empfangenen Signals direkt auf die Basisbandfrequenz und eine Umsetzung des zu sendenden Signals von der Basisbandfrequenz direkt auf die Funkfrequenz.
Es ist auch möglich, dass nur eines der oder beide Empfangssignale direkt auf die Basisbandfrequenz umgesetzt wird/werden, wobei das Sendesignal auf eine Zwischenfrequenz umgesetzt wird. Gleichermaßen kann das Sendesignal direkt von der Basisbandfrequenz auf die Funkfrequenz umgesetzt werden, wobei eines der oder beide Empfangssignale auf eine Zwischenfrequenz herab gesetzt wird/werden.
Bei einer Modifikation von Ausführungsbeispielen der Erfindung kann der TDD-Modus in einem Ad-hoc-Vernetzungsmodus verwendet werden, bei dem die Mobilstationen direkt miteinander und nicht über Basisstationen kommunizieren. Diese Modifikation kann bei drahtlosen lokalen Netzen (LANs: „local area networks") verwendet werden. Wahlweise kann auch FDD für die direkte Kommunikation zwischen Endgeräten ohne Verwendung irgendeiner Basisstation verwendet werden.
Bei einer Modifikation der gemäß 5 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele ist die erste Antenne eingerichtet, nur Signale im Frequenzbereich F1 zu senden. Die erste Antenne ist daher derart eingerichtet, dass sie keinerlei Signale empfängt. Die zweite Antenne ist eingerichtet, in Abhängigkeit von der Betriebsart nur Signale entweder im Frequenzbereich F1 oder im Frequenzbereich F2 zu empfangen. Diese Modifikation vermeidet die Schwierigkeiten der gemäß 1 bis 3 gezeigten Anordnungen. Ferner können das Duplexfilter und die mit dem Empfangsteil des Duplexfilters in Zusammenhang stehenden Komponenten weggelassen werden.
Die gemäß 5, 6 und 8 gezeigten Anordnungen können modifiziert werden, um in einem dualen FDD- und TDD-Modus-Sende-Empfänger in Übereinstimmung mit den gemäß 10d gezeigten Prinzipien verwendet zu werden und bei den gemäß 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verwendet zu werden.
Es wird Bezug genommen auf 9, die einen Teil eines typischen zellularen Kommunikationsnetzwerkes zeigt, bei dem Ausführungsbeispiele der Erfindung verwendet werden können. Eine Mobilstation 50 oder 52 ist eingerichtet, mit einer Basisstation 54 zu kommunizieren, die die Zelle bedient, in der die zwei Mobilstationen 50 und 52 angeordnet sind. Bei einer Modifikation kann eine einzelne Mobilstation mit mehr als einer Basisstation kommunizieren. Die Mobilstation kann mit einer Basisstation mittels der FDD-Betriebsart und mit der anderen Basisstation mittels der TDD-Betriebsart kommunizieren. Bei einer anderen Modifikation der Erfindung kann die Kommunikation zum Beispiel direkt zwischen zwei Mobilstationen und nicht über eine Funkbasisstation erfolgen. Es sollte anerkannt werden, dass sich eine Funkbasisstation, die eingerichtet ist, im TDD-Modus ebenso wie im FDD-Modus zu arbeiten, von einer Funkbasisstation unterscheiden kann, die eingerichtet ist, nur im FDD-Modus zu arbeiten.
Es sollte anerkannt werden, dass FDD- und TDD-Systeme unterschiedlich sein können und zum Beispiel unterschiedliche Mehrfachzugriffsverfahren, unterschiedliche Modulationsverfahren, unterschiedliche Modulationsbandbreiten, usw. verwenden können.
Während Ausführungsbeispiele der Erfindung im Kontext von Kommunikationen unter Verwendung von TDMA- und CDMA-Systemen beschrieben wurden, sind Ausführungsbeispiele der Erfindung auch auf andere Typen von Spreizspektrum-Kommunikationen und Nichtspreizspektrum-Kommunikationsverfahren anwendbar. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind insbesondere auf Doppelmodus-FDD- und TDD-Modus-Vorrichtungen anwendbar, die in zumindest einer Betriebsart das gleichzeitige Empfangen und Senden von Signalen erfordern. In den unterschiedlichen Betriebsarten können das gleiche oder unterschiedliche Zugriffsverfahren verwendet werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch in von Mobilstationen abweichenden Vorrichtungen enthalten sein. Es können zum Beispiel Basisstationen oder Feststationen die Erfindung enthalten.

Claims

Sende-Empfänger zur Verwendung bei drahtloser Kommunikation, mit: einer ersten Antenne (2) und einer daran gekoppelten ersten Filtereinrichtung (6) zum Übertragen von Signalen in einem ersten Frequenzbereich (f1); und einer zweiten Antenne (30) und einer daran gekoppelten zweiten Filtereinrichtung zum Empfangen von Signalen in einem zweiten (f2), anderen Frequenzbereich oder einem dritten Frequenzbereich in Abhängigkeit von einer Betriebsart des Sende-Empfängers, und dadurch gekennzeichnet, dass der Sende-Empfänger in einer ersten Betriebsart des Sende-Empfängers eingerichtet ist, Signale im ersten Frequenzbereich (f1) über die erste Antenne (2) zu senden und Signale im zweiten Frequenzbereich (f2) über die zweite Antenne (30) zu empfangen, und der Sende-Empfänger in einer zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im dritten Frequenzbereich über die zweite Antenne (30) zu empfangen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Antenne (2) und die erste Filtereinrichtung (6) eingerichtet sind, Signale in einem zweiten Frequenzbereich (f2) zu empfangen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 2, bei dem eine Verarbeitungseinrichtung die von der ersten Antenne (2) und der zweiten Antenne (30) in der ersten Betriebsart empfangenen Signale verarbeitet, um Raumdiversity bereitzustellen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem die erste Filtereinrichtung (6) ein Duplexfilter mit einem ersten Teil (6b), der auf den ersten Frequenzbereich (f1) abgestimmt ist, und einem zweiten Teil (6a) aufweist, der auf den zweiten Frequenzbereich (f2) abgestimmt ist, wobei im Betrieb die zu sendenden Signale von dem ersten Teil (6b) gefiltert werden und die empfangenden Signale von dem zweiten Teil gefiltert werden.
Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Filtereinrichtung ein erster Filter (44), das auf den ersten Frequenzbereich (f1) abgestimmt ist, und ein zweites Filter (32) aufweist, das auf den zweiten Frequenzbereich (f2) abgestimmt ist.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 5, bei dem eine Schalteinrichtung (40) eingerichtet ist, die zweite Antenne (30) in der ersten Betriebsart mit dem zweiten Filter (32) zu koppeln und die zweite Antenne (30) in der zweiten Betriebsart mit dem ersten Filter (44) zu koppeln.
Sende-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweite Filtereinrichtung ein abstimmbares Filter (46) aufweist, das in der ersten Betriebsart auf den zweiten Frequenzbereich (f2) abgestimmt ist und in der zweiten Betriebsart auf den ersten Frequenzbereich (f1) abgestimmt ist.
Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausgaben der ersten (6) und der zweiten Filtereinrichtung mit einer jeweiligen Verstärkereinrichtung (34, 12, 22) und Mischereinrichtung (36, 14, 18) gekoppelt sind.
Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sende-Empfänger in der ersten Betriebsart eingerichtet ist, Signale gleichzeitig zu empfangen und zu senden.
Sende-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sende-Empfänger in der zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale über die erste Antenne (2) im ersten Frequenzbereich (f1) zu senden, wobei der Sende-Empfänger in der zweiten Betriebsart Signale nicht gleichzeitig sendet und empfängt.
Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Frequenzbereich (f1) einen ersten Anteil (fa) und einen zweiten Anteil (fb) aufweist, wobei die erste Antenne (2) in der ersten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im ersten Anteil (fa) des ersten Frequenzbereichs (f1) zu senden, und die zweite Antenne (30) in der zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im zweiten Anteil (fb) des ersten Frequenzbereichs (f1) zu empfangen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 11, bei dem die erste Antenne (2) in der zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im zweiten Anteil (fb) des ersten Frequenzbereichs (f1) zu senden.
Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sende-Empfänger eingerichtet ist, Signale im Codemultiplex-Format zu empfangen und zu senden.
Mobilstation mit einem Sende-Empfänger gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei der Sende-Empfänger eingerichtet ist, Signale nur über die erste Antenne (2) zu senden und Signale nur über die zweite Antenne (30) zu empfangen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 15, bei dem die zu sendenden Signale in einem ersten Frequenzbereich (f1) liegen und die zu empfangenen Signale entweder im ersten Frequenzbereich (f1) oder im zweiten (f2), anderen Frequenzbereich liegen.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 1, bei dem ein dritter Frequenzbereich (fb) der gleiche ist wie der erste Frequenzbereich (f1) oder in diesem enthalten ist.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 1, bei dem der dritte Frequenzbereich (fb) verschieden ist vom ersten (f1) und vom zweiten (f2) Frequenzbereich.
Sende-Empfänger gemäß Anspruch 17 oder 18, wobei der Sende-Empfänger in der zweiten Betriebsart eingerichtet ist, Signale im dritten Frequenzbereich über die erste Antenne (2) zu senden.