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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Kalibrieren
der Leistungsausgabe einer mobilen Kommunikationseinrichtung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In
einem mobilen Kommunikationssystem wird die Übertragungsleistung der Mobilstation
gesteuert, zwei manchmal konkurrierende Ziele zu erfüllen. Das
erste Ziel ist, minimale Signalqualitätsstandards aufrechtzuerhalten.
Falls das Signal schwundbehaftet ist (fading), wird die Mobilstation ihre Übertragungsleistung
erhöhen,
sodass das empfangene Signal in der Basisstation den minimalen Signalqualitätsstandard
erfüllt.
Das zweite Ziel ist, Nachbarkanal- und Zweikanal-Interferenz zu reduzieren, sodass andere
Einrichtungen, die auch diese bestimmte Basisstation verwenden,
klar kommunizieren können.
Falls die Übertragungsleistung
einer bestimmten Einrichtung zu hoch ist, wird etwas von der Energie
in benachbarte Kanäle überströmen, was
Interferenz mit Übertragung
von anderen Mobilstationen bewirkt. Deshalb wird die Mobilstation, wann
immer es möglich
ist, ihre Übertragungsleistung
reduzieren, um Interferenz zu vermeiden, vorausgesetzt, dass der
minimale Signalqualitätsstandard
auf dem 1000-Pegel aufrechterhalten werden kann.
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Um
den Leistungspegel der Mobilstation effektiv zu steuern, ist es
wünschenswert,
dass der Leistungsverstärker
des mobi len Endgerätes
ein lineares Leistungsverhalten über
sowohl den Frequenz- als auch den dynamischen Bereich der erforderlichen Leistungspegel
aufweist. Unglücklicherweise
sind mobile Einrichtungen die Summe von verschiedenen elektronischen
Komponenten, keine von denen sich notwendigerweise linear verhält. Deshalb
wird eine typische mobile Einrichtung eine nicht-lineare Kurve haben,
wenn eine erwartete Leistungsausgabe mit einer tatsächlichen
Leistungsausgabe verglichen wird, wie in 1 zu sehen
ist. Diese Kurve ändert sich
in jeder der Betriebsfrequenzen der mobilen Einrichtung. Um diese
Nichtlinearität
zu kompensieren, bezieht die mobile Einrichtung eine Menge von Offsets
(Versatzen) (siehe 1) ein und speichert sie in
einem nicht-flüchtigen
Speicher. Diese Offsets sind gestaltet, die tatsächliche Leistungsausgabe in
eine lineare Beziehung mit der erwarteten Ausgabe zu bringen. Wo
z.B. die tatsächliche
Leistungsausgabe die erwartete Leistungsausgabe überschreitet, wird ein negativer
Offset gespeichert, um die tatsächliche Leistungsausgabe
zu reduzieren (der eingekreiste Abschnitt von 1).
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Um
diese Offsets zu kalkulieren, messen Hersteller typischerweise den
Ausgabeleistungspegel in vielen Punkten über sowohl das Frequenzband als
auch den dynamischen Leistungsbereich des Senders. Je höher die
Zahl von Punkten ist, desto besser ist die Genauigkeit (und Linearität) des resultierenden
Ausgangssignals. Wo Vielfachzugriff im Zeitmultiplex (TDMA, Time
Division Multiplexing Access) verwendet wird, ist die Zahl von Leistungspegeln
beschränkt,
und somit ist die Gesamtzahl von Punkten relativ vernünftig. Wo
jedoch Vielfachzugriff im Kanalmultiplex (CDMA, Channel Division
Multiplexing Access) verwendet wird, kann theoretisch eine unendliche
Zahl von Leistungspegeln verwendet werden, was zu einer effektiv
unendlichen Zahl von Punkten führt,
die zu testen sind.
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Ein
Kalibrierungsverfahren zum Erzeugen eines Funkfrequenz-Ausgangssignals mit
einer spezifizierten Charakteristik wird in US-A-5890057 beschrieben.
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Während die
in unterschiedlichen Einrichtungen der gleichen Produktlinie verwendeten
Schaltungen theoretisch die gleichen sind, verkompliziert einzelne
Variation innerhalb der Teile, die verwendet werden, um die Schaltungen
in den verschiedenen Einrichtungen zu schaffen, das Problem, was
dazu führt,
dass die Offsets für
jede Einrichtung einzigartig sind. Somit muss jede Einrichtung individuell
getestet werden, um richtige Kalibrierung der Einrichtung sicherzustellen.
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Konventionell
geschieht diese Kalibrierung mit einem aufwändigen Gestell von Ausrüstung, inkludierend
eine Antenne, die mit einem Empfänger und
einem Sender verbunden ist, mehrere Energieversorgungsquellen und
einen Prozessor (typischerweise in einem Personalcomputer), um das
Gestell zu steuern und mit dem Prozessor in der mobilen Einrichtung
zu kommunizieren. Anfangs wird der Empfänger der mobilen Einrichtung
durch Generieren eines Signals in einer eingestellten Frequenz und
Leistungspegel und Anlegen dessen an die Antenne der mobilen Einrichtung
kalibriert. Der Gestell-Prozessor bewertet die Ablesungen innerhalb
des Prozessors der mobilen Einrichtung und kalkuliert einen Offset, der
dann durch die mobile Einrichtung gespeichert wird. Dieser Prozess
wird für
eine Zahl von Punkten in unterschiedlichen Frequenzen und Leistungspegeln
wiederholt. Dies ist kein schneller Prozess, da die Testausrüstung in
jeder Frequenz "ausgleichen" muss.
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Nach
Kalibrierung der Empfängerkette
wird die Senderkette kalibriert. Dies involviert das Übertragen
durch die Mobileinrichtung in einer Zahl von Frequenzen und Leistungspegeln
zur Antenne der Testausrüstung.
Die Einrichtung kommuniziert mit dem Gestell-Prozessor und teilt
dem Gestell-Prozessor mit, dass sie in einer Frequenz x bei einer
Leistung y übertragen
hat. Der Gestell-Prozessor vergleicht dann diese Information mit
der Frequenz und Leistung, die in der Testausrüstung empfangen wurde. Erneut
benötigt
die Testausrüstung
Zeit, um in jeder getesteten Betriebsfrequenz und Leistungspegel auszugleichen.
Aus diesem Vergleich kann der Gestell-Prozessor einen Offset kalkulieren,
der, typischerweise durch eine serielle Kommunikationsleitung, zu
der mobilen Einrichtung gesendet wird, die dann den Offset in ihrem
Speicher speichert.
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Dieser
Kalibrierungsprozess kann durch Hinzufügen von Testzeit in der Fabrik
und Erfordern aufwändiger
Testausrüstung
zeitraubend und aufwändig sein.
Angesichts der intensiven Konkurrenz, eine wirtschaftliche mobile
Einrichtung zu erzeugen, ist jegliche Erhöhung der Produktionskosten
unerwünscht.
So versuchen Hersteller, Zeit durch Beschleunigen des Messpotenzials
und/oder der Kommunikation zwischen der Testausrüstung und der mobilen Einrichtung
zu verringern, sodass das Testen schneller bewerkstelligt wird;
oder die Hersteller kürzen
ab und testen weniger Punkte über
die Bandbreite und den dynamischen Bereich des Senders. Alternativ
können
die Teile, die verwendet werden, um die Einrichtung montieren, dem
Standard mehr angeglichen werden, derart, dass sich die Einrichtungen
innerhalb der Produktlinie identisch verhalten oder sich die Teile
selbst linearer verhalten, sodass weniger nicht-lineare Fälle auftreten.
Alle diese Lösungen
haben Nachteile. Die erste Lösung
involviert typischerweise Schaffung aufwändigerer Testausrüstung, deren
Kosten dann auf die Kosten der Einrichtung umgelegt werden. Die
zweite Lösung
erhöht
die Fehler, die während
der Verwendung der Einrichtung auftreten können, insbesondere wenn unrichtige
Offsets in dem Speicher gespeichert sind, und das Endergebnis ist
schlechteres Leistungsverhalten der Einrichtung. Die letzte Lösung führt auch
zu einer aufwändigeren
Einrichtung, da die Kosten der genaueren Teile höher sind.
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Entsprechend
verbleibt ein Bedarf auf dem Gebiet vom Testen einer mobilen Kommunikationseinrichtung,
und insbesondere auf dem Gebiet vom Testen eines mobilen Telefons,
um ein ökonomisches
Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, die die Zeit verringern,
die notwendig ist, um ein mobiles Telefon zu testen und zu kalibrieren,
ohne beträchtlich
zu den Kosten der Testausrüstung
beizutragen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Rückschleifmodul,
das zum Kalibrieren der Empfänger- und
Senderkette eines Mobiltelefons verwendet wird. Das Rückschleifmodul
wird durch das Mobiltelefon während
der Kalibrierungsprozedur gesteuert. Das Telefon überträgt ein Signal
von der Telefonantenne zu dem Rückschleifmodul.
Das Rückschleifmodul ändert die
Frequenz des übertragenen
Signals, um ein Rückschleifsignal
zu erstellen, welches dann durch die Antenne zurück zu dem Telefon gespeist
wird. Software in dem Telefon evaluiert das Rückschleifsignal, um den geeigneten
Offset für
die Senderkette in dieser Frequenz und Leistungspegel zu bestimmen. Dieser
Prozess wird wiederholt, bis die gewünschte Zahl von Frequenzen
und Leistungspegeln auf richtige Kalibrierung getestet sind. Die
Offsets werden im Speicher für
eine spätere
Verwendung durch das Telefon gespeichert.
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Eine
alternative Verwendung des Rückschleifmoduls
ist eine allgemeine Integritätsprüfung für die Telefonkomponenten.
In dem Telefon wird ein Signal generiert, zu dem Rückschleifmodul
gesendet, und durch das Telefon wird ein Rückschleifsignal von dem Rückschleifmodul
empfangen. Falls das Rückschleifsignal
in ein Fenster von akzeptablen Antworten passt, wird dann das Telefon
als ok betrachtet, um zu kalibrieren. Falls das Telefon außerhalb
des Fensters von akzeptablen Ant worten ist, wird dann das Telefon
für weiteres
Testen herangezogen, um die Komponente zu bestimmen, die die schlechte
Reaktion verursacht. Auf Lokalisierung und Ersatz der defekten Komponente(n)
hin wird das Telefon erneut getestet, bis eine akzeptable Antwort
erlangt wird, zu welcher Zeit das Telefon kalibriert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Grafik der gewünschten Leistungspegel
der mobilen Kommunikationseinrichtung im Vergleich zu den tatsächlichen
Leistungspegeln, was das Wesen der Offsets veranschaulicht, die
verwendet werden, um Einrichtungen zu kalibrieren;
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines zellularen Telefons der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine Blockdiagramm des Kalibrierungssystems der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein detailliertes schematisches Diagramm des Rückschleifmoduls der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
ein vereinfachtes Flussdiagramm, das den Kalibrierungsprozess der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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6 ist
ein detailliertes Flussdiagramm des Empfängerkalibrierungsprozesses
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein detailliertes Flussdiagramm des Senderkalibrierungsprozesses
der vorliegenden Erfindung; und
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8 ist
ein schematisches Diagramm einer alternativen Verwendung der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Bezug
nehmend nun auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 2,
wird eine mobile Kommunikationseinrichtung, wie etwa ein zellulares
Telefon, gezeigt und allgemein durch das Bezugszeichen 10 angezeigt.
Mobiltelefon 10 ist ein vollständig funktionsfähiger Funktransceiver,
der zum Übertragen und
Empfangen von digitalen und/oder analogen Signalen über einen
HF-Kanal gemäß bekannten
Standards fähig
ist, wie etwa Telecommunications Industry Association (TIA), IS-54,
IS-136 und IS-95. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf
zellulare Telefone begrenzt, sondern kann auch in anderen Typen
von mobilen Kommunikationseinrichtungen implementiert werden, inkludierend,
ohne Begrenzung, Funkrufempfänger
(pagers) und persönliche
digitale Assistenten.
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Das
Mobiltelefon 10 inkludiert eine Bedienerschnittstelle 12 und
eine Transceivereinheit 24, die in einem Gehäuse enthalten
sind. Benutzer können über die
Bedienerschnittstelle 12 wählen und Statusinformation
von dem Mobiltelefon 10 empfangen. Die Bedienerschnittstelle 12 besteht
aus Tastenfeld 16, Anzeige 18, Mikrofon 20 und
Lautsprecher 22. Das Tastenfeld 16 erlaubt dem
Benutzer, Nummern zu wählen,
Daten einzugeben, auf Aufforderungen zu reagieren und anderweitig
den Betrieb des Mobiltelefons 10 zu steuern. Die Anzeige 18 erlaubt
dem Bediener, gewählte
Ziffern, Rufstatusinformation, Nachrichten und andere gespeicherte
Information zu sehen. Eine Schnittstellensteuerung 14 verbindet
das Tastenfeld 16 und die Anzeige 18 mit der Steuerlogik des
Telefons 26. Das Mikrofon 20 und der Lautsprecher 22 sehen
eine Audioschnittstelle vor, die Benutzern erlaubt, mit ihrem Mobiltelefon 10 zu
sprechen und zu hören.
Mikrofon 20 konvertiert die Sprache des Benutzers und andere
Töne in
Audiosignale für eine
nachfolgende Übertragung
durch das Mobiltelefon 10. Lautsprecher 22 kon vertiert
Audiosignale, die durch das Mobiltelefon 10 empfangen werden,
in hörbare
Töne, die
durch den Benutzer gehört
werden können.
Im allgemeinen sind das Mikrofon 20 und der Lautsprecher 22 in
dem Gehäuse
des Mobiltelefons 10 enthalten. Das Mikrofon 20 und
der Lautsprecher 22 können
sich jedoch auch in einem Kopfhörer
mit Mikro (Headset) befinden, der durch den Benutzer getragen werden
kann.
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Die
Transceivereinheit 24 umfasst einen Sender 30,
einen Empfänger 40 und
einen Antennenaufbau 50. Die Transceiverschaltungstechnik
oder Funkkommunikationsschaltung ist typischerweise auf einer Leiterplatine
(nicht gezeigt) enthalten. Der Sender 30 inkludiert einen
digitalen Signalprozessor 32, Modulator 34 und
RIF-Verstärker 36.
Der digitale Signalprozessor 32 konvertiert analoge Signale
von dem Mikrofon 20 in digitale Signale, komprimiert das digitale
Signal und fügt
Fehlererfassung, Fehlerkorrektur und Signalisierungsinformation
ein. Modulator 34 konvertiert das Signal zu einer Form,
die für
eine Übertragung
auf einem HF-Träger
geeignet ist. Der HF-Verstärker 36 verstärkt das
Signal zu einem geeigneten Leistungspegel für eine Übertragung. Im allgemeinen
kann die Übertragungsleistung
des Telefons 10 in Inkrementen von zwei Decibel als Reaktion auf
Befehle, die es von seiner bedienenden Basisstation empfängt, nach
oben und unten abgestimmt werden. Dies erlaubt dem Mobiltelefon 10,
nur auf dem für
einen Empfang notwendigen Leistungspegel zu übertragen, und reduziert Interferenz
zu Einheiten in der Nähe.
Es ist genau diese Fähigkeit
zur Abstimmung des Leistungspegels, die durch den ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung kalibriert wird.
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Der
Empfänger 40 inkludiert
einen Empfänger/Verstärker 42,
Demodulator 44 und digitalen Signalprozessor 46.
Der Empfänger/Verstärker 42 enthält ein Bandpassfilter,
Niederstufen-HF-Verstärker und
eine Mischeinrichtung. Empfangene Signale werden gefiltert, um Seitenbänder zu
eliminieren. Die ver bleibenden Signale werden zu einem Niederstufen-HF-Verstärker weitergegeben
und zu einem HF-Mischaufbau weitergeleitet. Die Mischeinrichtung konvertiert
die Frequenz zu einer niederen Frequenz, die entweder verstärkt oder
direkt dem Demodulator 44 bereitgestellt wird. Der Demodulator 44 extrahiert die übertragene
Bitsequenz aus dem empfangenen Signal. Der digitale Signalprozessor 46 dekodiert
das Signal, korrigiert durch einen Kanal eingeführte Verzerrung und führt Fehlererfassung
und Korrektur durch. Der digitale Signalprozessor 46 trennt
auch Steuer- und Signalisierungsdaten von Sprachdaten. Die Steuer-
und Signalisierungsdaten werden zu der Steuerlogik 26 weitergegeben.
Sprachdaten werden durch einen Sprachdecoder verarbeitet und in
ein analoges Signal konvertiert, das an Lautsprecher 22 angelegt
wird, um hörbare
Signale zu generieren, die durch den Benutzer gehört werden
können.
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Die
Steuerlogik 26 steuert den Betrieb des Telefons 10 gemäß Instruktionen,
die in einem Programmspeicher 28 gespeichert sind. Steuerlogik 26 kann
durch einen oder mehr Mikroprozessoren implementiert sein. Die Funktionen,
die durch die Steuerlogik 26 durchgeführt werden, inkludieren Leistungssteuerung,
Kanalauswahl, Zeiteinstellung ebenso wie eine Unterbringung von
anderen Funktionen. Die Steuerlogik 26 fügt in die übertragenen
Signale Signalisierungsnachrichten ein und extrahiert Signalisierungsnachrichten
aus den empfangenen Signalen. Steuerlogik 26 reagiert auf
beliebige Basisstationsbefehle, die in den Signalisierungsnachrichten
enthalten sind, und implementiert diese Befehle. Wenn der Benutzer über das
Tastenfeld 16 Befehle eingibt, werden die Befehle zu der
Steuerlogik 26 für
eine Aktion transferiert.
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Die
Antenne 50 ist durch eine konventionelle Übertragungsleitung
mit dem Sender 30 und Empfänger 40 zum Ausstrahlen
und Empfangen elektromagnetischer Wellen operativ verbunden. Elektrische
Signale von dem Sender 30 werden an die Antenne 50 angelegt,
die das Signal in elektromagnetische Wellen konvertiert, die von
der Antenne 50 ausgestrahlt werden. Wenn umgekehrt die
Antenne 50 elektromagnetischen Wellen, die durch den Raum ausgestrahlt
werden, ausgesetzt ist, werden die elektromagnetischen Wellen durch
die Antenne 50 in ein elektrisches Signal konvertiert,
das an den Empfänger 40 angelegt
wird.
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Nun 3 zugewandt
wird ein einfaches Blockdiagramm des Kalibrierungssystems der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Das Mobiltelefon 10 ist mit einem Ausrüstungsgestell 51 und
einem Rückschleifmodul 60 operativ
verbunden. Das Rückschleifmodul 60 ist
mit dem Ausrüstungsgestell 51 operativ
verbunden. Das Ausrüstungsgestell 51 inkludiert
einen Signalgenerator 52, wie etwa den HP8924, der durch Hewlett-Packard
in 11311 Chinden Blvd, Boise Idaho 83714 verkauft wird, eine Energiequelle 54 und
einen Prozessor 56, wie etwa einen Personalcomputer (PC).
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Die
Energiequelle 54 führt
dem Rückschleifmodul 60 und
dem Telefon 10 ebenso wie den Elementen des Ausrüstungsgestells 51 Energie
zu. Der Signalgenerator 52 kommuniziert mit dem Rückschleifmodul 60.
Der Prozessor 56 ist mit dem Telefon 10 durch
eine konventionelle serielle Verbindung operativ verbunden. Das
Telefon 10 ist durch seine Antenne 50 mit dem
Rückschleifmodul 60 und
durch eine serielle Verbindung 58 mit einer Reihe von Schaltern
innerhalb des Rückschleifmoduls 60 verbunden,
wie nachstehend detaillierter erläutert wird.
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Das
Rückschleifmodul 60,
das am besten in 4 zu sehen ist, inkludiert ein
Gehäuse 62 mit
einem Leistungsport 64, einem Antennenport 66,
der mit der Antenne 50 des Mobiltelefons 10 operativ
verbunden ist, einem Signalgeneratorport 68, der mit dem
Signalgenerator 52 operativ verbunden ist, und einem Schaltersteuerport 70,
der mit dem Telefon 10 operativ verbunden ist. Innerhalb
des Gehäuses 62 befindet
sich eine Rückschleifschaltung 72,
die übertragene
HF-Signale von dem Mobiltelefon 10 mischt und eine Rückschleifsignal-Empfangsfrequenz
des Mobiltelefons 10 zur Verwendung bei Kalibrierung des
Senders des Telefons 30 generiert. Die Rückschleifschaltung 72 inkludiert
auch einen direkten Signalpfad 74 zum Verbinden des Signalgenerators 52 und
Telefons 10, um den Empfänger des Telefons 40 zu
kalibrieren.
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Die
Rückschleifschaltung 72 inkludiert
einen ersten Signalpfad 74, der Antennenport 66 und
Signalgeneratorport 68 direkt verbindet, einen zweiten Signalpfad 76,
der den Antennenport 66 mit einem ersten Eingang einer
Mischeinrichtung 90 verbindet, einen dritten Signalpfad 84,
der den Signalgeneratorport 68 mit einem zweiten Eingang
der Mischeinrichtung 90 verbindet, und einen vierten Signalpfad 86, der
den Ausgang der Mischeinrichtung 90 mit dem Antennenport 66 verbindet.
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Der
erste Signalpfad 74, der hierin der direkte Signalpfad
genannt wird, wird verwendet, um Signale vom Port 68 zum
Port 66 zum Kalibrieren des Empfängers 40 zu übertragen.
Der zweite Signalpfad 76, der Übertragungssignalpfad genannt
wird, überträgt Signale,
die in Port 66 durch das Mobiltelefon 10 angelegt
werden, zu der Mischeinrichtung 90. Der Übertragungssignalpfad 76 inkludiert
erste und zweite Zweige 92 und 94. Der erste Zweig 92 sieht
einen direkten nicht-dämpfenden
Pfad von Port 66 zu der Mischeinrichtung 90 vor.
Der zweite Zweig 94 inkludiert ein Paar von 20-dB-Dämpfungseinrichtungen 97,
um das übertragene
Signal zu dämpfen.
Dies ist bei höheren
Leistungspegeln notwendig. Ein Paar von Schaltern 96 und 98 wählt zwischen
den ersten und zweiten Zweigen 92 und 94.
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Der
dritte Signalpfad 84, der Mischungssignalpfad genannt wird, überträgt Injektionssignale,
die in Port 68 durch den Signalgenerator 52 angelegt werden,
zu der Mischeinrichtung 90. Diese Injektionssignale werden
mit dem übertragenen
Signal gemischt, um ein Rückschleifsignal
in der Empfangsfrequenz des Mobiltelefons 10 zu generieren.
Der Mischungssignalpfad 84 inkludiert ein Paar von Verstärkern 88,
um das Injektionssignal zu verstärken.
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Der
vierte Signalpfad 86, der als der Rückschleifsignalpfad bezeichnet
wird, überträgt das Rückschleifsignal,
das durch die Mischeinrichtung 90 ausgegeben wird, zu Port 66.
Rückschleifsignalpfad 86 inkludiert
erste und zweite Zweige 100 bzw. 102. Jeder Zweig 100, 102 des
Rückschleifsignalpfads 86 inkludiert
einen Verstärker 103, 103' und ein Filter 101, 101', die jeweils
den zwei unterschiedlichen Frequenzbändern entsprechen. Rückschleifsignalpfad 86 ist
durch eine Kopplungseinrichtung 108 mit Antennenport 66 gekoppelt.
Alternativ könnte
Rückschleifsignalpfad 86 mit
einem getrennten Ausgangsport (nicht gezeigt) an Stelle von Antennenport 66 verbunden
sein.
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Im
Gebrauch hilft das Rückschleifmodul 60, das
Telefon 10 zu kalibrieren, unter Verwenden hauptsächlich des
Prozessors oder der Steuerlogik 26 des Telefons 10,
um den Kalibrierungsprozess abzuschließen. Die Offsets, die durch
diese Kalibrierung erstellt werden, werden in dem Speicher 28 des Telefons 10 gespeichert,
und das Telefon 10 ist zur Versendung bereit. Insbesondere
kann der Speicher 28 des Telefons 10 Software
aufweisen, die in das Telefon 10 vorprogrammiert ist, oder
der PC 56 könnte
das Programm zum Start des Kalibrierungsprozesses hochladen. Während von
der Steuerlogik 26 erwartet wird, alle nachführend detailliert
gezeigten Kalkulationen durchzuführen,
ist es möglich,
die Steuerlogik 26 mit der Rechenleistung des PC 56 zu ergänzen, falls
benötigt
oder gewünscht.
Es wird jedoch geglaubt, dass die meiste Kommunikation zwischen
dem PC 56 und der Steuerlogik 26 elimi niert werden
kann, wobei dadurch die erforderliche Kalibrierungszeit reduziert
wird.
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5 zeigt
einen Überblick über das
bevorzugte Verfahren zum Kalibrieren des Telefons 10. Es ist
zu verstehen, dass die zuvor erwähnte
Software innerhalb des Speichers 28 des Telefons 10 vorzugsweise
dieses Verfahren implementiert. Die Kalibrierungssequenz beginnt
in Block 110. Das Telefon 10, das Ausrüstungsgestell 51 und
das Rückschleifmodul 60 werden
eingeschaltet (Block 112). Der PC 56 instruiert
das Telefon 10, Kalibrierung des Empfängerabschnitts 40 des
Telefons 10 zu beginnen (Block 114). Nachdem der
Empfänger 40 kalibriert
ist, wird dann der Sender 30 des Telefons kalibriert (Block 116),
und die Kalibrierungsprozedur ist beendet (Block 118).
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Die
Kalibrierung des Empfängerabschnitts 40 wird
in 6 gezeigt, wobei Block 114 in seine Komponentenschritte
auseinandergezogen ist. Speziell beginnt die Kalibrierung des Empfängerabschnitts 40 in
Block 128. Falls nicht bereits in Block 112 eingeschaltet,
werden das Telefon 10 und die Testausrüstung, inkludierend das Rückschleifmodul 60,
eingeschaltet (Block 130). Das Telefon 10 setzt das
Rückschleifmodul 60 in
einen Durchgangsmodus (Block 132) durch Manipulieren von
Schaltern 78, 80, Signale entlang des ersten Signalpfads 74 zu
lenken. Der Empfänger 40 wird
auf einen ersten Kanal n abgestimmt (Block 134). Der Signalgenerator 52 wird dann
auf den gleichen Kanal n gesetzt (Block 136). Diese Abstimmung
wird durch das Telefon 10 bewerkstelligt, das mit dem PC 56 kommuniziert,
der dann den Signalgenerator 52 instruiert, auf den korrekten
Kanal abzustimmen.
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Der
Signalgenerator 52 wird dann auf einen Leistungspegel y
gesetzt (Block 138). Erneut wird dies von dem Telefon 10 zu
dem PC 56 zu dem Generator 52 bewerkstelligt.
Das Signal von dem Signalgenerator 52 tritt in das Rückschleifmodul 60 in dem
Signalgeneratorport 68 ein, läuft entlang des direkten Signalpfads 74 und
wird an die Antenne 50 des Telefons 10 über den
Antennenport 66 angelegt. Das Telefon 10 misst
den Leistungspegel des empfangenen Signals und kalkuliert einen
Offset-Wert basierend auf dem tatsächlichen Pegel des Signals (Block 140).
Der Offset wird dann im Speicher 28 gesichert (Block 142).
Das Telefon 10 kennt den tatsächlichen Pegel des generierten
Signals durch die Verknüpfung
mit dem PC 56.
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Das
Telefon 10 prüft
dann um zu sehen, ob dieser Offset das Ende der gewünschten
Leistungspegel für
diesen Kanal ist (Block 144). Falls die Antwort nein ist,
dann inkrementiert der Signalgenerator den Leistungspegel (Block 146)
und Schritte 140 und 142 werden wiederholt. Wenn
die Leistungspegel in diesem bestimmten Kanal erschöpft wurden,
d.h. die Antwort auf Block 144 ja ist, dann prüft das Telefon 10 um
zu sehen, ob dies der letzte zu testende Kanal ist (Block 148).
Falls die Antwort nein ist, dann inkrementiert der Signalgenerator 52 den
Kanal (Block 150) und wiederholt Schritte 138, 140, 142, 144 und 146 wie
oben beschrieben, bis die Kanäle
erschöpft wurden.
Wenn die Kanäle
erschöpft
wurden, d.h. die Antwort auf Block 148 ist ja, dann endet
die Empfängerkalibrierung
(Block 152).
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Die
Kalibrierung des Senderabschnitts 30 wird in 7 gezeigt,
wo Block 116 in seine Komponentenschritte auseinandergezogen
ist. Anfangs wird das Rückschleifmodul 60 in
den Rückschleifmodus gesetzt
(Block 151). Dies wird bewirkt, indem Schalter 78 und 80 instruiert
werden, den zweiten Signalpfad 86 auszuwählen. Dies
bewirkt, dass das Injektionssignal von dem Signalgenerator 52 in
den Signalgeneratorport 68 eintritt und die zwei Verstärker 88 zu der
Mischeinrichtung 90 durchläuft.
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Der
Signalgenerator 52 ist auf die Differenz zwischen der Übertragungsfrequenz
und der Empfangsfrequenz für
einen gegebenen Kanal abgestimmt. Falls z.B. das Telefon in einem
Modus von 800 MHz arbeitet, liegt der Übertragungsfrequenzbereich
zwischen 824,040–848,970
MHz, und der Empfangsfrequenzbereich liegt zwischen 869,040–893,970
MHz. Somit würde
der Signalgenerator 52 auf 45 MHz abgestimmt, was die Differenz zwischen
der Übertragungsfrequenz
und der Empfangsfrequenz für
einen gegebenen Kanal n darstellt. Gleichermaßen würde in dem Modus von 1900 MHz der
Signalgenerator 52 auf 80 MHz abgestimmt, da der Übertragungsfrequenzbereich
1850–1910
MHz ist und die Empfangsfrequenz 1930–1990 MHz ist.
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Da
nun mehr Telefone in mindestens zwei Modi arbeiten, die unterschiedliche
Frequenzbänder darstellen,
sollte das Rückschleifmodul 60 auch
ausgerüstet
sein, diese mehreren Modi zu handhaben. Als ein Ergebnis inkludiert
der Rückschleifsignalpfad 86 den
ersten Frequenzzweig 100 und den zweiten Frequenzzweig 102,
gesteuert durch Schalter 104, 106. Das Telefon 10 weiß, welches
Frequenzband getestet wird, und wählt entsprechend den geeigneten
Frequenzzweig 100, 102 (Block 155). In
dem offengelegten Rückschleifmodul 60 arbeitet
die Verstärker-
und Filterkombination 101, 103 in dem ersten Zweig 100 in
dem Band von 800 MHz und schließt beliebige
Ausgleichsvorgänge
und Oberwellen aus, die mit dem Kalibrierungsprozess interferieren
können.
Gleichermaßen
arbeitet die Verstärker-
und Filterkombination 101', 103' in dem zweiten
Zweig 102 in dem Band von 1900 MHz und schließt ähnlich Ausgleichsvorgänge und
Oberwellen außerhalb
des gewünschten
Frequenzbereichs aus.
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Der
Empfänger 40 des
Telefons wird auf Kanal n abgestimmt (Block 156) und der
Sender wird ebenso auf Kanal n abgestimmt (Block 158).
Der Sender 30 wird auf einen Ausgangsleistungspegel y gesetzt
(Block 160) und überträgt. Das übertragene Signal
wird an den Antennenport 66 des Rückschleifmoduls 60 angelegt
und durch entweder den nicht-gedämpften
Zweig 94 oder den gedämpften Zweig 92 gelenkt.
Falls der Leistungspegel y relativ hoch ist, derart, dass die Mischeinrichtung 90 oder andere
elektrische Komponenten innerhalb der Schaltung 72 beschädigt werden
können,
betätigt das
Telefon 10 Schalter 96 und 98, um den
gedämpften
Zweig 92 auszuwählen,
was zu einer Verringerung von 40 dB in der Stärke des Telefonsignals führt, bevor
es in der Mischeinrichtung 90 ankommt. Falls der Leistungspegel
y relativ niedrig ist, dann wird das Telefonsignal durch den nicht-gedämpften Zweig 94 durch
Schalter 96 und 98 weitergeleitet. Das Telefon steuert
den Betrieb aller Schalter durch den Steuerport 70.
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Das übertragene
Telefonsignal wird dann in der Mischeinrichtung 90 mit
dem Signal von dem Signalgenerator 52 gemischt, um ein
Rückschleifsignal in
der Empfangsfrequenz des gewählten
Kanals n zu erzeugen. Dieses Rückschleifsignal
verlässt
dann die Mischeinrichtung 90 durch Rückschleifsignalpfad 86,
wo es sich durch den ausgewählten
Frequenzpfad 100 oder 102 bewegt, wie durch die
Position der Schalter 104 und 106 bestimmt. Das
Rückschleifsignal
wird durch die geeigneten Elemente verstärkt und gefiltert und zu der
Kopplungseinrichtung 108 weitergegeben, die das Rückschleifsignal
mit dem Antennenport 66 koppelt, der nun sowohl als ein
Ausgangsport als auch ein Eingangsport dient. Es sollte verstanden
werden, dass das Rückschleifsignal
nicht durch den ersten Port 66 rückgekoppelt werden muss, vielmehr
könnte
das Rückschleifsignal
auch durch einen dedizierten Ausgangsport austreten.
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Die
Antenne 50 empfängt
nun das Rückschleifsignal.
Das Telefon 10 misst die Leistung des empfangenen Signals
und kalkuliert einen Offset aus dem so beobachteten Wert im Vergleich
zu dem Wert, von dem das Telefon gedacht hat, dass er übertragen
wird (Block 162). Das Telefon 10 kompensiert jegliche Dämpfung wegen
dem Pfad, der durch das Signal genommen wird. Der Offset wird gesichert (Block 164)
und das Telefon prüft
um zu sehen, ob dies ein Ende der gewünschten Eingangspegel ist (Block 166).
Falls die Antwort nein ist, dann wird der Leistungspegel inkrementiert
(Block 168) und Schritte 162, 164 und 166 werden
wiederholt. Wenn der Leistungspegel über einen gewissen "sicheren" Pegel inkrementiert
wird, schaltet das Telefon 10 das Rückschleifmodul zu dem gedämpften Pfad 92,
sodass keine Komponenten unbeabsichtigt während des Tests auf den höheren Leistungspegeln
beschädigt
werden. Falls die Antwort zu Block 166 ja ist, Kanal n
wurde in allen gewünschten
Leistungspegel-Testpunkten getestet, dann fragt das Telefon 10, ob
alle Kanäle
getestet wurden (Block 170). Falls die Antwort auf Block 170 nein
ist, werden sowohl der Empfänger 40 als
auch der Sender 30 zu dem nächsten Kanal inkrementiert
(Block 172), und Schritte 162, 164, 166 und 168 werden
wiederholt, bis von Block 170 ein Ja zurückgegeben
wird. Falls von Block 170 ein Ja zurückgegeben wird, dann endet
die Kalibrierung des Senders 30 (Block 174), und
die Kalibrierung des Telefons 10 wird für dieses Frequenzband beendet
(Block 126, 5).
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Das
Telefon 10 kann dann, falls so gewünscht, für ein anderes Frequenzband
mit der geeigneten Verlagerung von Schaltern 104, 106 kalibriert
werden. Während
die vorliegende Erfindung größere Vorsicht
beim Kalibrieren des Empfängers 40 des
Telefons 10 erfordert, werden größere Einsparungen in der Zeit
erreicht, die zum Kalibrieren des Senders 30 erforderlich
ist. Dies ist zum großen
Teil wegen der Tatsache so, dass die Testelemente zwischen Abstimmungsänderungen
nicht ausgleichen müssen,
auch wird keine Zeit zum Kommunizieren hin und zurück zwischen
dem Telefon 10 und dem PC 56 während der Senderkalibrierung
verschwendet. Wie oben festgehalten ist es möglich, die Rechenleistung von
Steuerlogik 26 mit dem PC 56 zu ergänzen, aber
dies wird nicht bevorzugt.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in 8 zu
sehen. Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden, um
einfach Telefone zu testen oder um einzelne Komponenten innerhalb
der Telefone zu testen. Das Telefon 10 wird mit dem Rückschleifmodul 60 verbunden,
das wiederum mit dem Signalgenerator 52 verbunden wird.
Ein digitaler Signalprozessor 200, der Teil der Steuerlogik 26 oder
Teil von entweder dem Sender 30 oder dem Empfänger 40 sein
kann, generiert ein Basisbandsignal 202. Das Signal 202 wird
vorzugsweise in das Frequenzspektrum in dem DSP 200 transformiert.
In der bevorzugten Ausführungsform
führt der
DSP 200 eine FFT in dem Signal 202 durch. Das
Signal 202 wird dann durch den Sender 30 moduliert
und durch das Rückschleifmodul 60 gesendet.
Vorzugsweise ist das Signal auf einer relativ niedrigen Leistung
und muss nicht gedämpft
werden. Das Basisbandsignal wird mit der Empfängerfrequenz in der Mischeinrichtung 90 gemischt,
wie oben beschrieben, und das resultierende Rückschleifsignal wird nach Filtern
zurück
zu dem Telefon 10 gesendet. Der Empfänger 40 empfängt das
Rückschleifsignal
und führt
die Demodulation durch.
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Bei
Ankunft in dem DSP 200 wird das Rückschleifsignal auch transformiert,
um Frequenzrückschleifsignal 204 zu
generieren. Das Rückschleifsignal 204 wird
mit dem Basisbandsignal 202 verglichen, wie allgemein bei 206 zu
sehen ist. Man kann sich vorstellen, dass es ein Band um das Basisbandsignal 202 gibt,
bei 208 in gestrichelten Linien zu sehen, was eine Hülle bildet.
Diese Hülle
stellt ein "gutes" Telefon dar, d.h.
jegliche Antwort, die in diese Hülle 208 fällt, bedeutet,
dass das getestete Telefon eine akzeptable Antwort hat. Die Hülle 208 kann
aus einer Zahl von bekannten guten Telefonen vor Beginn dieses Typs
von Test abgeleitet werden.
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Dieser
Test verwendet die vollständigen Übertragungs-
und Empfangspfade, und jegliche groben inhärenten Probleme würden sich
in der empfangenen Wellenform zeigen. Der Test könnte entweder als ein autonomer
Test geht/geht nicht oder als eine anfängliche Überprüfung um zu bestimmen, ob das Telefon
zu einer Kalibrierung gesendet werden sollte, verwendet werden.
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Durch Ändern des
Basisbandsignals 202 können
des weiteren einzelne Elemente innerhalb entweder der Senderkette 30 oder
der Empfängerkette 40 angeregt
und getestet werden. Dies sieht ein großes Maß an Flexibilität beim Testen
von Komponenten vor, ohne dass zusätzliche aufwändige Testausrüstung mit
Ausnahme des Rückschleifmoduls 60 erforderlich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung kann natürlich
auf anderen spezifischen Wegen außer den hierin dargelegten
ausgeführt
werden, ohne von dem Geist und wesentlichen Charakteristika der
Erfindung abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind deshalb in
jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu
betrachten, und alle Änderungen,
die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der angefügten Ansprüche kommen, sind
gedacht, darin eingeschlossen zu sein.