DE102007042979B4

DE102007042979B4 - Integrierte Schaltung für Mobilfunk-Sendeempfänger

Info

Publication number: DE102007042979B4
Application number: DE102007042979.9A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Li Puma; Klaus Getta
Original assignee: Intel Deutschland GmbH
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: DE102007042979A1; US8315575B2; US20090075603A1

Abstract

Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) für einen Mobilfunk-Sendeempfänger, umfassend: – eine Basisbandbaugruppe; – eine Hochfrequenzbaugruppe (4) zum Erzeugen eines hochfrequenten Mobilfunksignals in einem Mobilfunk-Frequenzbereich, wobei eine Schnittstelle (21) zwischen der Hochfrequenzbaugruppe (4) und der Basisbandbaugruppe auf einem DigRF-Standard basiert; und – einen Modulator (2) zum Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal, welches in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs ausgestrahlt wird, wobei der Modulator (2) einen PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, im Mobilfunkbetrieb des Mobilfunk-Sendeempfängers phasenmodulierte Mobilfunksignale zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung zur Modulation von Sendedaten fur einen Mobilfunk-Sendeempfanger.
Im Zuge ihrer Weiterentwicklung stellen Mobilfunk-Sendeempfänger eine steigende Anzahl von Funktionalitäten zur Verfügung. So können Mobilfunk-Sendeempfänger Haugruppen umfassen, welche Sendedaten bereitstellen, die für andere Empfänger, welche nicht dem Mobilfunknetz angehören, bestimmt sind. Hierbei ist eine kostengunstige und vereinfachte Implementierung wünschenswert.
Gemäß einem Aspekt umfasst eine integrierte Schaltung in einem Mobilfunk-Sendeempfänger eine Hochfrequenzbaugruppe zum Ausstrahlen eines Mobilfunksignals und einen Modulator zum Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal, welches in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs ausgestrahlt wird.
Die Druckschrift US 2006/0246944 A1 offenbart eine Mobilfunk-Sendeempfänger mit einer Hochfrequenzbaugruppe und einem Modulator zum Konvertieren von Sendedaten in ein außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs liegendes Frequenzband.
Die Druckschrift DE 101 05 057 C2 offenbart einen Modulator mit einem PLL-Frequenzsynthesizer.
Die Druckschrift WO 2000/028 666 A1 offenbart, dass Frequenzsynthesizer in der Mobilfunktechnik zur Erzeugung von Mischsignalen sowie. in Mikrocontrollern zur Erzeugung unterschiedlicher Takte verwendet werden.
Die Druckschrift DE 101 08 636 A1 offenbart einen PLL-Frequenzsynthesizer zur Erzeugung phasenmodulierter Mobilfunksignale.
Die Druckschrift DE 42 91 263 C2 offenbart einen digitalen Frequenzsynthesizer mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, einem Phasendetektor und einer Rückkoppelschleife.
Die Druckschrift EP 801 465 A1 offenbart einen IQ-Vektormodulator in einem Mobilfunksender.
Die Druckschrift US 2006/0223455 A1 offenbart eine Basisband/Hochfrequenz-DigRF-Schnittstelle.
Die Druckschrift US 2007/0100514 A1 offenbart eine mobile Vorrichtung zur Übertragung von Informationsdaten für ein schlüsselfreies Zugangssicherungssystem.
Die Druckschrift US 7 593 695 B2 offenbart einen PLL-Frequenzsynthesizer zur Erzeugung eines in einem Empfangsbetrieb bereitgestellten Signals und eines in einem Sendebetrieb bereitgestellten Signals.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 100 als eine beispielhafte Ausführungsform.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 200 als eine beispielhafte Ausführungsform.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Konvertierung digitaler Audiodaten in ein digitales Stereomultiplexsignal.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Spektrums eines Stereomultiplexsignals.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 500 als eine beispielhafte Ausführungsform.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines analogen PLL-Frequenzsynthesizers 600.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines digitalen PLL-Frequenzsynthesizers 700.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines PLL-Frequenzsynthesizers 800.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines IQ-Vektormodulators 900.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1000 als eine beispielhafte Ausführungsform.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1100 als eine beispielhafte Ausführungsform.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1200 als eine beispielhafte Ausführungsform.
Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ahnliche Komponenten bezeichnen. Zu Zwecken der Anschaulichkeit werden im Folgenden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein besseres Verständnis eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu vermitteln. Für einen Fachmann ist es jedoch selbstverstandlich, dass eine oder mehrere Ausführungsformen auch mit einer kleineren Anzahl dieser spezifischen Details implementiert werden können. Folglich darf die folgende Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne verstanden werden. Falls ein bestimmtes Merkmal explizit lediglich bezüglich einer speziellen Ausführungsform offenbart sein sollte, kann ein solches Merkmal mit einem oder mehreren Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, solange dies technisch möglich und sinnvoll für eine bestimmte Ausfuhrungsform ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 100 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie in einem Mobilfunk-Sendeempfänger vorgesehen sein kann. Die integrierte Schaltung 100 umfasst eine Hochfrequenzbaugruppe 4, die für die Erzeugung von auszusendenden, hochfrequenten Mobilfunksignalen und die Verarbeitung von empfangenen, hochfrequenten Mobilfunksignalen zuständig ist. Hierzu ist die Hochfrequenzbaugruppe 4 mit einem Ausgang 3' des integrierten Schaltkreises gekoppelt, der üblicher Weise mit einer Antenne (nicht dargestellt) des Mobilfunk-Sendeempfangers in Verbindung steht. Die empfangenen bzw. abgestrahlten Mobilfunksignale liegen in einem oder mehreren bestimmten Frequenzbereichen, die typischer Weise durch den oder die Mobilfunkstandards vorgegeben sind, die von der Hochfrequenzbaugruppen unterstützt werden.
Die integrierte Schaltung 100 umfasst ferner einen Modulator 2, der mit einem Eingang 1 der integrierten Schaltung gekoppelt ist. Der Modulator 2 steht entweder mit einem Ausgang 3 der integrierten Schaltung 100 in Verbindung oder ist an die Hochfrequenzbaugruppe 4 gekoppelt oder beides. Diese Moglichkeiten sind in 1 durch die beiden gestrichelten Verbindungen am Ausgang des Modulators 2 veranschaulicht. Der integrierten Schaltung 100 werden über den ersten Eingang 1 Sendedaten eingespeist, die nicht als Mobilfunksignale abgestrahlt werden sollen. Der Modulator 2 konvertiert diese Sendedaten in ein analoges moduliertes Sendesignal und leitet dieses an den Ausgang 3 oder die Hochfrequenzbaugruppe 4 weiter. An dem Ausgang 3 oder dem Ausgang 3' wird das analoge modulierte Sendesignal von der integrierten Schaltung 100 ausgegeben. Dieses Signal, das kein Mobilfunksignal ist, d. h. nicht für einen Mobilfunkempfänger (z. B. eine Basisstation) bestimmt ist, wird in einem Frequenzbereich abgestrahlt, der unterschiedlich zu dem Frequenzbereich der abgestrahlten oder empfangenen Mobilfunksignale ist.
In dem Blockschaltbild der 1 sind der Modulator 2 und die Hochfrequenzbaugruppe 4 durch zwei getrennte Blöcke dargestellt. Der Modulator 2 und die Hochfrequenzbaugruppe 4 mussen jedoch nicht in Form getrennter Einheiten ausgefuhrt sein. Beispielsweise kann der Modulator 2 eine Komponente der Hochfrequenzbaugruppe 4 darstellen, die bei einer Mobilfunk-Sende- oder Empfangstätigkeit aktiv ist und dann eine andere Funktion ausfuhrt als bei der Konvertierung von Sendedaten, die nicht als Mobilfunksignale ausgesendet werden sollen. In anderen Ausführungsformen kann der Modulator 2 ausschließlich Komponenten umfassen, welche nicht zur Hochfrequenzbaugruppe 4 gehoren. In jedem Fall ist der Modulator 2 jedoch in derselben integrierten Schaltung 100 (d. h. auf demselben Substrat) wie die Hochfrequenzbaugruppe 4 ausgebildet.
Das von dem Modulator 2 verarbeitete, nicht für einen Mobilfunkempfänger bestimmte digitale Sendesignal kann beispielsweise ein Audiosignal sein, das über ein Rundfunkband an einen Radioempfänger gesendet wird. In diesem Fall können mittels des Mobilfunksenders Audiodaten an ein in der Nähe befindliches Rundfunkgerät übertragen, von diesem empfangen und uber Lautsprecher präsentiert werden.
Das von dem Modulator 2 verarbeitete, nicht für einen Mobilfunkempfänger bestimmte digitale Sendesignal kann aber auch andere Signalinhalte aufweisen. Z. B. kann es sich um Daten für ein sogenanntes ”remote keyless entry system” handeln, mit welchem Zugangsinformation beispielsweise für das Öffnen von Autotüren oder Türen zu anderen gesicherten Bereichen übertragen werden. Ferner ist auch denkbar, dass es sich bei dem zu übertragenden Signal um Bild- bzw. Videodaten handelt, die an entsprechende Anzeigegeräte (z. B. einen Fernseher) gesendet und dort präsentiert werden.
Die im folgenden anhand der Figuren beschriebenen detaillierten Ausführungsformen werden exemplarisch am Beispiel von Audiosignalen erläutert. Die Ausführungsformen gelten jedoch auch für die Übertragung von Signaldaten anderen Inhalts.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 200 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in einem Mobilfunk-Sendeempfanger integriert sein kann. Die integrierte Schaltung 200 umfasst zwei Schaltungen 200a und 200b, wobei die Schaltung 200a über eine Schnittstelle 1 und einen Datenbus 5 an einen, insbesondere externen, Speicher 6 gekoppelt ist. Die Schaltung 200a umfasst einen Mikroprozessor 7, welcher über Datenbusse 8, 9, 10, 11, 12 mit Komponenten 1, 13, 14, 15, 16, 17, 18 gekoppelt ist. Hierbei ist durch den Datenbus 8 eine Kopplung mit der Schnittstelle 1, durch den Datenbus 9 eine Kopplung mit einem Speicher 13, durch den Datenbus 10 eine Kopplung mit einem Speicher 14, durch den Datenbus 11 eine Kopplung mit einer Hochfrequenzsteuereinheit 15 und durch den Datenbus 12 eine Kopplung mit einer Anzeigeschnittstelle 16, einer Kameraschnittstelle 17 und einer Tastaturschnittsteile 18 implementiert. Der Speicher 14 ist über Datenbusse 19 und 22 mit einem digitalen Signalprozessor 23 und einer Schnittstelle 21 verbunden, welche über einen weiteren Datenbus 20 an die Hochfrequenzsteuereinheit 15 gekoppelt ist. Eine Kopplung zwischen den Schaltungen 200a und 200b ist somit durch die Datenbusse 19 und 20 implementiert.
Die Schnittstelle 21 ist über einen Datenbus 22 an einen FM(Frequency Modulation)-Sender 2, Sendeeinheiten 23, 24 und Empfangseinheiten 25, 26 gekoppelt. Die in der 2 und in den nachfolgenden Figuren verwendeten Beschriftungen TX bzw. RX beziehen sich hierbei auf den Sendemodus (TX) bzw. Empfangsmodus (RX) des Mobilfunk-Sendeempfängers während des Mobilfunkbetriebs. Der FM-Sender 2 ist an einen Ausgang 3 gekoppelt, während die Sendeeinheiten 23, 24 und die Empfangseinheiten 25, 26 an einen Duplexer 27 gekoppelt sind. Des weiteren ist der Ausgang 3 an eine Antenne 28 und der Duplexer 27 an eine Antenne 28' gekoppelt. Die Schaltung 200b umfasst ferner eine Meßschnittstelle 29, eine Zustandsmaschine 30 und eine Systemtakteinheit 31, welche jeweils uber den Datenbus 22 an die anderen Komponenten der Schaltung 200b gekoppelt sind. Die Systemtakteinheit 31 ist an einen externen lokalen Oszillator 32 gekoppelt.
Die Schaltung 200a führt eine Verarbeitung von Signalen im Basisband (Basisbandbaugruppe) und die Schaltung 200b eine Verarbeitung von Signalen zumindest teilweise im Hochfrequenzband (Hochfrequenzbaugruppe) durch. Innerhalb der Basisbandbaugruppe wird durch digitale Signalverarbeitung aus zu übertragenden Daten ein niederfrequentes Basisbandsignal erzeugt und prozessiert. Dieses wird durch Einheiten der Hochfrequenzbaugruppe in eine hochfrequente Lage verschoben.
Die zwei von der integrierten Schaltung 200 umfassten Schaltungen 200a und 200b können in einer anderen Ausführungsform in Form zweier integrierter Schaltungen ausgeführt, d. h. auf physikalisch getrennten Substraten implementiert sein. In diesem Fall ist die Schaltung 200 in Form von zwei Chips (die in der Technik haufig als Basisband-Chip und Hochfrequenz-Chip bezeichnet werden) realisiert.
Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass eine scharfe Trennung zwischen Basisbandbaugruppe und Hochfrequenzbaugruppe in der Mobilfunktechnik nicht einheitlich definiert ist. Folglich wurde in der Beschreibung der Figuren auch keine einheitliche Definition der Basisbandbaugruppe und der Hochfrequenzbaugruppe vorgenommen. Eine Möglichkeit einer Abgrenzung zwischen Basisbandbaugruppe und Hochfrequenzbaugruppe kann beispielsweise durch die Implementierung einer standardisierten Schnittstelle 21 z. B. auf Basis des noch zu erläuternden bekannten DigRF Dual-Mode Baseband/RF IC Interface Standard gegeben sein. Diese Schnittstelle 21 kann sowohl als ”interne” Schnittstelle bei einer einzigen integrierten Schaltung 200 oder im Fall von zwei integrierten Schaltungen 200a, 200b als Schnittstelle zwischen diesen beiden integrierten Schaltungen 200a, 200b vorgesehen sein.
Der Speicher 6 kann in den zugrunde liegenden Mobilfunk-Sendeempfänger integriert sein oder als externer Speicher ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Speicher 6 als Flash-Speicherkarte oder USB(Universal Serial Bus)-Stick ausgeführt sein, welcher über die Schnittstelle 1 und den Datenbus 5 an die integrierte Schaltung 200 gekoppelt werden kann. In dem Speicher 6 können Daten beliebigen Formates gespeichert werden, beispielsweise komprimierte Audiodaten in dem MP3(MPEG (Moving Picture Experts Group)-1 Audio Layer 3)-Format, dem AAC(Advanced Audio Coding)-Format oder einem anderen auf einer bekannten Audiodatenkompression basierenden Dateiformat.
Die Daten konnen über den Datenbus 5 und die Schnittstelle 1 in die Schaltung 200a eingespeist werden. Die Schnittstelle 1 entspricht somit funktional dem Eingang 1 der 1. Die Schnittstelle 1 kann sowohl die Eigenschaften einer Datenschnittstelle, einer Hardwareschnittstelle, als auch einer Softwareschnittstelle aufweisen und gibt die von ihr empfangenen Daten über den Datenbus 8 an den Mikroprozessor oder Mikrokontroller 7 weiter. Bei den Datenbussen der integrierten Schaltung 200 handelt es sich vorzugsweise um bidirektionale Datenbusse.
Der Mikroprozessor 7 prozessiert (beispielsweise dekodiert) die über den Datenbus 8 und von der Schnittstelle 1 empfangenen Daten. Die von dem Mikroprozessor 7 prozessierten Daten konnen schließlich über den Datenbus 9 in dem Speicher 13 abgelegt oder aus demselben ausgelesen werden. Der Speicher 13 kann beispielsweise in Form eines SRAM (Static Random Access Memory) ausgeführt sein.
Neben den über den Datenbus 8 empfangenen Daten kann der Mikroprozessor 7 über den Datenbus 12 weitere Daten empfangen und/oder senden. Beispielsweise können über die Tastaturschnittstelle 18 die von einem Benutzer des Mobilfunk-Sendeempfängers mit Hilfe einer Tastatur eingegebenen Daten empfangen werden. Falls der Mobilfunk-Sendeempfanger eine integrierte Kamera umfasst, konnen über die Kameraschnittstelle 17 weitere Daten, beispielsweise in Form von Bilddateien oder Filmdateien empfangen werden. Ferner können gespeicherte und/oder prozessierte Daten über die Anzeigeschnittstelle 16 an eine Anzeige des Mobilfunk-Sendeempfängers weitergeleitet werden.
Der digitale Signalprozessor 23 dient unter anderem der digitalen Signalverarbeitung innerhalb des Basisbands. Typische Verfahrensschritte dieser Signalverarbeitung sind beispielsweise die Kodierung oder Verschachtelung (Interleaving) der von dem Mobilfunk-Sendeempfänger zu sendenden Daten.
Der Mikroprozessor 7 kann über die Datenbusse 10 und 22 mit dem digitalen Signalprozessor 23 kommunizieren und Daten austauschen, wobei es sich bei besagten Daten vorzugsweise um Nutzdaten handelt. Hierbei kann der zwischengeschaltete Speicher 14 sowohl für eine Speicherung der Daten des Mikroprozessors 7, als auch der Daten des digitalen Signalprozessors 23 verwendet werden. Der Speicher 14 kann beispielsweise in Form eines SRAM ausgefuhrt sein. Durch die Kopplung des Mikroprozessors 7 mit dem digitalen Signalprozessor 23 ist somit eine flexible Aufteilung der Datenprozessierung zwischen diesen beiden Prozessoren möglich.
Der Mikroprozessor 7 empfangt und sendet über den Datenbus 11 Daten an eine Hochfrequenzsteuereinheit 15, wobei es sich bei diesen Daten vorzugsweise um Steuerdaten in digitaler Form handelt.
Der Speicher 19 bzw. die Steuereinheit 20 senden Nutzdaten und Steuerdaten über den Datenbus 19 bzw. 20 an die Schnittstelle 21. Die Implementierung der Schnittstelle 21 kann beispielsweise auf dem bekannten DigRF Dual-Mode Baseband/RF IC Interface Standard basieren, welcher eine physikalische Verbindung zwischen Basisbandbaugruppen und Hochfrequenzbaugruppen in Mobilfunk-Sendeempfängern definiert. Eine DigRF Schnittstelle stellt hierbei logische Kanäle fur Nutzdaten, Steuerdaten sowie Daten zur zeitlichen Steuerung (Timing) der Komponenten der Basisbandbaugruppe und der Hochfrequenzbaugruppe bereit.
In der 2 ist der die Schnittstelle 21 repräsentierende Block der Schaltung 200b zugeordnet, wobei eine solche Zuordnung nicht zwingend ist. im Allgemeinen umfassen sowohl die Basisbandbaugruppe, als auch die Hochfrequenzbaugruppe eine Schnittstelle. Für den Fall einer 2-Chip Lösung der integrierten Schaltung 200 (d. h. die Schaltungen 200a und 200b sind auf getrennten Halbleiterchips bzw. Halbleitersubstraten integriert), würde eine physikalische Verbindung zwischen diesen beiden Chips in Form der Schnittstelle 21 ausgeführt sein.
Über die Messschnittstelle 29 können Daten zur Überwachung bestimmter Einheiten des Mobilfunk-Sendeempfangers empfangen und/oder gesendet werden. Bei diesen Daten kann es sich beispielsweise um Informationen zu den im Mobilfunk-Sendeempfänger vorherrschenden Temperaturen oder verfügbarer Batteriespannungen handeln. Solche Daten können der Messschnittstelle 29 beispielsweise von externen Temperatur- oder Spannungssensoren zur Verfügung gestellt werden.
Die Zustandsmaschine 30 kann in Hardware implementiert sein und aus Logikbausteinen, Gattern, Flip-Flops, usw. aufgebaut sein. Durch die Zustandsmaschine 30 kann beispielsweise die zeitliche Steuerung der Arbeitsschritte der Komponenten der Basisbandbaugruppe und der Hochfrequenzbaugruppe gesteuert werden. Hierzu kann die Zustandsmaschine 30 unter anderem einen Timer umfassen.
Der externe lokale Oszillator 32 erzeugt ein Taktsignal mit einer Referenzfrequenz, welche in der Systemtakteinheit 31 in einen Systemtakt mit gewünschter Frequenz konvertiert werden kann. Der Systemtakt kann beispielsweise als Eingangsfrequenz für (nicht explizit dargestellte) PLL-Frequenzsynthesizer oder zum Takten von Digital-Analog-Wandlern bzw. Analog-Digital-Wandlern verwendet werden. Die Systemtakteinheit 31 kann hierbei auch mehrere PLLs (Phase Locked Loop) umfassen.
Die Sendeeinheiten 23, 24 und Empfangseinheiten 25, 26 sind in dem in der 2 dargestellten Beispiel jeweils für die beiden Mobilfunkstandards UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und GSM(Global System for Mobile Communications)/EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) vorgesehen. Bei dem der 2 zugrunde liegenden Mobilfunk-Sendeempfanger handelt es sich somit um einen UMTS-GSM Multimodus System. Es können jedoch auch andere Mobilfunkstandards oder nur ein einziger Mobilfunkstandard unterstützt werden.
Die Sendeeinheiten 23, 24 und Empfangseinheiten 25, 26 können beliebig ausgeführt sein und sowohl analoge, als auch digitale Standardkomponenten umfassen. Beispielsweise können die Empfangseinheiten 25, 26 einen Empfangssignalpfad mit einem von einer Antenne gespeisten Kanalfilter, einen Abwärtsmischer zum Abwärtsmischen gefilterter Empfangssignale in ein Zwischenband oder in das Basisband, einen Analog-Digital-Wandler zum Wandeln des analogen Empfangssignals in ein digitales Signal und einen oder mehrere Filter zum Filtern der Empfangssignale umfassen. Die Sendeeinheiten 23, 24 können einen Sendesignalpfad mit einem oder mehreren digitalen Filter zum Filtern der Sendesignale, einen Digital-Analog-Wandler zum Wandeln des digitalen Sendesignals in ein analoges Signal, einen Aufwartsmischer, zum Verschieben des analogen Sendesignals in das Hochfrequenzband, einen Kanalfilter zum Filtern des Hochfrequenzsignals und einen Leistungsverstärker zur Ausgabe des verstärkten Signals an eine Sendeantenne umfassen.
Der an die Sendeeinheiten 23, 24 und die Empfangseinheiten 25, 26 gekoppelte Duplexer 27 entscheidet, welche Sende- und/oder Empfangsbänder während des UMTS-Betriebs bzw. GSM-Betriebs selektiert bzw. gefiltert werden. Die Selektion bzw. Filterung kann beispielsweise durch frequenzselektive Filter erfolgen.
Der FM-Sender 2 kann über die verschiedenen Datenbusse der integrierten Schaltung 200 digitale Audiodaten von dem Mikroprozessor 7 erhalten. Da der FM-Sender 2 die digitalen Audiodaten in analoge frequenzmodulierte Audiosignale konvertiert, entspricht er dem Modulator 2 aus der 1. Die analogen frequenzmodulierten Signale werden über den Ausgang 3 an die Antenne 28 weitergegeben und von dieser gesendet. Der FM-Sender 2 kann auf unterschiedliche Arten ausgefuhrt sein und kann Komponenten der Hochfrequenzbaugruppe, d. h. beispielsweise der Sendeeinheiten 23, 24 oder der Empfangseinheiten 25, 26 umfassen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Sendeeinheiten 23, 24 oder die Empfangseinheiten 25, 26 und der FM-Sender 2 vollständig getrennte Einheiten sind, d. h. keine gemeinsamen Funktionselemente aufweisen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Konvertierung digitaler Audiodaten in ein digitales Stereomultiplexsignal. Der Signalverarbeitungspfad der Konvertierung ist in drei Signalverarbeitungspfade I, II und III unterteilt, wobei der jeweils untere Signalverarbeitungspfad eine ausführlichere Darstellung des jeweils darüberliegenden Signalverarbeitungspfades darstellt. Die in dem Signalverarbeitungspfad I dargestellten Komponenten entsprechen den mit gleichen Bezugszeichen bezeichneten Komponenten der 2. Die in der folgenden Beschreibung der 3 angegebenen konkreten numerischen Frequenzwerte sind beispielhafte Angaben.
In dem Signalverarbeitungspfad I werden zunächst Audiodaten in Form komprimierter Audiodateien eines beliebigen Formats aus dem Speicher 6 ausgelesen und über den Datenbus 10 an den Mikroprozessor 7 weitergegeben. Der Mikroprozessor 7 konvertiert die empfangenen Audiodaten in ein digitales Stereomultiplexsignal, wobei der genaue Ablauf der Konvertierung durch die Signalverarbeitungspfade II und III dargestellt ist. Über die Datenbusse 10, 22 und den Speicher 14 kann eine Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor 7 und dem digitalen Signalprozessor 23 erfolgen. Das digitale Stereomultiplexsignal wird der Schnittstelle 21 über den Datenbus 19 eingespeist und über den Datenbus 22 an den FM-Sender 2 weitergeleitet. In dem FM-Sender 2 wird das digitale Stereomultiplexsignal in analoge frequenzmodulierte Audiosignale konvertiert, die über die Antenne 28 gesendet werden.
Der Signalverarbeitungspfad II zeigt eine ausführlichere Darstellung der in dem Mikroprozessor 7 durchgeführten Konvertierung der Audiodaten. In einem Dekodierer 33 werden die uber den Datenbus 10 empfangenen komprimierten Audiodaten dekomprimiert bzw. dekodiert. Die Dekompression bzw. Dekodierung erfolgt hierbei mit der verwendeten Datenkompression zugrunde liegenden Algorithmen. Die Funktionsweise der integrierten Schaltung hangt allerdings nicht von dem verwendeten Kompressionsformat ab. Der Dekodierer 33 gibt einen linken Audiosignalkanal L(t) und einen rechten Audiosignalkanal R(t) aus, welche in den Stereomultiplexer 34 eingespeist werden. Am Ausgang des Stereomultiplexers 34 wird das digitale Stereomultiplexsignal an die Datenbusse 10, 19 ausgegeben.
Der Signalverarbeitungspfad III zeigt eine ausführlichere Darstellung der in dem Stereomultiplexer 34 durchgeführten Datenprozessierung. Der linke Audiosignalkanal L(t) und der rechte Audiosignalkanal R(t) werden zunächst in zwei unterschiedlichen Signalpfaden verarbeitet und anschließend zu einem Stereomultiplexsignal M(t) zusammengefasst. In dem oberen Signalpfad wird der rechte Audiosignalkanal R(t) mittels eines Subtrahierers 35 von dem linken Audiosignalkanal L(t) subtrahiert und ein entstandenes Differenzsignal L(t) – R(t) an einen Modulator 36 weitergeleitet. In dem Modulator 36 wird das Differenzsignal L(t) – R(t) auf einen unterdruckten Träger cos(2ω_pt) mit einer Frequenz von beispielsweise 38 kHz amplitudenmoduliert, wobei ein unterdrückter Zweiseitenbandträger (double-sideband suppressed carrier (DSBSC) signal) [L(t) – R(t)]·cos(2ω_pt) in einem Frequenzbereich von beispielsweise 23 kHz bis beispielsweise 53 kHz erzeugt wird. Das DSBSC-Signal [F(t) – R(t)]·cos(2ω_pt) wird an einen Summierer 38 weitergegeben.
Der unterdruckte Träger cos(2ω_pt) kann auf unterschiedliche Weisen generiert werden, wobei in der 3 eine Generierung mittels einer Nachschlagetabelle 37 (Look-Up Table (LUT)) angedeutet ist. Alternativ hierzu kann der unterdrückte Träger cos(2ω_pt) beispielsweise durch in Hardware implementierte Komponenten erzeugt werden. Mit Hilfe der Nachschlagetabelle 37 konnen Trägersignale cosφ unterschiedlicher Frequenzen erzeugt werden. Exemplarisch ist in der 3 durch die zwei Eingabewerte φ₁ und φ₂ ein Pilotträger cos(ω_pt) mit einer Frequenz von 19 kHZ sowie der unterdrückte Träger cos(2ω_pt) mit einer Frequenz von 38 kHZ angedeutet.
In der Nachschlagetabelle 37 können die benötigten Funktionswerte des Pilotträgers cos(ω_pt) gespeichert werden. Der für die Nachschlagetabelle 37 benötigte Speicherplatz kann hierbei aufgrund der Periodizität der Kosinusfunktion derart reduziert werden, indem dort lediglich ein Viertel der Kosinusfunktion gespeichert wird. Der unterdrückte Träger cos(2ω_pt) mit doppelter Frequenz kann dadurch berechnet werden, indem das Argument des binär gespeicherten Kosinuswertes um ein Bit verschoben wird.
Neben dem unterdrückten Träger cos(2ω_pt), welcher fur die Signalverarbeitung im oberen Signalpfad benötigt wird, gibt die Nachschlagetabelle 37 zusätzlich den Pilotträger cos(ω_pt) an den Summierer 38 weiter. Der Pilotträger cos(ω_pt) wird in dem beschriebenen Beispiel bei einer Frequenz von 19 kHZ, d. h. der Hälfte der Frequenz des unterdruckten Trägers cos(2ω_pt) und ferner mit einer präzise vorgegebenen Phasenbeziehung generiert.
In dem unteren Signalpfad wird der rechte Audiosignalkanal R(t) und der linke Audiosignalkanal L(t) durch den Summierer 39 zu einem Summensignal L(t) + R(t) addiert, welches an den Summierer 38 weitergegeben wird. Das Summensignal L(t) + R(t) ist ein Basisband-Audiosignal in einem Frequenzbereich von beispielsweise 30 Hz bis 15 kHz. Durch den Summierer 38 werden das DSBSC-Signal [L(t) – R(t)]·cos(2ω_pt), der Pilotträger cos(ω_pt) und das Summensignal L(t) + R(t) zu dem Stereomultiplexsignal M(t) addiert, welches über die Datenbusse 10 und 19 weitergeleitet wird (vgl. Signalpfad I).
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Spektrums eines gemäß der 3 erzeugten Stereomultiplexsignals M(t). Bei dem dargestellten Spektrum ist eine einheitenlose Signalstärke bzw. Signalamplitude gegen die Frequenz in der Einheit kHz aufgetragen. Das Diagramm zeigt auf der linken Seite das Summensignal L(t) + R(t), welches in einem Frequenzbereich von beispielsweise 30 Hz bis 15 kHz liegt. Bei einem Frequenzwert von 19 kHZ ist der Pilottrager in Form eines scharfen Spikes dargestellt. Das auf der rechten Seite dargestellte DSBSC-Signal [L(t) – R(t)·cos(2ω_pt) umfasst zwei bei der Zweiseitenbandmodulation entstandenen Seitenbänder. Die zwei Seitenbänder sind symmetrisch um die Trägerfrequenz des unterdrückten Trägers cos(2ω_pt) von 38 kHz angeordnet.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 500 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in einem Mobilfunk-Sendeempfanger integriert sein kann. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Komponenten sind mit den dort verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet. Die 5 ist im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren zu lesen, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit Komponenten aus anderen Figuren der Anmeldung nicht explizit dargestellt sein müssen.
Die integrierte Schaltung 500 ist an externe lokale Oszillatoren 32, 32' gekoppelt, welche einen ersten Systemtakt f_sysclk und einen zweiten Systemtakt f_sleep erzeugen. Der zweite Systemtakt f_sleep („sleep clock”) kann beispielsweise Funktionen des Mobilfunk-Sendeempfängers unterstützen, welche auch in einem ausgeschalteten Zustand des Mobilfunk-Sendeempfängers verfügbar sein sollen. Über eine Schnittstelle 21 und einen Datenbus 19 ist die integrierte Schaltung 500 mit einem Mikroprozessor 7 verbunden. An die Schnittstelle 21 ist ein FIFO(First-In First-Out)-Puffer 40 gekoppelt, welcher uber einen Datenbus 41 mit einer Steuereinheit 42 verbunden ist.
In dem untersten Signalpfad ist der FIFO-Puffer 40 über eine Leitung mit einem Summierer 43 eines PLL-Frequenzsynthesizers 2 verbunden. Der PLL-Frequenzsynthesizer 2 umfasst einen Sigma-Delta-Modulator 44, eine Schaltungskomponente 45, einen spannungsgesteuerten Oszillator 46 und einen Frequenzteiler 47. Der Schaltungskomponente 45 wird der erste Systemtakt f_sysclk und dem Summierer 43 ein Kanalwort FM-CHW eingespeist. Der PLL-Frequenzsynthesizer 2 gibt an seinem Ausgang je nach Betriebsmodus ein Taktsignal f_clk oder ein frequenzmoduiertes analoges Audio-Sendesignal aus. Die funktionalen Beziehungen zwischen den einzelnen Komponenten des PLL-Frequenzsynthesizers 2 sowie dessen Funktionsweise werden spater im Rahmen der 6 bis 8 erläutert. Der Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 2 ist mit einem Verstärker 48 verbunden, welcher an einen Ausgang 3 der integrierten Schaltung 500 gekoppelt ist.
Der Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 2 ist ferner mit einem ersten Eingang eines Multiplexers 49 verbunden, in dessen zweiten Eingang der erste Systemtakt f_sysclk eingespeist wird.
Der Ausgang des Multiplexers 49 wird Takteingängen von Digital-Analog-Wandlern 50, 51, 52, 53 zugeleitet, welche in Signalpfade für das Senden (UMTS I, II-Band, UMTS V, VI-Band, GSM/EDGE Low-Band, GSM/EDGE High-Band) und Empfangen von Mobilfunkdaten (GSM/EDGE, UMTS) während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers geschaltet sind. Die Digital-Analog-Wandler 50, 51, 52, 53 stellen die Schnittstelle zwischen einer analogen und digitalen Datenprozessierung innerhalb dieser Signalpfade dar.
Den Digital-Analog-Wandlern 52, 53 der Sendepfade sind jeweils einer der Tiefpassfilter 54, 55 mit einstellbarer Filtercharakteristik nachgeschaltet, deren Ausgänge an Modulatoren der Signalpfade gekoppelt sind. Die Modulatoren umfassen Mischer 56, 57, 58, 59, 60, 61, zwei (nicht dargestellte) Summierer und Frequenzteiler 62, 63, 64, 65, wobei den Modulatoren jeweils einer der Verstärker 66, 67, 68, 69 nachgeschaltet sind. Die Ausgänge der Verstarker 66, 67, 68, 69 sind mit Ausgängen der integrierten Schaltung 500 verbunden, welche an (nicht dargestellte) Antennen gekoppelt sind. Uber ihre Eingänge wird jedem der Frequenzteiler 62, 63 bzw. 64, 65 eines der Trägersignale 3GTX bzw. 2GTRX zugefuhrt. Die Bezeichnung 3GTX bezeichnet hierbei den 3^rd Generation(3G)-Standard UMTS sowie den Sendemodus (TX), während die Bezeichnung 2GTRX den 2^nd Generation(2G)-Standard GSM sowie den Sende(TX)- und Empfangs(RX)-Modus bezeichnet.
Den Digital-Analog-Wandlern 50, 51 der Empfangspfade sind jeweils einer der Tiefpassfilter 70, 71 mit einstellbarer Filtercharakteristik vorgeschaltet, deren Eingänge an Demodulatoren der einzelnen Signalpfade gekoppelt sind. Die Demodulatoren umfassen Mischer 72, 73, 74, 75 und Frequenzteiler 76, 77, denen jeweils die Verstarker 78, 79 und 80, 81, 82 vorgeschaltet sind. Die Eingange der Verstarker 78, 79, 80, 81, 82 sind mit Eingängen der integrierten Schaltung 500 verbunden, welche an (nicht dargestellte) Antennen gekoppelt sind. Über ihre Eingänge wird jedem der Frequenzteiler 76, 77 eines der Tragersignale 2GTRX und 3GRX zugeführt. Die Bezeichnung 3GRX bezeichnet hierbei den 3^rd Generation(3G)-Standard UMTS sowie den Empfangsmodus (RX). Die Ausgänge der Digital-Analog-Wandler 50, 51 sind mit einer Basisbandeinheit 83 verbunden, in welcher digitale Empfangssignale im Basisband prozessiert werden. Die Basisbandeinheit 83 kann in nicht dargestellter Weise mit der Schnittstelle 21 in Verbindung stehen.
Die integrierte Schaltung 500 umfasst ferner einen PLL-Frequenzsynthesizer 84, welcher für die Erzeugung eines Mischsignals für den UMTS-Empfang vorgesehen ist. Der PLL-Frequenzsynthesizer 84 umfasst einen Sigma-Delta-Modulator 85, eine Schaltungskomponente 86 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 87. Der Schaltungskomponente 86 wird der erste Systemtakt f_sysclk und dem Sigma-Delta-Modulator 85 ein Kanalwort CHW eingespeist. Der PLL-Frequenzsynthesizer 84 gibt an seinem Ausgang ein Signal 3GRX aus, welches dem Frequenzteiler 77 im UMTS-Empfangssignalpfad als Mischsignal zugeführt wird.
Die integrierte Schaltung 500 umfasst ferner einen PLL-Frequenzsynthesizer 88, welcher zwei Funktionen hat, nämlich die Erzeugung eines Mischsignals für den UMTS-Sendebetrieb und die Erzeugung eines Mischsignals fur den GSM-Sende- und Empfangsbetrieb. Der PLL-Frequenzsynthesizer 88 weist einen Summierer 89, einen Sigma-Delta-Modulator 90, eine Schaltungskomponente 91 und einen spannungsgesteuerten Oszillator 92 auf. Der Schaltungskomponente 91 wird der erste Systemtakt f_sysclk und dem Summierer 89 ein Kanalwort CHW sowie ein weiteres Signal aus dem Ausgang eines Multiplexers 93 eingespeist. Der PLL-Frequenzsynthesizer 88 gibt an seinem Ausgang zwei Mischsignale 2GTRX und 3GTX aus, welche den Frequenzteilern 62, 65, 76 zugeführt werden.
Dem FIFO-Puffer 40 ist eine Basisbandeinheit 94 nachgeschaltet, welche digitale Sendesignale im Basisband prozessiert. Die Basisbandeinheit 94 ist über drei Leitungen mit dem FIFO-Puffer 40 verbunden über welche die digitalen Sendesignale in drei Signalpfade der Einheit eingespeist werden. In dem untersten Signalpfad wird eine Prozessierung der Daten auf Basis des GSM-Standards vorgenommen. Hierbei ist ein GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying)-Modulator 95 in den Signalpfad geschaltet, welcher an den Multiplexer 93 gekoppelt ist.
In dem mittleren Signalpfad wird eine Prozessierung der Daten auf Basis des GSM/EDGE-Standards durchgeführt. In den Signalpfad sind zunächst ein 8-PSK(Phase Shift Keying)-Modulator 96 und eine CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)-Einheit 97 geschaltet. Ein erster Ausgang der CORDIC-Einheit 97 ist mit einem an den Multiplexer 93 gekoppelten Hochpassfilter 98 verbunden, während ein zweiter Ausgang der CORDIC-Einheit 97 an eine Verzögerungsabgleicheinheit 99 (Delay Adjustment (DA)) gekoppelt ist. Der Verzögerungsabgleicheinheit 99 ist eine Korrektureinheit 101 zur Amplituden- und Frequenzkorrektur (ACOR, OCOR) und eine Interpolations-/Rauschformungseinheit 102 zur Interpolation (IP) und Rauschformung (Noiseshaping (NS)) nachgeschaltet. Der Ausgang der Interpolations-/Rauschformungseinheit 102 ist an einen Eingang eines Multiplexers 103 gekoppelt.
Der oberste Signalpfad umfasst eine Datenprozessierung auf Basis des UMTS-Standards. In den Signalpfad sind ein RRC(Root Raised Cosine)-Filter 104, ein Datenratenkonverter 105 zur Datenratenkonversion (Sample Rate Converter (SRC)) und zum Zeitabgleich (Time Adjustment (TA)), eine Korrektureinheit 106 zur Amplitudenkorrektur und Frequenzkorrektur (ACOR, OCOR) und eine Interpolations-/Rauschformungseinheit 107 zur Interpolation (IP), Rauschformung (Noiseshaping (NS)) und Erzeugung einer I(Inphase)- und Q(Quadratur)-Komponente geschaltet. Ein erster Ausgang der Interpolations-/Rauschformungseinheit 107 ist mit einem Eingang des Multiplexers 103 verbunden, während ein zweiter Ausgang mit dem Eingang des Digital-Analog-Wandlers 53 verbunden ist. Der Ausgang des Multiplexers 103 ist an den Digital-Analog-Wandler 52 gekoppelt.
Es ist anzumerken, dass die integrierte Schaltung 500 auf vielfältige Weise modifiziert werden kann. Beispielsweise kann die relative Anordnung, die Wechselwirkung und die Kommunikation unter den Komponenten abgeändert werden. Es ist ferner anzumerken, dass eine fehlende oder nicht explizit dargestellte direkte Kopplung zwischen Komponenten der Schaltung 500 nicht zwangsläufig bedeutet, dass kein Datenaustausch zwischen diesen Komponenten erfolgen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine explizite Darstellung einiger dem Fachmann selbstverständlich erscheinender Kopplungen zwischen bestimmten Komponenten verzichtet. Beispielsweise kann die Basisbandeinheit 83 digitale und im Basisband prozessierte Empfangsdaten an die Schnittstelle 21 weitergeben, damit diese Daten einem digitalen Signalprozessor 23 im Sinne der 2 fur eine weitere Prozessierung zur Verfügung gestellt werden.
Die integrierten Schaltung 500 weist die Funktionalitäten eines UMTS-GSM/EDGE Multimodus Sende-Empfängers auf, d. h. durch die integrierte Schaltung 500 können je nach gewähltem Übertragungsstandard Signalverarbeitungen von Empfangssignalen und Sendesignalen im Hochfrequenzband und im Basisband gemäß dem UMTS-Standard und dem GSM/EDGE-Standard durchgeführt werden. Während einer Mobilfunkübertragung werden Sendedaten an der Schnittstelle 21 in die integrierte Schaltung 500 eingespeist und über den FIFO-Puffer 40 an die Basisbandeinheit 94 weitergeleitet. Das Einlesen und Auslesen von Daten in und aus dem FIFO-Puffer 40 wird durch die Steuereinheit 42 gesteuert. Die Sendedaten werden anschließend abhängig von dem gewählten Übertragungsstandard in einem der drei oberen an den FIFO-Speicher 40 gekoppelten Signalpfade prozessiert und durchlaufen die in den jeweiligen Signalpfad angeordneten Komponenten.
Im Falle eines auf dem UMTS-Standard basierenden Sendemodus des Mobilfunk-Sendeempfängers durchlaufen Sendedaten den oberen Signalpfad mit dem Komponenten 103, 104, 105, 106, 107. Der RRC-Filter 104 führt zunachst eine Pulsformung des Datensignals durch, um Intersymbolinterferenzen zu minimieren. Anschließend wird durch den Datenratenkonverter 105 eine Anpassung der Datenrate und ein Zeitabgleich durchgeführt. Das Signal durchläuft dann die Korrektureinheit 106, in welcher durch eine Amplituden- und Offsetkorrektur eine Anpassung der Signalleistung vorgenommen wird. Durch die Interpolations-/Rauschformungseinheit 107 wird anschließend eine Interpolation und Rauschformung der Sendedaten durchgeführt. Hierbei kann durch besagte Rauschformung das Rauschen des Signals beispielsweise in einen bestimmten Frequenzbereich verschoben werden, um durch einen (nicht dargestellten) nachgeschalteten Filter gefiltert zu werden.
Am Ausgang der Interpolations-/Rauschformungseinheit 107 werden eine I(Inphase)- und Q(Quadratur)-Komponente des Sendesignals ausgegeben, welche an die Digital-Analog-Wandler 52, 53 weitergegeben werden, um von denselben in analoge Signale gewandelt zu werden. Hierbei leitet der Multiplexer 103 eine von der Interpolations-/Rauschformungseinheit 107 ausgegebene Signalkomponenten nur für den Fall des UMTS-Betriebsmodus an den Digital-Analog-Wandler 52 weiter. Durch die Tiefpassfilter 54 und 55 werden Signalanteile der Signalkomponenten mit hohen Frequenzen abgeschwacht. Die I- und Q-Komponenten werden anschließend durch den Vektormodulator 56, 57, 62 und den Vektormodulator 58, 59, 63 auf die durch den PLL-Frequenzsynthesizer 88 bereitgestellte Trägerfrequenz 3GTX hochgemischt. Durch entsprechende Teilungsfaktoren der Frequenzteiler 62, 63 werden die Komponenten des Datensignals in die Frequenzbereiche der UMTS-Bänder I, II-Band und UMTS V, VI-Band gemischt. Nach dem Hochmischen werden die hochgemischten I- und Q-Komponenten durch (nicht dargestellte) Summierer summiert und durch einen der Verstärker 66, 67 auf die gewünschte Signalstärke geregelt. Die analogen hochfrequenten Sendesignale werden anschließend über (nicht dargestellte) Antennen gesendet.
Im Falle eines auf dem GSM/EDGE-Standard basierenden Sendemodus des Mobilfunk-Sendeempfängers durchlaufen Sendedaten den mittleren Signalpfad mit dem Komponenten 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103. Zunächst werden die Sendedaten durch den 8-PSK-Modulator 96 nach dem bekannten 8-PSK Verfahren phasenmoduliert, wobei ein Symbol des phasenmodulierten Signals drei Bits darstellt. An den zwei Ausgängen des 8-PSK-Modulators 96 werden zwei Komponenten ausgegeben, welche durch die CORDIC-Einheit 97 frequenz- und phasenkorrigiert werden. An den Ausgingen der CORDIC-Einheit 97 werden analog zum 8-PSK-Modulators 96 ebenfalls zwei Komponenten des Sendesignals ausgegeben.
Die erste Signalkomponente wird durch die Verzögerungsabgleicheinheit 99 einem Verzögerungsabgleich unterzogen und anschließend wird in Analogie zum oben beschriebene UMTS-Sendemodus durch die der Verzögerungsabgleicheinheit 99 nachgeschalteten Einheiten 101, 102, 103, 52, 54, 61, 65, 69 eine Prozessierung der ersten Signalkomponente durchgeführt. Hierbei leitet der Multiplexer 103 die von der Interpolations-/Rauschformungseinheit 102 ausgegebene Signalkomponente nur fur den Fall eines GSM/EDGE-Betriebsmodus an den Digital-Analog-Wandler 52 weiter. Die analogen hochfrequenten Sendesignale werden an dem Ausgang GSM/EDGE High-Band durch eine (nicht dargestellte) Antenne gesendet.
Die zweite von der CORDIC-Einheit 97 ausgegebene Signalkomponente durchläuft den Hochpassfilter 98, durch welchen Signalanteile mit niedrigen Frequenzen abgeschwächt werden. Die gefilterten Daten werden von dem Multiplexer 93 nur für den Fall eines GSM/EDGE-Betriebsmodus an den PLL-Frequenzsynthesizer 88 weitergeleitet.
Im Falle eines auf dem GSM-Standard basierenden Sendemodus des Mobilfunk-Sendeempfangers durchlaufen Sendedaten den unteren Signalpfad mit der Komponente 95. Hierbei werden die Sendedaten durch den GMSK-Modulator 95 nach dem bekannten GMSK-Verfahren phasenmoduliert. Der Multiplexer 93 leitet die von dem GMSK-Modulator 95 ausgegebene Signalkomponente nur fur den Fall eines GSM-Betriebsmodus an den PLL-Frequenzsynthesizer 88 weiter.
Im Falle eines auf dem UMTS-Standard basierenden Empfangsmodus des Mobilfunk-Sendeempfängers werden Empfangsdaten auf eine dem oben beschriebenen UMTS-Sendemodus inverse Weise prozessiert. Die Empfangsdaten werden durch (nicht dargestellte) Antennen empfangen und an die Verstärker 80, 81, 82 weitergeleitet. Anschließend werden die Empfangssignale durch einen (nicht dargestellten) Summierer zu einem Signal zusammengefaßt und durch den Vektordemodulator 74, 75, 77 in ein Zwischenband oder in das Basisband heruntergemischt. Zu diesem Zweck stellt der Frequenzteiler 77 entsprechende Teilungsfaktoren und der PLL-Frequenzsynthesizer 88 die Trägerfrequenz 3GRX bereit. Die von dem Vektordemodulator 74, 75, 77 ausgegebenen Signalkomponenten werden durch die Tiefpassfilter 70, 71 gefiltert und durch die Digital-Analog-Wandler 50, 51 in digitale Signale gewandelt. Anschließend erfolgt eine Prozessierung der digitalen Basisbandsignale durch die Basisbandeinheit 83 auf eine dem oben beschriebenen UMTS-Sendemodus inverse Weise. Die durch die Basisbandeinheit 83 prozessierten Basisbandsignale werden über eine (nicht dargestellte) Leitung an den FIFO-Puffer 40 weitergeleitet.
Im Falle eines auf dem GSM/EDGE-Standard basierenden Empfangsmodus des Mobilfunk-Sendeempfangers werden Empfangsdaten auf eine dem oben beschriebenen GSM/EDGE-Sendemodus inverse Weise prozessiert. Die Empfangsdaten werden durch (nicht dargestellte) Antennen empfangen und an die Verstärker 78, 79 weitergeleitet. Anschließend werden die Empfangssignale durch einen (nicht dargestellten) Summierer zu einem Signal zusammengefaßt und durch den Vektordemodulator 72, 73, 76 in ein Zwischenband oder in das Basisband heruntergemischt. Zu diesem Zweck stellt der Frequenzteiler 76 entsprechende Teilungsfaktoren und der PLL-Frequenzsynthesizer 88 die Trägerfrequenz 2GTRX bereit. Die von dem Vektordemodulator 72, 73, 76 ausgegebenen Signalkomponenten werden durch die Tiefpassfilter 70, 71 gefiltert und durch die Digital-Analog-Wandler 50, 51 in digitale Signale gewandelt. Anschließend erfolgt eine Prozessierung der von den Digital-Analog-Wandlern 50, 51 ausgegebenen digitalen Basisbandsignale durch die Basisbandeinheit 83 auf eine dem oben beschriebenen GSM/EDGE-Sendemodus inverse Weise. Die durch die Basisbandeinheit 83 prozessierten Basisbandsignale werden über eine (nicht dargestellte) Leitung an den FIFO-Puffer 40 weitergeleitet.
Im Falle eines auf dem UMTS-Standard basierenden Mobilfunkbetriebs stellen die PLL-Frequenzsynthesizer 84, 88 die Trägerfrequenzen 3GRX, 3GTX bereit. Eine detaillierte Beschreibung der prinzipiellen Funktionsweise der PLL-Frequenzsynthesizer 84, 88 erfolgt durch die Beschreibung der 6, 7, 8. Die PLL-Frequenzsynthesizer 84, 88 unterscheiden sich dadurch, dass der PLL-Frequenzsynthesizer 88 neben dem Kanalwort CHW zusätzlich zu modulierende Daten erhalten kann (im Falle des GSM/EDGE-Sendemodus), d. h. das ausgegebene Signal 3GTX sowohl auf dem Kanalwort CHW, als auch auf den aufmodulierten Daten basieren kann. Im Gegensatz hierzu, gibt der PLL-Frequenzsynthesizer 84 ein lediglich auf dem Kanalwort CHW basierendes Mischsignal 3GRX aus.
Während des Mobilfunkbetriebs im Rahmen des UMTS-Standards stellt der PLL-Frequenzsynthesizer 2 das Taktsignal f_clk für das Takten der Digital-Analog-Wandler 50, 51, 52, 54 bereit. Im Gegensatz hierzu wird im Falle eines Mobilfunkbetriebs im Rahmen des GSM/EDGE-Standards der von dem lokalen Oszillator 32 erzeugte erste Systemtakt f_sysclk für das Takten der Digital-Analog-Wandler 50, 51, 52, 54 verwendet. Das den Digital-Analog-Wandlern 50, 51, 52, 54 zugefuhrte Taktsignal wird je nach Übertragungsstandard durch den Multiplexer 49 selektiert. Der PLL-Frequenzsynthesizer 2 kann beispielsweise durch einen integrierten Ringoszillator einer Frequenz von beispielsweise 312 MHz ausgeführt sein. Eine detaillierte Beschreibung der prinzipiellen Funktionsweise des PLL-Frequenzsynthesizers 2 erfolgt durch die Beschreibung der 6, 7, 8.
Aufgrund des im Rahmen einer GSM/EDGE-Datenubertragung verwendeten TDMA(Time Division Multiple Access)-Verfahrens, kommt es bei besagtem Übertragungsstandard zu keinem gleichzeitigen Senden und Empfangen von Daten. Für den Fall eines auf dem GSM/EDGE-Standard basierenden Mobilfunkbetriebs kann die benötigte Tragerfrequenz 2GTRX somit durch einen einzelnen PLL-Frequenzsynthesizer 88 bereitgestellt werden. Folglich kann der PLL-Frequenzsynthesizer 84 während des GSM/EDGE-Mobilfunkbetriebs ausgeschaltet werden.
Sollen durch die integrierte Schaltung 500 analoge frequenzmodulierte Audiodaten erzeugt werden, werden uber den Datenbus 19 digitale Audiodaten entgegengenommen und an den PLL-Frequenzsynthesizer 2 weitergegeben. Durch den PLL-Frequenzsynthesizer 2 werden die digitalen Audiodaten in analoge frequenzmodulierte Audiosignale konvertiert, wobei die prinzipielle Funktionsweise der Frequenzmodulation des PLL-Frequenzsynthesizers 2 durch die Beschreibung der 6, 7, 8 gegeben ist. Die von dem PLL-Frequenzsynthesizer 2 erzeugten analogen frequenzmodulierten Signale basieren hierbei auf den dem Summierer 43 eingespeisten digitalen Audiodaten und einem Kanalwort FM-CHW, durch welches der Frequenzbereich der Frequenzmodulation festgelegt wird. Der PLL-Frequenzsynthesizer 2 wird also sowohl als Komponente der Hochfrequenzbaugruppe im Rahmen einer Mobilfunkübertragung als auch fur ein Konvertieren der digitalen Audiodaten verwendet.
Anschließend leitet der PLL-Frequenzsynthesizer 2 die analogen frequenzmodulierten Audiosignale an den Verstarker 48 weiter, welcher die Leistung der Audiosignale regelt. Ein beispielhafter Leistungswert für von dem Mobilfunk-Sendeempfänger gesendete analoge frequenzmodulierte Audiosignale liegt beispielsweise bei 50 nW bzw. –43 dBm. Die analogen frequenzmodulierten Audiosignale werden schließlich über eine (nicht dargestellte) Antenne gesendet, wobei es sich bei besagter Antenne insbesondere um eine UKW-Antenne bzw. eine VHF-Band II Antenne handelt, die beispielsweise für eine Frequenz im Bereich von 100 MHz ausgelegt ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass die analogen frequenzmodulierten Audiosignale alternativ über eine der während des Mobilfunkbetriebs verwendeten Mobilfunkantennen des Mobilfunk-Sendeempfangers gesendet werden können. Hierzu muss der Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 2 an einen der Verstärker 66, 67, 68, 69 gekoppelt werden. Eine solche Mobilfunkantenne kann beispielsweise für eine Frequenz im Bereich von 900 MHz ausgelegt sein.
Der Frequenzbereich elektromagnetischer Wellen von etwa 30 Mhz bis etwa 300 MHz ist unter dem Namen UKW (Ultrakurzwelle) bzw. VHF (Very High Frequency) bekannt. Hierbei bezeichnet das Frequenzband von etwa 88 MHz bis etwa 108 MHz das VHF-Band II, welches für den UKW-Hörfunk verwendet wird. Der Frequenzbereich der analogen frequenzmodulierten Audiodaten liegt vorzugsweise innerhalb des VHF-Bands II. Für diesen Fall und der oben beschriebenen Ausfuhrungsform des PLL-Frequenzsynthesizers 2 durch einen Ringoszillator mit einer Frequenz von beispielsweise 312 MHz, muss das von dem spannungsgesteuerten Oszillator 46 ausgegebene Signal mittels des Frequenzteilers 47 durch den Faktor drei geteilt werden, um mit einer Frequenz von 104 MHz im gewünschten VHF-Band II zu liegen.
In der integrierten Schaltung 500 sind die Hochfrequenzbaugruppe (d. h. die der Schnittstelle 21 nachgeschalteten bzw. rechts von der Schnittstelle 21 angeordneten Bauelemente) und der PLL-Frequenzsynthesizer 2, welcher digitalen Audiodaten in analoge, frequenzmodulierte Audiodaten konvertiert, auf der gleichen integrierten Schaltung 500 (d. h. auf dem gleichen Substrat) implementiert.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines analogen PLL-Frequenzsynthesizers 600, wie er beispielsweise dazu verwendet werden kann ein digitales Stereomultiplexsignal in ein analoges frequenzmoduliertes Audiosignal zu konvertieren. Der PLL-Frequenzsynthesizer 600 umfasst eine PLL-Schaltung, welche aus einem Phasendetektor (Phase Frequency Detector (PFD)) 108, einem Schleifenfilter (Loop Filter) 109, einem spannungsgesteuerten Oszillator 110 und einem Frequenzteiler 111 aufgebaut ist. An den Frequenzteiler 111 ist ein Sigma-Delta-Modulator 112 gekoppelt, welchem ein Summierer 113 vorgeschaltet ist. An einem Eingang wird dem PLL-Frequenzsynthesizer 600 ein Signal mit der Frequenz f_ref eingespeist, während an einem Ausgang ein Signal mit der Frequenz f_out ausgegeben wird.
Der analoge PLL-Frequenzsynthesizer 600 stellt ein mogliches Ausführungsbeispiel für den Modulator 2 (unter Vernachlässigung des Frequenzteilers 47) aus den weiteren Figuren der Anmeldung dar. Bei einem Vergleich des PLL-Frequenzsynthesizers 600 mit dem PLL-Frequenzsynthesizer 2 der 5 sind insbesondere die Frequenz f_ref mit dem ersten Systemtakt f_sysclk, die Frequenz f_out mit der Frequenz f_clk und die Komponenten 108, 109 mit der Schaltungskomponente 45 zu identifizieren.
Der Phasendetektor 108 nimmt an einem ersten Eingang ein Referenzsignal mit der Frequenz f_ref entgegen, welches beispielsweise von einem lokalen Oszillator 32 wie dem aus der 5 erzeugt wird. An einem zweiten Eingang nimmt der Phasendetektor 108 das rückgekoppelte Signal der PLL-Schaltung entgegen. Der Phasendetektor 108 vergleicht die Phasen der beiden an seinen Eingängen anliegenden Signale bzw. deren Frequenzen und gibt ein der Phasendifferenz der beiden erhaltenen Signale entsprechendes Steuersignal aus. Das Steuersignal kann beispielsweise mittels einer (nicht dargestellten) Ladungspumpe (Charge Pump) erzeugt werden und wird dem als Tiefpassfilter ausgeführten Schleifenfilter 109 zugeführt, um von demselben geglättet zu werden. Das geglättete Signal wird dem spannungsgesteuerten Oszillator 110 eingespeist, dessen Ausgangssignal einerseits dem Ausgangssignal des PLL-Frequenzsynthesizers 600 mit der Frequenz f_out entspricht und andererseits über einen (insbesondere programmierbaren) Frequenzteiler 111 an den Phasendetektor als Frequenzteilersignal zurückgeführt wird. Der Frequenzteiler 111 kann beispielsweise als Fraktional-N Multi-Modulus Frequenzteiler (Multimodulus Frequency Divider) ausgeführt sein.
Die Frequenz f_out des Ausgangssignals entspricht dem durch den Teilungsfaktor des Frequenzteilers 111 festgelegten Vielfachen der Frequenz f_ref des Referenzsignals. Der PLL-Frequenzsynthesizer 600 kann als Frequenzmodulator verwendet werden, indem der Frequenzteiler 111 von dem Sigma-Delta-Modulator 112 durch ein Modulationssignal 114 angesteuert bzw. programmiert wird. Bei der Ansteuerung durch das Modulationssignal 114 wird der der Frequenzteilung durch den Frequenzteiler 111 zugrunde liegende Wert N verändert und ein dementsprechend frequenzmoduliertes Signal von dem PLL-Frequenzsynthesizer 600 ausgegeben.
Zur Erzeugung des Modulationssignals 114 werden zunächst durch den Summierer 113 ein Kanalwort 115 und die zu modulierenden Daten 116 zu einem Signal 117 aufsummiert. Das Kanalwort entspricht hierbei einem digitalen Signal, welches die Information für den gewünschten Frequenzkanal umfasst. Die zu modulierenden Daten können beispielsweise einem digitalen Stereomultiplexsignal entsprechen. Das Signal 117 wird dem Sigma-Delta-Modulator 112 eingespeist, welcher das zur Ansteuerung des Frequenzteilers 111 verwendete Modulationssignal 114 erzeugt.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren digitalen Frequenzsynthesizers 700, wie er beispielsweise dazu verwendet werden kann ein digitales Stereomultiplexsignal in ein analoges frequenzmoduliertes Audiosignal zu konvertieren. Der PLL-Frequenzsynthesizer 700 entspricht funktional dem Modulator 2 aus den weiteren Figuren der Anmeldung. Der PLL-Frequenzsynthesizer 700 umfasst eine PLL-Schaltung, welche aus einem Time-to-Digital-Converter (TDC) 118, einem digitalen Schleifenfilter 119, einem Interpolator 120, einem digital gesteuerten Oszillator (Digitally Controlled Oscillator (DCO)) 121 und einem Frequenzteiler 122 aufgebaut ist. An den Frequenzteiler 122 ist ein Sigma-Delta-Modulator 123 gekoppelt, welchem ein Summierer 124 vorgeschaltet ist.
Die Funktionsweise des PLL-Frequenzsynthesizers 700 ist der Funktionsweise des PLL-Frequenzsynthesizers 600 der 6 ähnlich. Der TDC 118 nimmt an seinem ersten Eingang ein Referenzsignal mit einer Frequenz f_ref entgegen, welches beispielsweise von einem lokalen Oszillator 32 wie dem aus der 5 erzeugt wird. An seinem zweiten Eingang nimmt der TDC 118 das ruckgekoppelte Signal der PLL-Schaltung entgegen. Der TDC 118 vergleicht die Phasen der beiden an seinen Eingängen anliegenden Signale bzw. deren Frequenzen und gibt ein der Phasendifferenz der beiden erhaltenen Signale entsprechendes digitales Steuersignal aus.
Das digitale Steuersignal wird durch einen digitalen Schleifenfilter mit einer frei wahlbaren Übertragungsfunktion H(z) gefiltert. Durch die Wahl der Übertragungsfunktion H(z) kann die Amplitude und die Phase des Signals je nach Bedarf verändert werden. Das gefilterte Signal wird durch den Interpolator 120 interpoliert und anschließend dem DCO 121 zugeführt, dessen Ausgangssignal einerseits dem Ausgangssignal des PLL-Frequenzsynthesizers 700 mit der Frequenz f_out entspricht und andererseits über einen (programmierbaren) Frequenzteiler 122 an den TDC 118 als Frequenzteilersignal zurückgeführt wird.
Der Frequenzteiler 111 kann beispielsweise als Multi-Modulus Fraktional-N Frequenzteiler (Multimodulus Frequency Divider) ausgeführt sein. Der PLL-Frequenzsynthesizer 700 kann als Frequenzmodulator verwendet werden, wobei die zugehorigen Verfahrensschritte den bereits oben beschriebenen einer Frequenzmodulation durch den PLL-Frequenzsynthesizer 600 entsprechen.
8 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Frequenzsynthesizers 800, wie er beispielsweise dazu verwendet werden kann ein digitales Stereomultiplexsignal in ein in analoges frequenzmoduliertes Audiosignal zu konvertieren. Der PLL-Frequenzsynthesizer 800 entspricht funktional dem Modulator 2 aus den weiteren Figuren der Anmeldung. Der PLL-Frequenzsynthesizer 800 umfasst eine erste PLL-Schaltung 125, einen Multiplexer 126, eine zweite PLL-Schaltung 127, einen Frequenzteiler 128, einen Verstärker 129 und eine Antenne 130, wobei besagte Komponenten in Serie geschaltet sind. An die zweite PLL-Schaltung 127 ist ein Sigma-Delta-Modulator 131 gekoppelt, welchem ein Summierer 132 vorgeschaltet ist.
Am ersten (unteren) Eingang des Multiplexers 126 liegt ein erstes Referenzsignal mit einer ersten Frequenz von beispielsweise 26 MHz an. Der Frequenzwert von 26 MHz soll hierbei lediglich eine Größenordnung der ersten Frequenz vermitteln und ist prinzipiell frei wählbar. Weitere mögliche Werte für die erste Frequenz sind beispielsweise 19,2 MHz oder 38,4 MHz. Das erste Referenzsignal kann beispielsweise von dem lokalen Oszillator 32 (siehe 5) erzeugt werden. An dem zweiten (oberen) Eingang des Multiplexers 126 liegt ein zweites Referenzsignal an, dessen Frequenz in der Größenordnung der ersten Frequenz liegt, allerdings nicht identisch zu dieser sein muss.
Das zweite Referenzsignal wird von einer dem Multiplexer 126 vorgeschalteten ersten PLL-Schaltung 125 erzeugt, die ein Eingangssignal mit einer Frequenz von beispielsweise 32 kHz umsetzt. Der Frequenzwert von 32 kHz soll hierbei lediglich eine Großenordnung der zweiten Frequenz vermitteln und ist prinzipiell frei wählbar. Das zweite Referenzsignal kann beispielsweise von dem lokalen Oszillator 32' der 5 („sleep clock”) erzeugt werden. Die Ausfuhrungsform der ersten PLL-Schaltung 125 ist beliebig und kann beispielsweise denen der 6 und 7 entsprechen. Ferner kann die Umsetzung des Eingangssignals anstatt der ersten PLL-Schaltung 125 mittels einer FLL(Frequency Locked Loop)-Schaltung durchgeführt werden.
Der Multiplexer 126 gibt eines der beiden in seine Eingängen eingespeisten Signale mit einer Referenzfrequenz f_ref an die zweite PLL-Schaltung 127 weiter, deren Ausführungsform beliebig ist und beispielsweise denen der 6 und 7 entspricht. In Analogie zu den PLL-Frequenzsynthesizern 600 und 700 der 6 und 7 kann die zweite PLL-Schaltung 127 als Frequenzmodulator verwendet werden, indem sie von dem Sigma-Delta-Modulator 131 durch ein Modulationssignal angesteuert wird. Die Funktionsweise der Frequenzmodulation erfolgt hierbei analog zu denen der 6 und 7.
Die PLL-Schaltung 127 gibt ein Ausgangssignal mit einer Frequenz f_out an einen (optional) in den Signalpfad geschalteten Frequenzteiler 128 weiter, welcher die Frequenz des Ausgangssignals durch einen ganzzahligen Wert N teilt. Anschließend wird die Leistung des Signals durch den Verstärker 129 geregelt und über die Antenne 130 gesendet.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines IQ-Vektormodulators 900, wie er beispielsweise dazu verwendet werden kann ein digitales Stereomultiplexsignal in ein analoges frequenzmoduliertes Audiosignal zu konvertieren. Der IQ-Vektormodulator 900 entspricht somit funktional dem Modulator 2 aus den weiteren Figuren der Anmeldung. Der IQ-Vektormodulator 900 umfasst einen IQ-Modulator 133, welchem in einem oberen Signalpfad ein erster Digital-Analog-Wandler 134, ein erster Tiefpassfilter 135 und ein erster Mischer 136 nachgeschaltet sind. In einem unteren Signalpfad sind dem IQ-Modulator 133 in Analogie zum oberen Signalpfad ein zweiter Digital-Analog-Wandler 137, ein zweiter Tiefpassfilter 138 und ein zweiter Mischer 139 nachgeschaltet. Die von den Mischern 136, 139 ausgegebenen Signale werden in einem Subtrahierer 140 voneinander subtrahiert, welchem ein Verstarker 141, ein Bandpassfilter 142 und eine (nicht dargestellte) Antenne nachgeschaltet sind. In einem weiteren Signalpfad ist einem spannungsgesteuerten Oszillator 143 ein Phasenverschieber 144 nachgeschaltet, dessen Ausgänge an die Summierer 136, 139 gekoppelt sind.
In den IQ-Modulator 133 wird ein digitales Datensignal eingespeist, welches von dem IQ-Modulator 133 in eine I-Komponente und eine dazu senkrecht stehende Q-Komponente zerlegt wird. Die I-Komponente und Q-Komponente werden jeweils von den Digital-Analog-Wandlern 134, 137 in analoge Signale gewandelt, welche durch die Tiefpassfilter 135, 138 gefiltert werden. An den Ausgängen der Tiefpassfilter 135, 138 werden zueinander senkrechte Signale cos(ω_mt) und sin(ω_mt) mit der Modulationsfrequenz ω_m ausgegeben. In dem mittleren Signalpfad erzeugt der spannungsgesteuerte Oszillator 143 ein Tragersignal mit einer Tragerfrequenz ω_c, welches von dem Phasenverschieber 144 in zwei zueinander senkrechte Signale cos(ω_ct) und sin(ω_ct) zerlegt wird.
In dem oberen Pfad werden die beiden Signale cos(ω_mt) und cos(ω_ct) durch den Summierer 136 summiert, während in dem unteren Pfad die beiden Signale sin(ω_mt) und sin(ω_ct) durch den Summierer 139 summiert werden. Die zwei Summationssignale werden durch den Subtrahierer 140 voneinander subtrahiert, welcher ein Subtraktionssignal cos(ω_ct + ω_mt) (vgl. hierzu Additionstheorem trigonometrischer Funktionen) ausgibt. Die Leistung des Subtraktionssignals cos(ω_ct + ω_mt) wird durch den Verstärker 141 geregelt und nach einer Filterung durch den Bandpassfilter 142 wird das analoge modulierte Signal über die (nicht dargestellte) Antenne gesendet.
10 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1000 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in einem Mobilfunk-Sendeempfänger integriert sein kann. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Komponenten sind hierbei mit den dort verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet. Die integrierte Schaltung 1000 entspricht in weiten Teilen der integrierten Schaltung 500 der 5. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Komponenten der integrierten Schaltung 1000 mit Bezugszeichen gekennzeichnet, sondern nur diejenigen, welche den Unterschied zur integrierten Schaltung 500 der 5 verdeutlichen.
Im Unterschied zur integrierten Schaltung 500 der 5 umfasst der PLL-Frequenzsynthesizer 2 der integrierten Schaltung 1000 keinen Summierer 43 und keinen Sigma-Delta-Modulator 44. Ferner ist dem PLL-Frequenzsynthesizer 84 zusatzlich ein erster Multiplexer 145 vorgeschaltet und ein zweiter Multiplexer 146 nachgeschaltet. Der erste Eingang des Multiplexers 145 ist über einen Summierer 43 mit einem FIFO-Speicher 40 gekoppelt, während sein Ausgang mit einem Sigma-Delta-Modulator 85 verbunden ist. Der Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 84 ist an den zweiten Multiplexer 146 gekoppelt, dessen erster Ausgang dem Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 84 der 5 entspricht, während der zweite Ausgang des Multiplexers 147 mit einem Verstarker 48 verbunden ist.
Im Gegensatz zur 5 werden dem PLL-Frequenzsynthesizer 2 keine zu modulierenden digitalen Audiodaten und kein Kanalwort CHW eingespeist. Durch den PLL-Frequenzsynthesizer 2 wird, wie bereits im Rahmen der 5 beschrieben, ein Taktsignal zum Takten der Digital-Analog-Wandler 50, 51, 52, 54 erzeugt. Eine Konvertierung digitaler Audiodaten in analoge, frequenzmodulierte Audiodaten wird durch den PLL-Frequenzsynthesizer 2 nicht bereitgestellt.
Sollen durch die integrierte Schaltung 1000 analoge, frequenzmodulierte Audiodaten erzeugt werden, werden uber den Datenbus 19 an der Schnittstelle 21 digitale Audiodaten entgegengenommen und an den Summieren 43 weitergeleitet. Der Summieren 43 empfängt ferner ein Kanalwort FM-CHW, welches den Frequenzbereich der Frequenzmodulation festlegt. Der Multiplexer 145 gibt für den Fall einer Frequenzmodulation von Audiodaten das von dem Summierer 43 ausgegebene Signal an den PLL-Frequenzsynthesizer 84 weiter, wobei die Frequenzmodulation durch den PLL-Frequenzsynthesizer 84 beispielsweise nach dem durch die 6 beschriebenen Verfahren erfolgt. Der Multiplexer 146 gibt die analogen frequenzmodulierten Audiodaten an einem ersten Ausgang an den Verstärker 48 weiter.
Während des Mobilfunkbetriebs wird durch den PLL-Frequenzsynthesizer 84 ein Mischsignal 3GRX auf die bereits im Zusammenhang mit der 5 beschriebene Weise erzeugt. In diesem Fall gibt der Multiplexer 145 das Kanalwort CHW an den PLL-Frequenzsynthesizer 84 weiter und der Multiplexer 146 leitet das Mischsignal 3GRX an den Frequenzteiler 77 zur Trägersignalerzeugung weiter.
In der Ausführungsform der 10 entspricht der PLL-Frequenzsynthesizer 84 funktional dem Modulator 2 der weiteren Ausfuhrungsformen der Anmeldung, da durch ihn die Konvertierung der digitalen Audiodaten durchgeführt wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass in einer weiteren möglichen Ausführungsform eine Konvertierung der digitalen Audiodaten durch den PLL-Frequenzsynthesizer 88 erfolgen kann.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1100 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in einem Mobilfunk-Sendeempfänger integriert sein kann. Aus vorhergehenden Figuren bekannte Komponenten sind hierbei mit den dort verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet. Die integrierte Schaltung 1100 entspricht in weiten Teilen der integrierten Schaltung 500 der 5. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Komponenten der integrierten Schaltung 1100 mit Bezugszeichen gekennzeichnet, sondern nur diejenigen, welche den Unterschied zur integrierten Schaltung 500 der 5 verdeutlichen.
Im Unterschied zur integrierten Schaltung 500 umfasst der PLL-Frequenzsynthesizer 2 der integrierten Schaltung 1100 keinen Summierer 43 und keinen Sigma-Delta-Modulator 44. Ferner umfasst die integrierte Schaltung 1100 einen zusätzlichen IQ-Vektormodulator 900, wie er beispielsweise in der 9 dargestellt ist. Der Eingang des IQ-Vektormodulators 900 ist an den FIFO-Speicher 40 gekoppelt, während sein Ausgang an einen Ausgang der integrierten Schaltung 1100 gekoppelt ist.
Sollen durch die integrierte Schaltung 1100 analoge, frequenzmodulierte Audiodaten erzeugt werden, werden über den Datenbus 19 an der Schnittstelle 21 digitale Audiodaten entgegengenommen und an den IQ-Vektormodulator 900 weitergeleitet. Der IQ-Vektormodulator 900 konvertiert die digitalen Audiodaten in analoge, frequenzmodulierte Audiodaten auf Basis des im Zusammenhang mit der 9 beschriebenen Verfahrens. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass ein Hochmischen der analogen frequenzmodulierten Daten durch die (in der 11 nicht dargestellten) Mischer 136, 139 des IQ-Vektormodulators 900 beispielsweise auch durch andere Mischer der integrierten Schaltung 1100 (beispielsweise die Mischer 56, 57) durchgefuhrt werden kann. Dadurch werden diese Mischer sowohl für den Mobilfunkbetrieb als auch für die Abstrahlung von Audiosignalen in einem anderen Frequenzbereich genutzt. Die von dem IQ-Vektormodulator 900 ausgegebenen analogen frequenzmodulierten Daten werden uber eine (nicht dargestellte) Antenne gesendet. Auch hier ist der PLL-Frequenzsynthesizer 2 nicht an der Konvertierung der digitalen Audiodaten in analoge, frequenzmodulierte Audiosignale beteiligt.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer integrierten Schaltung 1200 als eine beispielhafte Ausführungsform, wie sie beispielsweise in einem Mobilfunk-Sendeempfänger integriert sein kann. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Komponenten sind hierbei mit den dort verwendeten Bezugszeichen gekennzeichnet. Die integrierte Schaltung 1200 entspricht in weiten Teilen der integrierten Schaltung 500 der 5. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Komponenten der integrierten Schaltung 1200 mit Bezugszeichen gekennzeichnet, sondern nur diejenigen, welche den Unterschied zur integrierten Schaltung 500 der 5 verdeutlichen.
Im Unterschied zur integrierten Schaltung 500 umfasst die integrierte Schaltung 1200 keinen Verstärker 48, allerdings einen zusätzlichen Multiplexer 147. Der erste Eingang des Multiplexers 147 ist an den Ausgang des PLL-Frequenzsynthesizers 2, der zweite Eingang an den Mischer 61 und sein Ausgang an einen zusätzlichen Verstärker 69 gekoppelt.
Im Gegensatz zur integrierten Schaltung 500 wird die Leistung der analogen frequenzmodulierten Audiodaten nicht durch den Verstärker 48, sondern durch den Verstärker 69 geregelt. Sollen analoge, frequenzmodulierte Daten erzeugt und gesendet werden, leitet der Multiplexer 147 diese Daten an den Verstarker 69 weiter. Im Falle eines Sendens von Mobilfunkdaten gemäß dem GSM/EDGE-Übertragungsstandard leitet der Multiplexer 147 die zu sendenden Mobilfunkdaten an den Verstärker 69 weiter. Es wird also ein Verstärker der Hochfrequenzbaugruppe, die im Mobilfunkbetrieb für die Aussendung von Mobilfunksignalen zuständig ist, außerdem für die Verstärkung der analogen Audiosignale eingesetzt. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Leistungsregelung der analogen frequenzmodulierten Audiosignale anstatt durch den Verstärker 69 beispielsweise auch durch einen der Verstärker 66, 67, 68 durchgeführt werden kann.
Wie eingangs bereits erwähnt sind die Ausführungsformen unmittelbar auf die Übertragung von Nicht-Mobilfunksignalen anderen Inhalts als Audiosignale übertragbar. In diesen Fällen sind in dem Speicher 6 diese anderen Sendedaten gespeichert und die Prozessierung dieser Sendedaten in dem Mikroprozessor 7 erfolgt auf entsprechend andere, bekannte Weise. Wenngleich im Zusammenhang mit der Aussendung von Audiosignalen in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine Frequenzmodulation der Audiodaten in den UKW oder VHF-Frequenzbereich beschrieben wurde, sind weder die Frequenzmodulation noch die angegebenen Rundfunk-Frequenzbänder, in welchen die modulierten analogen Audiosignale abgestrahlt werden, zwingend. Beispielsweise werden die für ein ”remote keyless entry system” gesendeten Informationen in der Großenordnung mehrerer hundert MHz(genauer z. B. im Bereich von 315 MHz bis 434 MHz (ISM (Industrial, Scientific and Medical)-Band)) ausgestrahlt und können statt einer Frequenzmodulation auch einer Amplitudenmodulation unterzogen werden.

Claims

Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) für einen Mobilfunk-Sendeempfänger, umfassend: – eine Basisbandbaugruppe; – eine Hochfrequenzbaugruppe (4) zum Erzeugen eines hochfrequenten Mobilfunksignals in einem Mobilfunk-Frequenzbereich, wobei eine Schnittstelle (21) zwischen der Hochfrequenzbaugruppe (4) und der Basisbandbaugruppe auf einem DigRF-Standard basiert; und – einen Modulator (2) zum Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal, welches in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs ausgestrahlt wird, wobei der Modulator (2) einen PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, im Mobilfunkbetrieb des Mobilfunk-Sendeempfängers phasenmodulierte Mobilfunksignale zu erzeugen.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei der Modulator (2) ein Frequenzmodulator ist.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei das Frequenzband im Frequenzbereich des UKW-Bands.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei das Frequenzband im Frequenzbereich von 315 MHz bis 434 MHz liegt.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei der PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) dazu ausgelegt ist, während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers Komponenten des Mobilfunk-Sendeempfängers zu takten.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei die zu konvertierenden Sendedaten und ein Kanalwort in den PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) eingespeist werden und durch das Kanalwort der Frequenzbereich der Modulation. festgelegt wird.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei die PLL-Schaltung umfasst: – einen spannungsgesteuerten Oszillator (46, 110, 121), an dessen Ausgang das analoge modulierte Sendesignal ausgegeben wird; – einen Phasendetektor (108, 118), welcher eine Phasendifferenz zwischen einem vom dem analogen modulierten Sendesignal abgeleiteten Rückkoppelsignal und einem Referenzsignal ermittelt und in Abhängigkeit von der ermittelten Phasendifferenz den spannungsgesteuerten Oszillator (46, 110, 121) ansteuert; und – eine Rückkoppelschleife, welche das Rückkoppelsignal bereitstellt und einen Frequenzteiler (111, 122) umfasst, welcher von den Sendedaten angesteuert wird.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei der Modulator (2) einen IQ-Vektormodulator (900) umfasst.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 8, wobei der IQ-Vektormodulator (900) eine Mischstufe (136, 139, 140) umfasst, die ausgelegt ist, während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers als Mischstufe für das Mobilfunksignal zu arbeiten.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Modulator (2) und dem Ausgang des Mobilfunk-Sendeempfängers ein Verstärker (48) geschaltet ist.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 10, wobei der Verstärker (48) ausgelegt ist, während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers als Verstärker für das Mobilfunksignal zu arbeiten.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei das analoge modulierte Sendesignal über eine Antenne des Mobilfunk-Sendeempfängers ausgestrahlt wird.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 12, wobei die Antenne eine UKW-Antenne ist.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 12, wobei die Antenne eine Mobilfunkantenne ist.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei die zu konvertierenden Sendedaten Stereomultiplexsignale und/oder Informationsdaten für ein schlüsselfreies Zugangssicherungssystem sind.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) nach Anspruch 1, wobei der Mobilfunk-Sendeempfänger auf dem GSM/EGDE- und/oder dem UMTS-Standard basiert.
Verfahren mit den Schritten: – Erzeugen eines in einem Mobilfunk-Frequenzbereich liegenden hochfrequenten Mobilfunksignals in einer Hochfrequenzbaugruppe (4) einer integrierten Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) eines Mobilfunk-Sendeempfängers, wobei die integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1260) ferner eine Basisbandbaugruppe umfasst und eine Schnittstelle (21) zwischen der Hochfrequenzbaugruppe (4) und der Basisbandbaugruppe auf einem DigRF-Standard basiert; – Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal mittels eines in der integrierten Schaltung implementierten Modulators (2); wobei der Modulator (2) einen PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, im Mobilfunkbetrieb des Mobilfunk-Sendeempfängers phasenmodulierte Mobilfunksignale zu erzeugen; und – Ausstrahlen des analogen, modulierten Sendesignals in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Konvertieren der Sendedaten eine Frequenzmodulation umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Frequenzband im Frequenzbereich des UKW-Bands.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Frequenzband im Frequenzbereich von 312 MHz bis 433 MHz liegt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der PLL-Frequenzsynthesizer im Mobilfunkbetrieb ein Taktsignal erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Konvertieren der digitalen Audiodaten durch den PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) umfasst: – Ausgabe des analogen modulierten Sendesignals am Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators (46, 110, 121); – Ermittlung eine Phasendifferenz zwischen einem vom dem analogen modulierten Sendesignal abgeleiteten Rückkoppelsignal und einem Referenzsignal; – Ansteuerung des spannungsgesteuerten Oszillators (46, 110, 121) in Abhängigkeit von der ermittelten Phasendifferenz; – Bereitstellen des Rückkoppelsignals durch eine Rückkoppelschleife, welche einen Frequenzteiler (111, 122) umfasst; und – Ansteuerung des Frequenzteilers (111, 122) durch die Sendedaten.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Konvertieren der Sendedaten mittels eines IQ-Vektormodulators (900) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der IQ-Vektormodulator (900) im Mobilfunkbetrieb das hochfrequente Mobilfunksignal bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend: – Ausstrahlen des analogen modulierten Sendesignals über eine UKW-Antenne oder eine Mobilfunkantenne.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die zu konvertierenden Sendedaten digitale Stereomultiplexsignale und/oder Informationsdaten für ein schlüsselfreies Zugangssicherungssystem sind.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500, 1000, 1100, 1200) für einen Mobilfunk-Sendeempfänger, umfassend: – eine Basisbandbaugruppe; – eine Hochfrequenzbaugruppe (4) zum Erzeugen eines hochfrequenten Mobilfunksignals in einem Mobilfunk-Frequenzbereich, wobei eine Schnittstelle (21) zwischen der Hochfrequenzbaugruppe (4) und der Basisbandbaugruppe auf einem DigRF-Standard basiert; und – einen Modulator (2) zum Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal, welches in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs ausgestrahlt wird, wobei der Modulator (2) einen PLL-Frequenzsynthesizer (2, 600, 700, 800) umfasst, welcher dazu ausgelegt ist, während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers Komponenten des Mobilfunk-Sendeempfängers zu takten.
Integrierte Schaltung (100, 200, 500; 1000, 1100, 1200) für einen Mobilfunk-Sendeempfänger, umfassend: – eine Basisbandbaugruppe; – eine Hochfrequenzbaugruppe (4) zum Erzeugen eines hochfrequenten Mobilfunksignals in einem Mobilfunk-Frequenzbereich, wobei eine Schnittstelle (21) zwischen der Hochfrequenzbaugruppe (4) und der Basisbandbaugruppe auf einem DigRF-Standard basiert; und – einen Modulator (2) zum Konvertieren von Sendedaten in ein analoges, moduliertes Sendesignal, welches in einem Frequenzband außerhalb des Mobilfunk-Frequenzbereichs ausgestrahlt wird, wobei der Modulator (2) einen IQ-Vektormodulator (900) umfasst, welcher eine Mischstufe (136, 139, 140) umfasst, die ausgelegt ist, während des Mobilfunkbetriebs des Mobilfunk-Sendeempfängers als Mischstufe für das Mobilfunksignal zu arbeiten.