DE102004025576B4

DE102004025576B4 - Sende-und Empfangsanordnung mit einer Regelung zur Störsignalunterdrückung

Info

Publication number: DE102004025576B4
Application number: DE102004025576A
Authority: DE
Inventors: Zdravko Boos
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: US7305216B2; DE102004025576A1; US20050266819A1; JP2005341579A

Abstract

Sende- und Empfangsanordnung (30), insbesondere für den Mobilfunk, mit
– einem Frequenzgenerator (8, 9) zur Erzeugung einer Umsetzerfrequenz,
– einem Sendepfad (31) zum Aussenden von Signalen mit einer ersten Frequenzumsetzereinrichtung (6) zur Umsetzung der auszusendenden Signale aus einem ersten Frequenzband in ein zweites Frequenzband mittels der Umsetzerfrequenz,
– einem Empfangspfad (32) zum Empfangen von Signalen, und
– einer Regelungseinrichtung zur Unterdrückung von durch Übersprechen aus dem Sendepfad (31) in den Empfangspfad (32) erzeugten Störsignalen,
wobei die Regelungseinrichtung Korrektursignale, die von über den Sendepfad (31) auszusendenden Signalen abgeleitet sind, an einem Einkoppelungspunkt (35) in den Empfangspfad (32) so einkoppelt, dass die Störsignale nach dem Einkoppelungspunkt (35) unterdrückt sind, und eine Detektoreinrichtung (36) zur Detektion der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Störsignale aufweist, wobei die Detektoreinrichtung (36) eine zweite Frequenzumsetzereinrichtung (37) zur Umsetzung der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen...

Description

Die Erfindung betrifft eine Sende- und Empfangsanordnung mit einer Regelungseinrichtung, welche zur Unterdrückung von Störsignalen dient. Insbesondere ist die Sende- und Empfangsanordnung für Mobilfunksysteme ausgelegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechend ausgestaltetes Verfahren.
Eine Sende- und Empfangsanordnung, die gemäß einem Frequenzduplex-Verfahren (frequency division duplex; FDD) arbeitet, kann gleichzeitig Signale empfangen und aussenden. Die Aussendung und der Empfang von Signalen erfolgen dabei in unterschiedlichen Frequenzbändern. Frequenzduplex-Verfahren werden sowohl in analogen Kommunikationssystemen als auch in Mobilfunksystemen, die auf dem CDMA-Standard basieren, eingesetzt. Zu derartigen Standards zählen beispielsweise die Standards UMTS, CDMA 2000 und IS 95.
Bei dem gleichzeitigen Aussenden und Empfangen von Signalen kommt es häufig zu einem Übersprechen von dem Sende- in den Empfangspfad, d.h. ein auszusendendes Signal koppelt vom Sendepfad in den Empfangspfad ein. Ein in den Empfangspfad eingekoppeltes Sendesignal erhöht die Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Demodulation der empfangenen Signale oder verhindert sogar vollständig den Empfang von Signalen. Dieses Problem wird um so größer, je größer der Pegel eines auszusendenden Signals im Vergleich zu dem Pegel eines gleichzeitig empfangenen Signals ist. Befindet sich beispielsweise die Mobilstation sehr weit von der Basisstation entfernt, müssen die Sendesignale von der Mobilstation an die Basisstation mit relativ großer Sendeleistung abgestrahlt werden. Gleichzeitig werden jedoch die von der Basisstation ausgesendeten Signale nur mit einer sehr geringen Leistung von der Mobilstation empfangen. Dies bedingt, dass eine sehr hohe Empfindlichkeit des Empfängers gewählt werden muss. In dieser Situation wirkt sich ein etwaiges Übersprechen von dem Sende- in den Empfangspfad besonders nachteilig aus.
Zur Unterdrückung von Störsignalen, die ihre Ursache in einem Übersprechen von dem Sende- in den Empfangspfad haben, werden in modernen Sende- und Empfangsanordnungen schmalbandige Oberflächenwellenfilter, so genannte SAW (surface acoustic wave)-Filter, eingesetzt. Die SAW-Filter sind in der Regel sowohl im Sende- als auch im Empfangspfad angeordnet. Nachteilig an den schmalbandigen SAW-Filtern sind ihre, insbesondere für den im Mobilfunk verwendeten Frequenzbereich, hohen Herstellungskosten sowie ein erhöhter Flächenbedarf und Energieverbrauch.
Anstelle der aufwendigen SAW-Filter kann zur Dämpfung unerwünschter Störsignale eine zwischen dem Sende- und dem Empfangspfad angeordnete Regelungsschleife vorgesehen sein. Als Stellgröße des Reglers wird ein Korrektursignal erzeugt, indem das Sendesignal aus dem Sendepfad ausgekoppelt und in geeigneter Weise verstärkt und phasenverschoben wird. Das derartig erzeugte Korrektursignal wird in dem Empfangspfad dem dort vorhandenen Signal überlagert. Sofern die Amplitude und die Phase des Korrektursignals passend gewählt wurden, führt diese Vorgehensweise dazu, dass das Störsignal in dem Empfangspfad durch Interferenz mit dem Korrektursignal kompensiert wird. Eine Regelabweichung, d.h. ein nach der Überlagerung mit dem Korrektursignal auftretendes Störsignal im Empfangspfad, wird mittels eines in dem Empfangspfad angeordneten Detektors ermittelt. Anhand des von dem Detektor ermittelten Störsignalanteils im Empfangspfad werden die Amplitude und die Phase des Korrektursignals eingestellt.
Idealerweise weisen das in den Empfangspfad übersprechende Sendesignal und das Korrektursignal die gleichen Amplituden und eine Phasenverschiebung von 180° auf. In diesem Fall wird das Störsignal durch Interferenz mit dem Korrektursignal vollständig ausgelöscht.
Die Amplitude und die Phase des in den Sendepfad übersprechenden Sendesignals werden von einer Vielzahl von Parametern beeinflusst. Zu diesen Parametern zählen Änderungen der Impedanz der Antenne, Änderungen der Verstärkung und Phase des im Sendepfad angeordneten Leistungsverstärkers, Herstellungsschwankungen, Temperaturänderungen, Toleranzen bei der Spannungsversorgung und Frequenzänderungen.
Die bislang zur Störsignalunterdrückung eingesetzten Regelungsschleifen weisen den Nachteil auf, dass es mit den für die Regelung verwendeten Detektoren nicht oder nur sehr schwer möglich ist, Störsignale, die durch Übersprechen in den Empfangspfad verursacht werden, von anderen Störsignalen im Empfangspfad zu unterscheiden. Dies bedingt, dass sich die Phase und die Amplitude des Korrektursignals nur schwer bestimmen lassen.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 34 502 A1 ist eine Sende- und Empfangsanordnung beschrieben, bei welcher Störsignale, die in dem Empfangspfad durch Übersprechen aus dem Sendepfad erzeugt werden, unterdrückt werden. Insbesondere ist dies in den 4 und 5 gezeigt. In 5 ist zu diesem Zweck ein Kompensationsglied 13 vorgesehen, welches Signale aus dem Sendepfad auskoppelt, die Amplitude und die Phase der ausgekoppelten Signale in geeigneter Weise modifiziert und die derart gewonnenen Korrektursignale in den Empfangspfad einkoppelt. Sofern die Amplitude und die Phase der Korrektursignale richtig eingestellt sind, werden die Störsignale in dem Empfangspfad unterdrückt. Ferner sind eine Einheit 21 sowie eine Steuerungseinheit 15'' vorgesehen. Die Einheit 21 mischt die mit den Korrektursignalen beaufschlagten Empfangssignale mittels eines Mischers 21.1 auf eine Zwischenfrequenz herunter und unterzieht sie einer Bandpassfilterung. Die daraus hervorgehenden Signale nutzt die Steue rungseinheit 15'', um die Kompensationseinheit 13 einzustellen.

Die Druckschriften US 4,852,082 , EP 0 691 756 A1 und US 4,688,245 offenbaren zwar keine Sende- und Empfangsanordnungen für den Mobilfunk, sie gehören dennoch zum Stand der Technik der vorliegenden Erfindung, da diese Druckschriften teilnehmerseitige Schaltungsanordnungen für die Datenübertragung zeigen, bei denen zum Kompensieren des Übersprechens und von Echosignalen vom Sendepfad auf den Empfangspfad zwischen diesen Regeleinrichtungen zum Kompensieren vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist eine Sende- und Empfangsanordnung mit einer Regelungsschleife zur Störsignalunterdrückung zu schaffen, durch welche der vorstehend beschriebene Nachteil bisheriger Sende- und Empfangsanordnungen beseitigt wird. Dadurch soll eine genaue und zuverlässige Unterdrückung der durch Übersprechen verursachten Störsignale erzielt werden. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren angegeben werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung, welche insbesondere für den Mobilfunk ausgelegt ist, umfasst einen Sendepfad zum Aussenden von Signalen, einen Empfangspfad zum Empfangen von Signalen und eine Regelungseinrichtung.

Die Regelungseinrichtung dient der Unterdrückung von Störsignalen, welche ihre Ursache in dem Übersprechen von dem Sendepfad in den Empfangspfad haben. Die Regelungseinrichtung erzeugt Korrektursignale, die sie aus den über den Sendepfad auszusendenden Signalen ableitet. Die Korrektursignale werden von der Regelungseinrichtung derart an einem Einkoppelungs punkt in den Empfangspfad einkoppelt, dass die Störsignale nach dem Einkoppelungspunkt minimiert sind.

Des Weiteren weist die Regelungseinrichtung eine Detektoreinrichtung auf, die derart angeordnet ist, dass sie die im Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Störsignale detektiert. Die Detektoreinrichtung misst folglich die Störsignale, die im Empfangspfad noch vorhanden sind, nachdem die Korrektursignale den im Empfangspfad vorhandenen Signalen überlagert wurden.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist, dass die Störsignale von der Detektoreinrichtung anhand der Umsetzerfrequenz, mit welcher die auszusendenden Signale vor ihrer Abstrahlung gemischt werden, detektiert werden. Dadurch dass die Störsignale anhand der Umsetzerfrequenz detektiert werden, können die Störsignale, die durch Übersprechen aus dem Sendepfad verursacht werden, leicht von anderen Signalen und insbesondere von anderen Störsignalen unterschieden werden, da die durch Übersprechen verursachten Störsignale ihren Ursprung in den auszusendenden Signalen bzw. den ausgesendeten Signalen haben. Diese Maßnahme erlaubt folglich ein genaues Detektieren der betrachteten Störsignale und damit auch eine genaue Einstellung der Regelungsparameter, sodass insgesamt eine robuste und zuverlässige Unterdrückung der durch Übersprechen verursachten Störsignale erzielt werden kann.

Diese erfindungsgemäße Maßnahme bietet ferner den Vorteil, dass die Umsetzerfrequenz in der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung stets bekannt ist.

Zur Realisierung der Erfindung sind ein Frequenzgenerator und eine erste Frequenzumsetzereinrichtung vorgesehen. Der Frequenzgenerator erzeugt die Umsetzerfrequenz. Die erste Frequenzumsetzereinrichtung, die in den Sendepfad integriert ist, setzt die auszusendenden Signale aus einem ersten Fre quenzband in ein zweites Frequenzband mittels der Umsetzerfrequenz um.

Die Detektoreinrichtung enthält erfindungsgemäß eine zweite Frequenzumsetzereinrichtung. Die zweite Frequenzumsetzereinrichtung dient dazu, die im Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Signale mittels der Umsetzerfrequenz herunterzumischen. Die zweite Frequenzumsetzereinrichtung ist vorteilhafterweise so ausgelegt, dass die gesuchten Störsignale von dem zweiten Frequenzband in das erste Frequenzband umgesetzt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Maßnahme macht man sich den Umstand zunutze, dass die Frequenz, welche die gesuchten Störsignale im Sendepfad aufweisen, bekannt ist. Durch die Frequenzumsetzung sämtlicher im Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorliegender Signale werden die Störsignale in einen Frequenzbereich transformiert, der für eine Analyse besonders vorteilhaft ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem Frequenzbereich um den Basisbandbereich handeln.

Nach der Umsetzung der in dem Empfangspfad vorliegenden Signale werden die derart transformierten Signale vorteilhafterweise einer Tiefpassfilterung unterzogen. Dazu ist der zweiten Frequenzumsetzereinrichtung ein Tiefpassfilter nachgeschaltet. Die Übertragungscharakteristik des Tiefpassfilters ist vorzugsweise so eingestellt, dass nur der Frequenzbereich durchgelassen wird, in welchem sich die gesuchten Störsignale befinden. Dadurch werden die gesuchten Störsignale von den übrigen im Empfangspfad vorhandenen Signalen getrennt.

Alternativ können die zweite Frequenzumsetzereinrichtung und das nachgeschaltete Tiefpassfilter auch durch ein Bandpassfilter ersetzt werden, welches nur Signale durchlässt, die im Frequenzbereich der gesuchten Störsignale liegen. Dieses Bandpassfilter wäre jedoch aufgrund seines Durchlassbereichs bei hohen Frequenzen sehr aufwendig.

Obwohl die Frequenzumsetzung auf die zur Aussendung der Sendesignale benötigten Trägerfrequenz auch über eine Zwischenfrequenz erfolgen kann, sind das erste Frequenzband vorzugsweise das Basisband und die Umsetzerfrequenz die Trägerfrequenz der ausgesendeten Signale.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung umfasst die Regelungseinrichtung eine Auskoppelungseinrichtung zum Auskoppeln von auszusendenden Signalen aus dem Sendepfad und eine Einkoppelungseinrichtung zum Einkoppeln der Korrektursignale in den Empfangspfad.

Die erste Frequenzumsetzereinrichtung kann vorzugsweise einen Mischer zum Mischen der auszusendenden Signale mit der Umsetzerfrequenz oder einen Modulator zur Modulation der Umsetzerfrequenz mit den auszusendenden Signalen aufweisen. Die zweite Frequenzumsetzereinrichtung enthält vorzugsweise einen Mischer zum Mischen der in dem Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Signale mit der Umsetzerfrequenz oder einen Demodulator zur Demodulation der in dem Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Signale mit der Umsetzerfrequenz.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung sieht vor, dass die Regelungseinrichtung einen Verstärker mit einer einstellbaren Verstärkung und/oder einen Phasenschieber mit einer einstellbaren Phasenverschiebung umfasst. Mittels des Verstärkers und/oder des Phasenschiebers werden die Korrektursignale erzeugt. Dazu werden der Verstärker und/oder der Phasenschieber mit den aus dem Sendepfad ausgekoppelten Signalen gespeist. Die derart erzeugten Korrektursignale werden anschließend an dem Einkoppelungspunkt in den Empfangspfad eingekoppelt. Da die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung eine besonders gute Detektion der Störsignale erlaubt, ist es möglich, die Amplitude und die Phase der Korrektursignale so zu bestimmen, dass durch sie die Störsignale durch Interferenz möglichst umfassend ausgelöscht werden.

Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die Verstärkung des Verstärkers und/oder die Phasenverschiebung des Phasenschiebers anhand der von der Detektoreinrichtung detektierten Störsignale einzustellen.

Die Auskoppelungseinrichtung enthält vorzugsweise einen Leitungsrichtkoppler.

Die Einkoppelungseinrichtung enthält vorzugsweise einen Addierer, mit welchem die erzeugten Korrektursignale den im Empfangspfad vorliegenden Signalen überlagert werden können.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung sieht vor, dass die Regelungseinrichtung eine Recheneinrichtung umfasst, welche anhand der von der Detektoreinrichtung detektierten Störsignale die Erzeugung der Korrektursignale steuert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung die Verstärkung des Verstärkers und/oder die Phasenverschiebung des Phasenschiebers einstellt.

Im Sendepfad ist vorteilhafterweise mindestens ein Sendeverstärker zur Verstärkung der auszusendenden Signale angeordnet. Des Weiteren kann auch im Empfangspfad mindestens ein Empfangsverstärker zur Verstärkung der empfangenen Signale angeordnet sein.

Die Verstärkung des mindestens einen Sendeverstärkers und/oder die Verstärkung des mindestens einen Empfangsverstärkers sind vorteilhafterweise einstellbar. Dadurch kann die Verstärkung des Regelkreises optimal eingestellt werden, und es können Instabilitäten vermieden werden. Insbesondere werden die Verstärkung des mindestens einen Sendeverstärkers und/oder die Verstärkung des mindestens einen Empfangsverstärkers von der Recheneinrichtung eingestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Unterdrückung von übersprechenden Störsignalen in einer Sende- und Empfangsanordnung, welche einen Sendepfad zum Aussenden von Signalen und einen Empfangspfad zum Empfangen von Signalen aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:

(a) Erzeugen einer Umsetzerfrequenz,
(b) Umsetzen der über den Sendepfad auszusendenden Signale mittels der Umsetzerfrequenz aus einem ersten Frequenzband in ein zweites Frequenzband,
(c) Erzeugen von Korrektursignalen, die von über den Sendepfad auszusendenden Signalen abgeleitet werden,
(d) Einkoppeln der Korrektursignale an einem Einkoppelungspunkt in den Empfangspfad, sodass die Störsignale nach dem Einkoppelungspunkt unterdrückt sind,
(e) Detektieren der im Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Störsignale, wobei die im Empfangspfad nach dem Einkoppelungspunkt vorhandenen Signale mittels der Umsetzerfrequenz umgesetzt werden,
(f) Erzeugen von neuen, die detektierten Störsignale berücksichtigenden Korrektursignalen gemäß Schritt (c) und
(g) Durchlaufen der Schritte (d) bis (f).

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber herkömmlichen, dem gleichen Zweck dienenden Verfahren dieselben Vorteile auf wie die erfindungsgemäße Sende- und Empfangsanordnung.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer Sende- und Empfangsanordnung mit einer Störsignalunterdrückung gemäß dem Stand der Technik; und

2 ein Blockschaltbild einer Sende- und Empfangsanordnung mit einer Regelungseinrichtung zur Störsignalunterdrückung als Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung.

In 1 ist das Blockschaltbild einer herkömmlichen Sende- und Empfangsanordnung 1 dargestellt, welche dazu ausgelegt ist, aus einem Sende- in einen Empfangspfad übersprechende Störsignale zu unterdrücken. Die Sende- und Empfangsanordnung 1 umfasst einen Sendepfad 2 und einen Empfangspfad 3.

Der Sendepfad 2 ist zur Aussendung von eingangsseitig anliegenden Signalen 4 ausgebildet. Die Signale 4 setzen sich aus zwei Quadraturkomponenten, dem Inphase-Signal I und dem Quadratur-Signal Q, zusammen. Die Quadraturkomponenten der Signale 4 werden differentiell verarbeitet. Daher sind für das Inphase-Signal I und das Quadratur-Signal Q jeweils zwei Leitungen vorgesehen.

Die Signale 4 werden zunächst Tiefpassfiltern 5 zugeführt, bevor sie von einem Vektormodulator auf die Ausgangsfrequenz umgesetzt werden. Der Vektormodulator, der auch als I/Q-Mischer bezeichnet wird, umfasst dazu die Mischer 6 und 7. An dem Lokaloszillatoreingang des Mischers 6 liegt ein von einem spannungsgesteuerten Oszillator 8 generiertes Lokaloszillatorsignal an. An dem Lokaloszillatoreingang des Mischers 7 liegt ein dazu um 90° phasenverschobenes, ebenfalls von dem spannungsgesteuerten Oszillator 8 erzeugtes Lokaloszillatorsignal an. Die Bezugsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 8 wird von einer PLL-Stufe 9 generiert, welche wiederum ihre Bezugsfrequenz von einem spannungsgesteuerten Oszillator 10 erhält.

Die die Mischer 6 und 7 speisenden Signale werden mittels der von dem spannungsgesteuerten Oszillator 8 bereitgestellten Frequenz auf die Sendefrequenz umgesetzt. Anschließend werden die Quadraturkomponenten I und Q mittels eines Addierers 11 aufsummiert und einem programmierbaren Verstärker 12 zugeführt. Der programmierbare Verstärker 12 führt eine Vorverstärkung durch. Die Vorverstärkung dient der Bereitstellung geeigneter Signalpegel für eine später durchzuführende Sendeverstärkung.

Dem programmierbaren Verstärker 12 ist ein SAW-Filter 13 nachgeschaltet. Das in dem Sendepfad 2 angeordnete SAW-Filter 13 dient zur Unterdrückung eventuell vorhandener Spiegelfrequenzen aufgrund des Mischprozesses im Sendepfad 2 sowie zur Unterdrückung von Intermodulationsprodukten.

Hinter dem SAW-Filter 13 ist in dem Sendepfad 2 ein Leistungsverstärker 14 angeordnet. Der Ausgang des Leistungsverstärkers 14 ist mit einem Eingang eines Duplexers 15 verbunden, der eine Antenne 16 mit den auszusendenden Signalen speist.

Im Empfangsfall werden die von der Antenne 16 empfangenen Signale über den Duplexer 15 in den Empfangspfad 3 eingespeist. Hinter den Eingang des Empfangspfads 3 ist ein rauscharmer Verstärker 17 geschaltet. Dem rauscharmen Verstärker 17 ist ein SAW-Filter 18 nachgeschaltet. Das schmalbandige SAW-Filter 18 weist typischerweise eine Dämpfung von ca. 25 bis 30 dB auf und unterdrückt so das von dem Sendpfad 2 übersprechende Signal auf einen Pegel von –45 bis –51 dBm. Der rauscharme Verstärker 17 wird benötigt, um die zusätzliche Dämpfung des SAW-Filters 18 innerhalb des Nutzsignalbands zu kompensieren und den Duplexer 15 von dem SAW-Filter 18 zu entkoppeln. Dadurch verbessert sich im Nutzsignalband das Signal-zu-Rausch-Verhältnis für das empfangene Signal.

Der Ausgang des SAW-Filters 18 ist mit dem Eingang eines rauscharmen Verstärkers 19 verbunden, welcher das an seinem Eingang anliegende Signal so verstärkt, dass der für die weitere Verarbeitung notwendige Pegel erreicht wird. Das verstärkte Signal wird einem Vektormodulator zugeführt, welcher zwei Mischer 20 und 21 enthält.

Den Lokaloszillatoreingängen der Mischer 20 und 21 wird jeweils ein von einem spannungsgesteuerten Oszillator 22 generiertes Lokaloszillatorsignal zugeführt, wobei die beiden Lokaloszillatorsignale eine Phasenverschiebung von 90° zueinander aufweisen. Die Bezugsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 22 wird von einer PLL-Stufe 23 generiert, welche wiederum ihre Bezugsfrequenz von dem spannungsgesteuerten Oszillator 10 erhält.

Das empfangene Signal wird durch die Mischer 20 und 21 in das Basisband heruntergemischt und ferner in seine Quadraturkomponenten I und Q zerlegt. Anschließend werden die Quadraturkomponenten I und Q Tiefpassfiltern 24 und Analog/Digital-Wandlern 25 zugeführt. Nach der Digitalisierung erfolgt eine digitale Signalverarbeitung in einem Digitalsignalprozessor 26.

In 2 ist das Blockschaltbild einer Sende- und Empfangsanordnung 30 mit einer Regelungseinrichtung zur Störsignalun terdrückung als Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung dargestellt. Die Sende- und Empfangsanordnung 30 umfasst einen Sendepfad 31 und einen Empfangspfad 32.
Die Sende- und Empfangsanordnung 30 und die zuvor beschriebene und in 1 gezeigte Sende- und Empfangsanordnung 1 weisen eine Reihe von identischen Bauelementen auf. Diese Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Sende- und Empfangsanordnung 30 kann bevorzugt in Mobilfunkgeräten eingesetzt werden, die für Mobilfunkstandards ausgelegt sind, welche einen Frequenzduplex-Betriebsmodus aufweisen.
Zur Dämpfung der durch Übersprechen aus dem Sendepfad 31 in den Empfangspfad 32 erzeugten Störsignale enthält die Sende- und Empfangsanordnung 30 eine Regelungseinrichtung. Dazu ist in den Sendepfad 31 zwischen den programmierbaren Verstärker 12 und den Leistungsverstärker 14 ein Koppelelement 33 geschaltet. Das Koppelelement 33 dient zur Auskoppelung eines Anteils der auszusendenden Signale. Für die Auskoppelung enthält das Koppelelement 33 einen Kontaktdraht, der mit dem Sendepfad 31 induktiv gekoppelt ist. Dies erfolgt beispielsweise durch eine geeignete parallele Anordnung des Kontaktdrahts mit dem Sendepfad 31. Die Koppelung ist so ausgelegt, dass sie gleichzeitig eine Abschirmung des Sendepfads 31 gegen Störsignale bietet. Zusätzlich enthält das Koppelelement 33 Anpasselemente, die seinen mit dem Leistungsverstärker 14 verbundenen Ausgang in seiner Impedanz an die Impedanz des Eingangs des Leistungsverstärkers 14 anpassen.
Die von dem Koppelelement 33 aus dem Sendepfad 31 ausgekoppelten Signale werden einer Schaltung 34 zugeführt. Die Schaltung 34 enthält sowohl einen Verstärker als auch einen Phasenschieber. Der Verstärker und der Phasenschieber sind in Reihe geschaltet. Eine Einstellung der Verstärkung mit sowohl positivem als auch negativem Verstärkungsfaktor sowie eine Einstellung der Phasenverschiebung erfolgt über einen Steuereingang der Schaltung 34. Der Ausgang der Schaltung 34 ist mit einem ersten Eingang eines Addierers 35 verbunden. Der Addierer 35 ist in den Empfangspfad 32 eingefügt. Der zweite Eingang des Addierers 35 ist mit dem Ausgang des rauscharmen Verstärkers 17 verbunden. Hinter den Ausgang des Addierers 35 ist der rauscharme Verstärker 19 geschaltet.
Eine Unterdrückung eines in den Empfangspfad 32 übersprechenden Sendesignalanteils wird durch eine aktive Unterdrückung erzielt. Dazu wird der von dem Koppelelement 33 ausgekoppelte Anteil der auszusendenden Signale der Schaltung 34 und anschließend dem ersten Eingang des Addierers 35 zugeführt. Gleichzeitig wird das auszusendende Signal durch den Leistungsverstärker 14 verstärkt und über den Duplexer 15 der Antenne 16 zugeführt, welche das Signal abstrahlt. Ein übersprechender Anteil des Sendesignals erreicht den Empfangspfad 32 und den zweiten Eingang des Addierers 35.
Um den übersprechenden Signalanteil aus dem Empfangspfad 32 zu eliminieren, werden in der Schaltung 34 die Amplitude sowie die Phase des ausgekoppelten Sendesignals eingestellt. Wenn das über die Schaltung 34 dem Addierer 35 zugeführte Signal die gleiche Amplitude und eine Phasenverschiebung von 180° bezüglich des übersprechenden Sendesignalanteils aufweist, wird das übersprechende Sendesignal im Addierer 35 durch Interferenz vollständig kompensiert.
Eine Veränderung des übersprechenden Signals im Empfangspfad 32 wird durch einen Detektor 36 registriert. Die Funktionsweise des Detektors 36 basiert auf der Tatsache, dass die Frequenz des zu detektierenden Signals in der Sende- und Empfangsanordnung 30 bekannt ist, da das Signal von der Sende- und Empfangsanordnung 30 selbst erzeugt wird.
Der Eingang des Detektors 36 ist mit dem Ausgang des rauscharmen Verstärkers 19 verbunden. Hinter den Eingang des Detektors 36 ist ein Mischer 37 geschaltet. Das Lokaloszillatorsignal, mit welchem der Mischer 37 an seinem Lokaloszillatoreingang gespeist wird, wird genauso wie das Lokaloszillatorsignal der im Sendepfad 31 angeordneten Mischer 6 und 7 von dem spannungsgesteuerten Oszillator 8 generiert.
Da eine Unterdrückung des übersprechenden Signals nur für die höchsten 20 bis 30 dB des auszusendenden Signals erforderlich ist, ist der Detektor 36 so ausgelegt, dass er eine hohe Linearität besitzt und moderate Rauschanforderungen erfüllt. Aufgrund der hohen Linearität des Detektors 36 werden andere Störsignale als die durch Übersprechen verursachten Störsignale nicht in das Frequenzband um 0 Hz umgesetzt. Da jedoch genau dieser Frequenzbereich für die nachfolgend beschriebene Auswertung von Interesse ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich nach der Frequenzumsetzung nur die Störsignale, die auf ein Übersprechen aus dem Sendepfad 31 zurückzuführen sind, in dem genannten Frequenzbereich befinden.
Die von dem Mischer 37 in das Basisband umgesetzten Signale durchlaufen zunächst ein Tiefpassfilter 38. Dadurch werden die nicht interessierenden Signale unterdrückt und es bleiben lediglich die gesuchten Störsignale übrig. Aufgrund der moderaten Rauschanforderungen benötigt das Tiefpassfilter 38 nur wenig Fläche.
Bevor die von dem Tiefpassfilter 38 durchgelassenen Störsignale den Detektor 36 verlassen, durchlaufen sie einen Gleichrichter 39 und einen Analog/Digital-Wandler 40.
Das von dem Detektor 36 an seinem Ausgang bereitgestellte digitale Signal gibt an, inwieweit in dem Empfangspfad 32 nach dem Addierer 35 ein übersprechendes Sendesignal enthalten ist. Das von dem Detektor 36 erzeugte digitale Signal wird einem Mikroprozessor 41 zugeführt. Der Mikroprozessor 41 er mittelt anhand dieses digitalen Signals sowie eines in ihm gespeicherten Algorithmus die Amplitude sowie die Phase des von der Schaltung 34 zu erzeugende Korrektursignals. Die entsprechenden Steuersignale führt der Mikroprozessor 41 der Schaltung 34 über deren Steuereingang zu. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das übersprechende Sendesignal aus dem Empfangspfad 32 eliminiert wird.
Der Mikroprozessor 41 ist neben dem Steuereingang der Schaltung 34 auch mit den Steuereingängen des programmierbaren Verstärkers 12 und der rauscharmen Verstärker 17 und 19 verbunden. Die Verstärkungen der Verstärker 12, 17 und 19 werden von dem Mikroprozessor 41 so eingestellt, dass die Schleifenverstärkung einen optimalen wert annimmt und Instabilitäten vermieden werden.
Der dominante Pol in der Kalibrationsschleife kann durch Kapazitäten realisiert werden oder kann digital in dem Mikroprozessor 41 implementiert sein.
Obgleich in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangsanordnung der Addierer 35 zwischen den rauscharmen Verstärkern 17 und 19 angeordnet ist, kann der Addierer 35 auch vor dem rauscharmen Verstärker 17 oder hinter dem rauscharmen Verstärker 19 angeordnet sein. In entsprechender Weise zu der Anordnung des Addierers 35 kann auch der Punkt, an dem der Detektor 36 die im Empfangspfad 32 vorhandenen Signale abgreift, an einer anderen Stelle vorgesehen sein, als es in 2 dargestellt ist.

Claims

Sende- und Empfangsanordnung (30), insbesondere für den Mobilfunk, mit – einem Frequenzgenerator (8, 9) zur Erzeugung einer Umsetzerfrequenz, – einem Sendepfad (31) zum Aussenden von Signalen mit einer ersten Frequenzumsetzereinrichtung (6) zur Umsetzung der auszusendenden Signale aus einem ersten Frequenzband in ein zweites Frequenzband mittels der Umsetzerfrequenz, – einem Empfangspfad (32) zum Empfangen von Signalen, und – einer Regelungseinrichtung zur Unterdrückung von durch Übersprechen aus dem Sendepfad (31) in den Empfangspfad (32) erzeugten Störsignalen, wobei die Regelungseinrichtung Korrektursignale, die von über den Sendepfad (31) auszusendenden Signalen abgeleitet sind, an einem Einkoppelungspunkt (35) in den Empfangspfad (32) so einkoppelt, dass die Störsignale nach dem Einkoppelungspunkt (35) unterdrückt sind, und eine Detektoreinrichtung (36) zur Detektion der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Störsignale aufweist, wobei die Detektoreinrichtung (36) eine zweite Frequenzumsetzereinrichtung (37) zur Umsetzung der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Signale mittels der Umsetzerfrequenz aufweist.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach Anspruch 1, wobei der zweiten Frequenzumsetzereinrichtung (37) ein Tiefpassfilter (38) nachgeschaltet ist.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Frequenzband das Basisband und die Umsetzerfrequenz die Trägerfrequenz der ausgesendeten Signale sind.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regelungseinrichtung eine Auskoppelungseinrichtung (33) zum Auskoppeln von auszu sendenden Signalen aus dem Sendepfad (31) und eine Einkoppelungseinrichtung (35) zum Einkoppeln der Korrektursignale in den Empfangspfad (32) aufweist.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Frequenzumsetzereinrichtung einen Mischer (6) zum Mischen der auszusendenden Signale mit der Umsetzerfrequenz oder einen Modulator zur Modulation der Umsetzerfrequenz mit den auszusendenden Signalen aufweist, und/oder die zweite Frequenzumsetzereinrichtung einen Mischer (37) zum Mischen der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Signale mit der Umsetzerfrequenz oder einen Demodulator zur Demodulation der in dem Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Signale mit der Umsetzerfrequenz aufweist.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regelungseinrichtung einen Verstärker (34) mit einer einstellbaren Verstärkung und/oder einen Phasenschieber (34) mit einer einstellbaren Phasenverschiebung umfasst, wobei der Verstärker (34) und/oder der Phasenschieber (34) durch die aus dem Sendepfad (31) ausgekoppelten Signale gespeist werden und die von dem Verstärker (34) und/oder dem Phasenschieber (34) erzeugten Korrektursignale an dem Einkoppelungspunkt (35) in den Empfangspfad (32) eingekoppelt werden.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach Anspruch 6, wobei die Verstärkung des Verstärkers (34) und/oder die Phasenverschiebung des Phasenschiebers (34) anhand der von der Detektoreinrichtung (36) detektierten Störsignale einstellbar sind.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Auskoppelungseinrichtung ein Leitungsrichtkoppler (33) umfasst.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Einkoppelungseinrichtung einen Addierer (35) zur Überlagerung der im Empfangspfad (32) vorhandenen Signale mit den Korrektursignalen umfasst.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regelungseinrichtung eine Recheneinrichtung (41) umfasst, welche anhand der von der Detektoreinrichtung (36) detektierten Störsignale die Erzeugung der Korrektursignale steuert, wobei die Recheneinrichtung (41) insbesondere die Verstärkung des Verstärkers (34) und/oder die Phasenverschiebung des Phasenschiebers (34) einstellt.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach einem ade mehre der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Sendepfad (31) mindestens ein Sendeverstärker (12, 14) zur Verstärkung der auszusendenden Signale angeordnet ist, und/oder im Empfangspfad (32) mindestens ein Empfangsverstärker (17, 19) zur Verstärkung der empfangenen Signale angeordnet ist.
Sende- und Empfangsanordnung (30) nach Anspruch 11, wobei die Verstärkung des mindestens einen Sendeverstärkers (12, 14) und/oder die Verstärkung des mindestens einen Empfangsverstärkers (17, 19) einstellbar sind, und die Recheneinrichtung (41) insbesondere die Verstärkung des mindestens einen Sendeverstärkers (12, 14) und/oder die Verstärkung des mindestens einen Empfangsverstärkers (17, 19) einstellt.
Verfahren zur Unterdrückung von übersprechenden Störsignalen in einer Sende- und Empfangsanordnung (30), welche einen Sendepfad (31) zum Aussenden von Signalen und einen Empfangspfad (32) zum Empfangen von Signalen aufweist, mit den Schritten: (a) Erzeugen einer Umsetzerfrequenz, (b) Umsetzen der über den Sendepfad (31) auszusendenden Signale mittels der Umsetzerfrequenz aus einem ersten Frequenzband in ein zweites Frequenzband, (c) Erzeugen von Korrektursignalen, die von über den Sendepfad (31) auszusendenden Signalen abgeleitet werden, (d) Einkoppeln der Korrektursignale an einem Einkoppelungspunkt (35) in den Empfangspfad (32), sodass die Störsignale nach dem Einkoppelungspunkt (35) unterdrückt sind, (e) Detektieren der im Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Störsignale, wobei die im Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Signale mittels der Umsetzerfrequenz umgesetzt werden, (f) Erzeugen von neuen, die detektierten Störsignale berücksichtigenden Korrektursignalen gemäß Schritt (c) und (g) Durchlaufen der Schritte (d) bis (f).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei nach der Frequenzumsetzung der im Empfangspfad (32) nach dem Einkoppelungspunkt (35) vorhandenen Signale eine Tiefpassfilterung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das erste Frequenzband das Basisband und die Umsetzerfrequenz die Trägerfrequenz der ausgesendeten Signale sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Korrektursignale durch eine Verstärkung und/oder eine Phasenverschiebung der über den Sendepfad (31) auszusendenden Signalen erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei zum Erzeugen der Korrektursignale die Verstärkung und/oder die Phasenverschiebung der über den Sendepfad (31) auszusendenden Signalen anhand der detektierten Störsignale eingestellt werden.