DE102008057912A1

DE102008057912A1 - Sender und Empfänger

Info

Publication number: DE102008057912A1
Application number: DE102008057912A
Authority: DE
Inventors: Michael Speth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-11-18
Publication date: 2009-07-02
Also published as: US8395986B2; US20090161529A1

Abstract

Es wird ein Sender beschrieben, der einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelnde Schnittstelleneinheit enthält. Der Hochfrequenzchip enthält eine Modulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu modulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger zugewiesen ist, der eine Frequenz aufweist, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Sender und einen Empfänger, sowie sie zum Beispiel in einem Mobilkommunikationssystem verwendet werden können.
STAND DER TECHNIK
Mobilkommunikationssysteme umfassen gewöhnlich eine Baugruppe von Basisbandkomponenten und eine Baugruppe von Hochfrequenzkomponenten. Diese Baugruppen können durch eine Schnittstelleneinheit gekoppelt sein.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Sender einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Modulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu modulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger mit einer von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschiedenen Frequenz zugewiesen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Empfänger einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Demodulationseinheit, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu demodulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger mit einer von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschiedenen Frequenz zugewiesen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Sender einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstel leneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Spreizeinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Spreizcodes zu spreizen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Empfänger einen Basisbandchip, einen Hochfrequenzchip und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt. Der Hochfrequenzchip umfasst eine Entspreizungseinheit, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entspreizungscodes zu entspreizen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aspekte der Erfindung werden beispielhaft in der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Figuren deutlicher.
1 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Mehrträgermodulation des Signals.
2 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Spreizung des Signals.
3 zeigt schematisch einen Sender 300 als eine beispielhafte Ausführungsform.
4 zeigt schematisch einen Empfänger 400 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform.
5 zeigt schematisch einen Sender 500 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform.
6 zeigt schematisch einen Empfänger 600 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform.
7 zeigt schematisch einen Sender 700 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform.
8 zeigt schematisch einen Empfänger 800 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen im Allgemeinen gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um durchweg gleiche Elemente zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung werden zur Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis eines oder mehrerer Aspekte von Ausführungsformen zu ermöglichen. Für Fachleute ist jedoch erkennbar, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad dieser spezifischen Einzelheiten ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden Strukturen und Einrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um die Beschreibung eines oder mehrerer Aspekte der Ausführungsformen zu erleichtern. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen und der Schutzumfang der Anmeldung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Obwohl ein konkretes Merkmal oder ein konkreter Aspekt einer Ausführungsform mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wird, kann ein solches Merkmal bzw. ein solcher Aspekt außerdem mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, je nachdem, wie es für eine gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht und machbar ist.
1 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Mehrträgermodulation des Signals. Eine erste Kurve auf der linken Seite zeigt die Signalstärke des Signals als Funktion seiner Frequenz, wobei die Bandbreite des Signals die minimale Bandbreite repräsentieren soll, die für eine ordnungsgemäße Übertragung der in dem Signal enthaltenen Informationen erforderlich ist. Das Signal wird durch einen Sender eines Kommunikationssystems gesendet und für diesen Zweck an ein Mehrträger-Modulationsschema angelegt. Eine zweite Kurve auf der rechten Seite mit demselben Maßstab wie die erste Kurve zeigt das modulierte Signal, so wie es im Hochfrequenzbereich zu senden ist. Die individuellen Spitzen bei verschiedenen Frequenzen des Spektrums beziehen sich hierbei auf die Frequenzen der von dem Mehrträger-Modulationsschema verwendeten Hilfsträger. Ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve zeigt, dass die Bandbreite des modulierten Signals die Bandbreite des unmodulierten Signals mehrmals überschreitet, d. h. die Anwendung des Mehrträger-Modulationsschemas führt zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite.
Beispiele für ein Mehrträger-Modulationsschema, das zu einer Verbreiterung der Bandbreite führt, sind das Schema OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) oder das Schema SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access), die verwendet werden, um verschiedenen Benutzern verschiedene diskrete und spektral verteilte Frequenzen zuzuweisen. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Senders und eines Empfängers mit einem Mehrträger-Modulationsschema ist in 3 und 4 gegeben.
2 zeigt schematisch die Bandbreite eines Signals vor und nach einer Spreizung des Signals. Eine erste Kurve auf der linken Seite entspricht der ersten Kurve von 1. Im Gegensatz zu 1 wird das Signal nun an ein Spreizschema angelegt, wobei das Signal der ersten Kurve durch einen Spreizcode gespreizt wird. Eine zweite Kurve auf der rechten Seite mit demselben Maßstab wie die erste Kurve zeigt das gespreizte Signal, so wie es in dem Hochfrequenzbereich zu senden ist. Ähnlich wie 1 zeigt ein Vergleich der ersten und der zweiten Kurve, dass die Bandbreite des gespreizten Sig nals die Bandbreite des ungespreizten Signals mehrmals überschreitet, d. h. die Anwendung des Spreizschemas führt zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite.
Ein Beispiel für ein Spreizschema, das zu einer Verbreiterung der Bandbreite führt, ist das Schema DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), das zum Beispiel in einem Kommunikationssystem mit CDMA (Code Division Multiple Access) verwendet werden kann. Hierbei wird jedes zu sendende Symbol durch eine Kette von Pseudorauschcodesymbolen gespreizt. Durch Anwendung von orthogonalen Spreizcodes können verschiedene Benutzer unterschieden werden.
Es ist zu beachten, dass die Leistungsfähigkeit des Sendens eines Datensignals zwischen Komponenten eines Kommunikationssystems von der Bandbreite des Datensignals abhängen kann. Solche Leistungsfähigkeitsprobleme und durch die beispielhaften Ausführungsformen bereitgestellten nützlichen Effekte werden in der Beschreibung der folgenden Figuren behandelt.
3 zeigt schematisch einen Sender 300 als eine beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender 300 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Modulationsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Senders 300 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender 300 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten, solche zusätzlichen Komponenten sind jedoch bekannt und Durchschnittsfachleuten ersichtlich.
Der Sender 300 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip 1 zeigt einen Signalweg, der einen Kanal-Codierer 4 und einen Verschachteler 5 umfasst, wobei der Kanal-Codierer 4 Daten von (nicht gezeigten) weiteren Komponenten des Basisbandchips 1 (vgl. Pfeil „Daten") empfangen kann. Der Hochfrequenzchip 3 umfasst eine Multiplexumkehreinheit 6, eine Modulationseinheit 7 und eine Fourier-Rücktransformationseinheit 8 in Reihenschaltung, wobei die Multiplexumkehreinheit 6 mit der Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt ist. Der Ausgang der Fourier-Rücktransformationseinheit 8 ist mit zwei Signalwegen gekoppelt, wobei jeder der Signalwege einen Digital-Analog-Umsetzer 9, 10 und Mischer 11, 12 umfasst. Die Mischer 11 und 12 sind mit einem Zwischensignalweg verbunden, der einen Lokaloszillator 13 und einen Phasenschieber 14 umfasst. Die Ausgänge der Mischer 11 und 12 sind mit einem Summierer 15 und einer Antenne 16 gekoppelt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform von 3 werden der Basisbandchip 1 und der Hochfrequenzchip 2 auf physisch getrennten Substraten implementiert. Chiptechnologie gewährleistet jedoch auch im Prinzip die Möglichkeit der Implementierung von Basisbandbaugruppen und Hochfrequenzbaugruppen auf einem gemeinsamen Substrat. Der Basisbandchip 1 ist dafür ausgelegt, eine digitale Signalverarbeitung im Basisband durchzuführen, während der Hochfrequenzchip 2 dafür ausgelegt ist, eine digitale und analoge Signalverarbeitung (mindestens teilweise) im Hochfrequenzband durchzuführen.
Es ist zu beachten, dass die Kommunikationstechnik keine strikte Norm oder eine strikte Definition für die Trennung des Basisbandchips 1 und des Hochfrequenzchips 2 bezüglich ihres Entwurfs, ihrer Implementierung und Funktionalität vorschreibt. Eine Möglichkeit zur Unterscheidung des Basisbandchips 1 von dem Hochfrequenzchip 2 kann durch Implementierung einer standardisierten Schnittstelleneinheit 3 gewährleistet werden. Die Schnittstelleneinheit 3 kann zum Beispiel auf dem Schnittstellenstandard DigRF Dual-Mode Baseband/RF IC basieren, der eine physische Verbindung zwischen Basisbandbaugruppen und Hochfrequenzbaugruppen in Mobilkommunikationssystemen definiert. Eine DigRF-Schnittstelleneinheit stellt dadurch logische Kanäle für die Übertragung von Nutzdaten, Steuerdaten und Daten für das Timing von in dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 enthaltenen Komponenten bereit.
Für den Fall einer durch den Sender 300 durchgeführten Datenübertragung empfängt der Kanal-Codierer 4 einen Datenstrom (vgl. Pfeil mit der Bezeichnung „Daten") aus einer Komponente (nicht gezeigt) des Basisbandchips 1 und codiert diese Daten zum Beispiel durch Verwendung eines Vorwärtsfehlerkorrekturschemas wie etwa Faltungscodierung. Die kanalcodierten Daten werden zu dem Verschachteler 5 geleitet, der unter Verwendung einer bestimmten Verschachtelungstiefe eine Sortierung der Daten durchführt. Der Verschachteler 5 leitet die verschachtelten Daten zu der Schnittstelleneinheit 3 weiter.
Die Schnittstelleneinheit 3 stellt einen bidirektionalen Datenaustausch zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 bereit und kann Differenzpaare umfassen, um vorzugsweise die Daten in serieller, digitaler und paketorientierter Form zu senden. Die physische Implementierung der Schnittstelleneinheit 3 ist nicht auf eine Anordnung auf nur einem der Chips 1 und 2 beschränkt, da beide Chips 1 und 2 selbst eine Schnittstelleneinheit umfassen können. Folglich kann die tatsächliche Schnittstelleneinheit 3 auf jedem der Chips 1 und 2 Schnittstelleneinheiten umfassen, sowie die zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 angeordnete beschriebene Hardware. Die Schnittstelleneinheit 3 kann insbesondere bei einer Ausführungsform auf dem obenerwähnten DigRF-Standard basieren.
Der zu der Multiplexumkehreinheit 6 weitergeleitete Datenstrom wird umgekehrt auf n parallele Datenströme gemultiplext, wobei jeder der Datenströme einem spezifischen Hilfsträger zugewiesen ist. Hierbei hält jeder Hilfsträger seine eigene Frequenz, die von den Frequenzen aller weiteren Hilfsträger verschieden ist, wobei vorzugsweise eine Orthogonalitätsbedingung erfüllt wird. Die Multiplexumkehreinheit 6 kann durch einen Demultiplexer oder einen Schalter realisiert werden. In einem nächsten Schritt werden die n Datenströme durch die Modulationseinheit 7 moduliert, wobei jeder der Daten ströme einem individuellen Modulationsschema zugewiesen werden kann. Beispiele für anzuwendende Modulationsschemen sind das Schema QAM (Quadraturamplitudenmodulation) oder das Schema PSK (Phasenumtastung). Im Allgemeinen ist die Modulationseinheit 7 dafür ausgelegt, beliebige Phasenmodulationsschemen, beliebige Amplitudenmodulationsschemen oder Kombinationen davon anzuwenden. Aufgrund der Anwendung verschiedener Modulationsschemen kann jeder Datenstrom nach der durch die Modulationseinheit 7 durchgeführten Modulation eine verschiedene Symbolrate tragen.
In einem nächsten Schritt führt die Fourier-Rücktransformationseinheit 8 eine Fourier-Rücktransformation an jeder Menge von Symbolen aus und gibt ein Mehrträgersignal aus, das durch eine I-Signalkomponente (Inphase) und eine Q-Signalkomponente (Quadratur) dargestellt wird. Die Signalkomponenten I und Q werden durch die Digital-Analog-Umsetzer 9 und 10 in analoge Signale umgesetzt und in dem oberen und unteren Signalweg angeordnet. Die analogen Signale werden dann durch den Lokaloszillator 13 auf einen Träger aufgemischt (vgl. Mischer 11 und 12). Hierbei liefert der Phasenschieber eine Phasenverschiebung von 90 Grad. Die beiden analogen Signale in dem oberen und unteren Signalweg werden durch den Summierer 15 summiert, bevor das summierte Signal schließlich durch die Antenne 16 in einem Hochfrequenzbereich gesendet wird. Man beachte, dass eine durch die Modulationseinheit 7 durchgeführte Modulation zu einer Zunahme der Signalbandbreite führt, wie in Verbindung mit 1 beschrieben wurde.
Für den Fall einer digitalen Datenübertragung zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 werden digitale Abtastwerte des Basisbandsignals über die Schnittstelleneinheit 3 gesendet. Bei einer Ausführungsform wird die Zeitauflösung der Abtastung so gewählt, dass das Signal ohne Verlust von in dem Signal enthaltenen Informationen (neben unausweichlichen Informationsverlusten) gesendet werden kann. Die Anzahl erforderlicher Bit zur Darstellung eines digitalen Ab tastwerts hängt von verschiedenen Kriterien ab, wie dem Alphabet des verwendeten Modulationsschemas oder Hochfrequenzparametern wie dem Fehlervektorbetrag. Man beachte, dass eine höhere Auflösung zu einer höheren Bitrate führt, was zum Beispiel zu einem vergrößertem Stromverbrauch führen kann. Darüber hinaus können Szenarien entstehen, bei denen die erforderliche Bitrate nicht von dem tatsächlichen zwischen den Komponenten des Senders 300 zu sendenden Datenvolumen abhängen.
Die erforderliche Auflösung nimmt mit einer Zunahme der Bandbreite des zu sendenden Hochfrequenzsignals zu. Wenn man die Änderung der Signalbandbreite durch Anwendung einer Mehrträgermodulation, wie in 1 dargestellt wurde, berücksichtigt, wird klar, dass eine Anordnung der Modulationseinheit 7 auf dem Hochfrequenzchip 2 zu einer Abnahme der erforderlichen Auflösung führt. Aufgrund einer solchen Anordnung ist die Bandbreite des Übertragungssignals verbreitert, nachdem die Daten über die Schnittstelleneinheit 3 gesendet wurden. Folglich werden die Anforderungen der Schnittstelleneinheit 3 und der Stromverbrauch des Senders 300 vorteilhafterweise vermindert.
Die Anordnung der Modulationseinheit 7 auf dem Hochfrequenzchip 2, so wie sie in 3 dargestellt ist, vermeidet die Übertragung unnötiger Daten (die durch Anwendung der Mehrträgermodulation hinzugefügt werden) zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2. Diese Abnahme des zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 zu sendenden Datenvolumens führt zu den beschriebenen nützlichen Effekten. Im Gegensatz hierzu zeigt ein Sender mit einer auf dem Basisbandchip angeordneten Modulationseinheit ein vergrößertes zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 zu sendendes Datenvolumen, da die Modulation der Datenströme vor der Datenübertragung durchgeführt wird.
4 zeigt schematisch einen Empfänger 400 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger 400 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Demodulationsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Empfängers 400 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger 400 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Empfängers erforderlichen Komponenten.
Der Empfänger 400 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip 1 zeigt einen Signalweg, der einen Kanaldecoder 17 und einen Entschachtler 18 umfasst, wobei der Kanaldecoder 17 Daten zu (nicht gezeigten) weiteren Komponenten des Basisbandchips 1 weiterleiten kann (vgl. Pfeil „Daten"). Der Hochfrequenzchip 3 umfasst eine Multiplexereinheit 19, eine Demodulationseinheit 20 und eine Fourier-Transformationseinheit 21 in Reihenschaltung, wobei die Multiplexereinheit 19 mit der Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt ist. Der Eingang der Fourier-Transformationseinheit 21 ist mit zwei Signalwegen gekoppelt, wobei jeder der Signalwege einen Analog-Digital-Umsetzer 22, 23, ein Tiefpassfilter 24, 25 und einen Mischer 11, 12 umfasst. Die Mischer 11 und 12 sind mit einem Zwischensignalweg verbunden, der einen Lokaloszillator 13 und einen Phasenschieber 14 umfasst, der eine Phasenverschiebung von 90 Grad liefert. Die Ausgänge der beiden Multiplizierer 11 und 12 sind mit einer Antenne 16 verbunden.
Die Funktionalität des Empfängers 400 entspricht einer umgekehrten Funktionalität des Senders 300. Man beachte, dass die obigen Anmerkungen bezüglich ähnlicher Komponenten in dem Sender 300 auch für den Empfänger 400 gelten.
Für den Fall eines durch den Empfänger 400 durchgeführten Datenempfangs empfängt die Antenne 16 ein Mehrträgersignal, das zu den Mischern 11 und 12 weitergeleitet wird. Die Mischer 11 und 12 in dem oberen und unteren Signalweg setzen das Hoch frequenzsignal in ein Basisband oder ein Zwischenband herab. Der Lokaloszillator 13 und der Phasenschieber 14 liefern hierbei Kosinus- und Sinuswellen mit der Trägerfrequenz. Neben dem gewünschten Basisbandsignal geben die Mischer 11 und 12 ferner um eine Frequenz von null zentrierte Seitenbandsignale in einem Abstand von zweimal der Mittenfrequenz aus. Diese Seitenbandsignale werden durch die Tiefpassfilter 24 und 25 gefiltert. Im oberen Signalweg wird das analoge Signal dann durch den Analog-Digital-Umsetzer 22 in eine digitale I-Signalkomponente umgesetzt, während das analoge Signal in dem unteren Signalweg durch den Analog-Digital-Umsetzer 23 in eine digitale Q-Signalkomponente umgesetzt wird.
In einem nächsten Schritt führt die Fourier-Transformationseinheit 21 eine Fourier-Transformation an der I-Signalkomponente und der Q-Signalkomponente aus, wodurch n parallele Datenströme erzeugt werden. Jeder der n Datenströme wird als einem Hilfsträger zugewiesen betrachtet, wobei jeder Hilfsträger seine eigene Frequenz hält, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist. Die n Datenströme werden durch die Demodulationseinheit 20 demoduliert, wobei jeder Datenstrom einem individuellen Demodulationsverfahren zugewiesen werden kann. Im Allgemeinen ist die Demodulationseinheit 20 dafür ausgelegt, mehrere Datenströme zu demodulieren, die durch ein Phasenmodulationsverfahren und/oder ein Amplitudenmodulationsverfahren moduliert werden. Die n Datenströme werden durch die Multiplexereinheit 19 auf einen vorzugsweise seriellen Datenstrom gemultiplext.
Der gemultiplexte Datenstrom wird zur Verarbeitung durch den Entschachtler 18 und den Kanaldecoder 17 zu dem Basisbandchip 1 gesendet. Der Entschachtler 18 und der Kanaldecoder 17 führen Transformationen von umgekehrtem Charakter wie bei der Durchführung durch den Verschachtler 5 und den Kanal-Codierer 4 aus und verwenden dadurch zum Beispiel einen Viterbi-Algorithmus. Die Daten werden zu einer weiteren Komponente des Basisbandchips 1 (vgl. Pfeil mit der Kennzeichnung „Daten") weitergeleitet.
Für den Fall des beschriebenen Datenempfangs werden die durch den Empfänger 400 empfangenen analogen Signale abgetastet und quantisiert, um digitale Abtastwerte zu erzeugen. Es können Szenarien entstehen, bei denen die erforderliche Abtastrate und die Quantisierungsrate nicht von dem empfangenen Datenvolumen abhängen. Zum Beispiel bestimmen Aspekte der Signaltheorie wie das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem das erforderliche Datenvolumen der zwischen Komponenten des Empfängers 400 zu sendenden Signale. Um Informationsverlust zu vermeiden, muss die Abtastrate mindestens zweimal den Wert der nominalen Bandbreite des hochfrequenten Signals annehmen, sowie es in 1 dargestellt wurde.
Das zwischen Komponenten des Empfängers 400 gesendete Datenvolumen ist nach einer Demodulation des digital abgetasteten Signals vermindert, da nach dieser Demodulation lediglich Softbits gesendet werden müssen. Ähnlich wie bei der Anordnung des Senders 300 führt eine Anordnung der Demodulationseinheit 20 auf dem Hochfrequenzchip 2 zu einer Abnahme des zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 zu sendenden Datenvolumens. Auf diese Weise werden die Anforderungen der Schnittstelleneinheit 3 und der Stromverbrauch vorteilhafterweise vermindert. Im Gegensatz dazu zeigt ein Empfänger, der eine auf dem Basisbandchip angeordnete Demodulationseinheit umfasst, ein vergrößertes zwischen dem Basisbandchip 1 und dem Hochfrequenzchip 2 zu sendendes Datenvolumen.
5 zeigt schematisch einen Sender 500 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender 500 dafür ausgelegt ist, ein Spreizschema anzuwenden. Die Darstellung des Senders 500 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender 500 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten.
Der Sender 500 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip 1 entspricht dem Basisbandchip 1 des Senders 300. Der Hochfrequenzchip 3 umfasst eine Spreizeinheit 26, eine Verwürfelungseinheit 27, eine Modulationseinheit 28, einen Digital-Analog-Umsetzer 29 und einen Mischer 30 in Reihenschaltung. Der Ausgang des Mischers 30 ist mit einer Antenne 16 gekoppelt.
Für den Fall einer durch den Sender 500 durchgeführten Datenübertragung leitet der Basisbandchip 1 einen Datenstrom zu dem Hochfrequenzchip 2 weiter. Hierbei entspricht die Funktionalität des Basisbandchips 1 der Funktionalität des Basisbandchips 1 des Senders 300. Der aus der Schnittstelleneinheit 3 empfangene Datenstrom wird unter Verwendung eines Spreizcodes durch die Spreizeinheit 26 gespreizt. Zum Beispiel können die Datensymbole des Datenstroms gespreizt werden, indem man sie mit einem Zufallspseudorauschcode multipliziert, wodurch eine mögliche Unterscheidung verschiedener Benutzer gewährleistet wird. Das gespreizte Signal wird zu der Verwürflungseinheit 27, die dafür ausgelegt ist, den empfangenen Datenstrom unter Verwendung eines Verwürfelungscodes zu verwürfeln, weitergeleitet, wodurch eine Unterscheidung verschiedener Zellen gewährleistet wird.
In einem nächsten Schritt wird das verwürfelte Signal durch die Modulationseinheit 28 moduliert, wobei die betreffenden Modulationsschemen den bereits in Verbindung mit dem Sender 300 beschriebenen Modulationsschemen entsprechen. Im Allgemeinen ist die Modulationseinheit 28 dafür ausgelegt, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas und/oder eines Amplitudenmodulationsschemas zu modulieren. Das modulierte digitale Signal wird durch den Digital-Analog-Umsetzer 29 in ein analoges Signal umgesetzt und durch den Mischer 30 auf einen Träger gemischt. Das erzeugte Hochfrequenzsignal kann durch die Antenne 16 gesendet werden.
Mit Bezug auf die Anmerkungen bezüglich des Senders 300 wurde bereits erwähnt, dass die erforderliche Abtastauflösung mit einer Zunahme der Bandbreite des zu übertragenden Hochfrequenzsignals zunimmt. Ähnlich wie bei der Anwendung einer durch den Sender 300 ausgeführten Mehrträgermodulation führt das durch den Sender 500 ausgeführte Spreizschema zu einer Verbreiterung der Signalbandbreite (vgl. 2). Eine Anordnung der Spreizeinheit 26 auf dem Hochfrequenzchip 2 führt folglich zu denselben nützlichen Effekten wie in Verbindung mit dem Sender 300 beschrieben wurde. Die Anmerkungen in Bezug auf diese nützlichen Effekte, die in Verbindung mit dem Sender 300 erfolgt sind, können entsprechend angepasst werden.
6 zeigt schematisch einen Empfänger 600 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger 600 dafür ausgelegt ist, ein Entspreizungsschema anzuwenden. Die Darstellung des Empfängers 600 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger 600 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb des Empfängers erforderlichen Komponenten.
Der Empfänger 600 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit 3 gekoppelt werden. Der Basisbandchip 1 entspricht dem Basisbandchip 1 des Empfängers 400. Der Hochfrequenzchip 3 umfasst eine Entspreizungseinheit 31, eine Entwürfelungseinheit 32, eine Demodulationseinheit 33, einen Analog-Digital-Umsetzer 34 und einen Mischer 35 in Reihenschaltung. Der Eingang des Mischers 25 ist mit einer Antenne 16 gekoppelt.
Die Funktionalität des Empfängers 600 entspricht einer umgekehrten Funktionalität des Senders 500. Für den Fall eines durch den Empfänger 600 ausgeführten Datenempfangs empfängt die Antenne 16 ein analoges Signal, das durch den Mischer 35 in ein Basisband oder Zwischenband abwärts umgesetzt wird.
Das analoge Basisbandsignal wird durch den Analog-Digital-Umsetzer 33 in ein digitales Signal umgesetzt. Die signalabwärts gelegenen Komponenten 31, 32, 33 führen Transformationen einer Beschaffenheit aus, die der von den Komponenten 26, 27 und 28 des Senders 500 umgekehrt ist. Hierbei kann die Entspreizungseinheit 31 in einer Rake-Struktur enthalten sein. Ferner ist zu beachten, dass die Funktionalität des Basisbandchips 1 der Funktionalität des Basisbandchips 1 des Senders 400 ähnlich ist.
Ähnlich wie beim Anwenden einer Demodulation, die durch den Empfänger 400 ausgeführt wird, führt die durch den Empfänger 600 ausgeführte Entspreizung zu einer Abnahme des zwischen Komponenten des Empfängers 600 zu übertragenden Datenvolumens. Eine Anordnung der Entspreizungseinheit 26 auf dem Hochfrequenzchip 2 führt folglich zu einem verminderten Datenvolumen, das durch die Schnittstelleneinheit 3 zu übertragen ist. Dies führt zu denselben nützlichen Effekten, wie bereits in Verbindung mit dem Empfänger 400 beschrieben wurde, wobei die entsprechenden Anmerkungen entsprechend angepasst werden können.
7 zeigt schematisch einen Sender 700 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Sender 700 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Modulationsschema und/oder ein Spreizschema bereitzustellen. Die Darstellung des Senders 700 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Sender 700 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Senders erforderlichen Komponenten. Die Funktionalität des Senders 700 kann in Verbindung mit den Funktionalitäten der Sender 300 und 500 abgelesen werden. Im Vergleich zu den Sendern liegt die Blockstruktur des Senders 700 jedoch mehr auf höherem Niveau, wodurch eine allgemeinere Ausführungsform dargestellt wird.
Der Sender 700 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit gekop pelt werden. Die Schnittstelleneinheit umfasst Schnittstelleneinheiten 3a und 3b, die auf den Chips 1, 2 angeordnet sind, und einen Datenbus 3c. Der Basisbandchip 1 umfasst Einheiten 36, die dafür ausgelegt sind, Datenmultiplexen, Datencodierung und Datenverschachtelung auszuführen. Jede der Einheiten 36 ist in einem Signalweg angeordnet und empfängt Daten von (nicht gezeigten) anderen Komponenten des Basisbandchips 1. Die von den Einheiten 36 verarbeiteten Daten werden zu der Schnittstelleneinheit 3a weitergeleitet, die ferner Konfigurationsparameter empfängt, die erforderlich sind, um die Datenübertragung über den Datenbus 3c zu konfigurieren. Zum Beispiel sind solche Konfigurationsparameter im Fall einer auf dem DigRF-Standard basierenden Schnittstelleneinheit erforderlich. Man beachte, dass die Anzahl der Einheiten 36 sowie die entsprechende Anzahl der Signalwege beliebig ist.
Der Hochfrequenzchip 2 umfasst die Schnittstelleneinheit 3b, die Daten über den Datenbus 3c aus der Schnittstelleneinheit 3a empfängt. Die Schnittstelleneinheit 3b leitet eine I-Signalkomponente und eine Q-Signalkomponente zu einer Einheit 37 weiter, die dafür ausgelegt ist, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datenspreizung, Datenverwürflung und Datenmodulation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Sender 500 ausgeführt wird. Als Alternative kann die Einheit 37 dafür ausgelegt sein, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Hilfsträgerabbildung, Datenmodulation und eine Fourier-Rücktransformation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Sender 300 ausgeführt wird. Man beachte, dass der Sender 700 dafür ausgelegt sein kann, beide der beschriebenen Datenverarbeitungsschemen auszuführen.
Die Einheit 37 empfängt ferner Konfigurationsparameter, die die auszuführende Signalverarbeitung bestimmen. Die I-Signalkomponente und das Q-Signal, das von der Einheit 37 ausgegeben wird, werden zu einer Einheit 38 weitergeleitet, um eine weitere Signalverarbeitung auszuführen. Die Einheit 38 kann zum Beispiel Filter, Mischer oder Leistungsregeleinheiten umfassen. Das verarbeitete Signal kann durch eine (nicht gezeigte) Antenne gesendet werden.
8 zeigt schematisch einen Empfänger 800 als eine weitere beispielhafte Ausführungsform, wobei der Empfänger 800 dafür ausgelegt ist, ein Mehrträger-Demodulationsschema und/oder ein Entspreizungsschema bereitzustellen. Die Darstellung des Empfängers 800 ist von qualitativer Beschaffenheit. Folglich zeigt der Empfänger 800 nicht unbedingt alle für einen tatsächlichen Betrieb eines Empfängers erforderlichen Komponenten. Die Funktionalität des Empfängers 800 kann in Verbindung mit den Empfängern 400 und 600 abgelesen werden. Im Vergleich zu diesen Empfängern befindet sich die Blockstruktur des Empfängers 800 jedoch auf einem höheren Niveau, wodurch eine allgemeinere Ausführungsform dargestellt wird.
Der Empfänger 800 umfasst einen Basisbandchip 1 und einen Hochfrequenzchip 2, die durch eine Schnittstelleneinheit gekoppelt werden. Die Schnittstelleneinheit umfasst Schnittstelleneinheiten 3a und 3b, die auf jedem der Chips 1 und 2 angeordnet sind, und einen Datenbus 3c. Der Hochfrequenzchip 2 umfasst eine Einheit 39, die dafür ausgelegt ist, von einer (nicht gezeigten) Antenne empfangene Signale zu verarbeiten. Die Einheit 39 kann zum Beispiel Filter, Mischer oder Leistungsregeleinheiten umfassen und leitet eine I-Signalkomponente und eine Q-Signalkomponente zu einer Einheit 40 weiter, die eine Umsetzung des Analogsignals in ein digitales Signal ausführt.
Die Einheit 40 ist ferner dafür ausgelegt, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datenentspreizung, Datenentwürfelung und Datendemodulation umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer Datenverarbeitung, so wie sie durch den Empfänger 600 ausgeführt wird. Als Alternative kann die Einheit 40 dafür ausgelegt sein, eine Datenverarbeitung auszuführen, die Datendemodulation, eine Fourier-Transformation und Rückgängigmachen der Hilfsträgerabbildung umfasst. Eine solche Datenverarbeitung entspricht einer durch den Empfänger 400 ausgeführten Datenverarbeitung. Man beachte, dass der Empfänger 800 dafür ausgelegt sein kann, beide der beschriebenen Datenverarbeitungsschemen auszuführen.
Die Einheit 40 empfängt Konfigurationsparameter, die die auszuführende Signalverarbeitung bestimmen. Nach der ausgeführten Demodulation (bzw. Entspreizung) werden erhaltene Softbits zu den Einheiten 41 gesendet, wodurch die Schnittstelleneinheit 3b, der Datenbus 3c und die Schnittstelleneinheit 3a durchlaufen werden. Hierbei kann die Schnittstelleneinheit 3a ferner Konfigurationsparameter empfangen, die erforderlich sind, um die Datenübertragung über den Datenbus 3c zu konfigurieren. Zum Beispiel sind solche Konfigurationsparameter im Fall einer auf dem DigRF-Standard basierenden Schnittstelleneinheit erforderlich. Die Einheiten 41 sind dafür ausgelegt, ähnlich wie die Empfänger 400 und 600 Datendecodierung und Datenentschachtelung auszuführen. Jede der Einheiten 41 ist in einem Signalweg angeordnet, wobei sie Daten aus der Schnittstelleneinheit 3a des Basisbandchips 1 empfangen und verarbeitete Daten zu weiteren (nicht gezeigten) Komponenten des Basisbandchips 1 weiterleiten können. Man beachte, dass die Anzahl der Einheiten 41 sowie die entsprechende Anzahl der Signalwege beliebig ist.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen dargestellt und beschrieben wurde, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der angefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere in bezug auf die verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten Funktionen sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten benutzten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf „Mittel"), sofern es nicht anders angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z. B. die funktional äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell mit der offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung ausführt. Obwohl möglicherweise ein konkretes Merkmal der Erfindung in bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart wurde, können zusätzlich solche Merkmale mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, so wie es für eine beliebige gegebene oder konkrete Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Soweit die Begriffe „enthaltend", „enthält", „aufweisend", „aufweist", „mit" oder Varianten dieser entweder in der ausführlichen Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe weiterhin ähnlich wie der Begriff „umfassend" einschließend sein.

Claims

Sender, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Modulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu modulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger zugewiesen ist, der eine Frequenz aufweist, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist.
Sender nach Anspruch 1, wobei die Modulationseinheit dafür ausgelegt ist, Daten unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas oder von beiden zu modulieren.
Sender nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzchip eine Fourier-Rücktransformationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Fourier-Rücktransformation der modulierten Datenströme auszuführen.
Sender nach Anspruch 3, wobei die Fourier-Rücktransformationseinheit ein Mehrträgersignal ausgibt.
Sender nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzchip eine Multiplexumkehreinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, Daten aus der Schnittstelleneinheit zu empfangen und die Daten umgekehrt in die mehreren Datenströme zu multiplexen.
Sender nach Anspruch 1, wobei der Basisbandchip einen Kanal-Codierer, einen Verschachteler oder beides umfasst.
Sender nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
Empfänger, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Demodulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, mehrere Datenströme zu demodulieren, wobei jeder der Datenströme einem Hilfsträger zugewiesen ist, der eine Frequenz aufweist, die von den Frequenzen der anderen Hilfsträger verschieden ist.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei die Demodulationseinheit dafür ausgelegt ist, Daten unter Verwendung eines Phasendemodulationsschemas, eines Amplitudendemodulationsschemas oder von beiden zu demodulieren.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Hochfrequenzchip eine Fourier-Transformationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, eine Fourier-Transformation eines empfangenen Mehrträgersignals auszuführen.
Empfänger nach Anspruch 10, wobei die Fourier-Transformationseinheit die mehreren Datenströme ausgibt.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Hochfrequenzchip eine Multiplexereinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, aus der Demodulationseinheit empfangene Datenströme in einen zu der Schnittstelleneinheit gesendeten Datenstrom zu multiplexen.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei der Basisbandchip einen Kanaldecoder, einen Entschachtler oder beides umfasst.
Empfänger nach Anspruch 8, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
Sender, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Spreizeinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Spreizcodes zu spreizen.
Sender nach Anspruch 15, wobei der Hochfrequenzchip eine Verwürflungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Verwürfelungscodes zu verwürfeln.
Sender nach Anspruch 15, wobei der Hochfrequenzchip eine Modulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasenmodulationsschemas, eines Amplitudenmodulationsschemas oder von beiden zu modulieren.
Sender nach Anspruch 15, wobei der Basisbandchip einen Kanal-Codierer, einen Verschachteler oder beides umfasst.
Sender nach Anspruch 15, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.
Empfänger, umfassend: einen Basisbandchip; einen Hochfrequenzchip; und eine Schnittstelleneinheit, die den Basisbandchip und den Hochfrequenzchip koppelt, wobei der Hochfrequenzchip eine Entspreizungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entspreizungscodes zu entspreizen.
Empfänger nach Anspruch 20, wobei die Entspreizungseinheit in einer Rake-Struktur enthalten ist.
Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Hochfrequenzchip eine Entwürflungseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Entwürfelungscodes zu entwürfeln.
Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Hochfrequenzchip eine Demodulationseinheit umfasst, die dafür ausgelegt ist, einen Datenstrom unter Verwendung eines Phasendemodulationsschemas, eines Amplitudendemodulationsschemas oder von beiden zu demodulieren.
Empfänger nach Anspruch 20, wobei der Basisbandchip einen Kanaldecoder, einen Entschachteler oder beides umfasst.
Empfänger nach Anspruch 20, wobei die Schnittstelleneinheit digital ist und auf dem DigRF-Standard basiert.