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Die
Erfindung betrifft allgemein drahtlose Kommunikationssysteme und
insbesondere diejenigen, die gemäß der UMTS-Norm
betrieben werden sollen.
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In
einem drahtlosen Kommunikationssystem kommuniziert eine Basisstation
mit mehreren Endgeräten
bzw. fernen Terminals, beispielsweise zellularen Mobiltelefonen.
Die Vielfachzugriffe im Frequenzmultiplex (FDMA: "Frequency Division
Multiple Access" in
englischer Sprache) und die Vielfachzugriffe im Zeitmultiplex (TDMA: "Time Division Multiple
Access" in englischer
Sprache) sind herkömmliche
Vielfachzugriffsschemata, um eine bestimmte Anzahl von Endgeräten gleichzeitig
mit Diensten zu versorgen. Die den FDMA- und TDMA-Systemen zugrundeliegende
Idee besteht darin, die verfügbaren
Betriebsmittel jeweils in mehrere Frequenzen oder in mehrere Zeitintervalle
zu unterteilen, so daß mehrere Endgeräte gleichzeitig
in Betrieb sein können,
ohne Störungen
bzw. Interferenzen hervorzurufen.
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Die
Telefone, die gemäß der GSM-Norm
betrieben werden, gehören
zu den FDMA- und TDMA-Systemen, in dem Sinne, daß das Senden und das Empfangen
mit unterschiedlichen Frequenzen und außerdem mit unterschiedlichen
Zeitintervallen erfolgt.
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Im
Gegensatz zu diesen Systemen, die eine Frequenzteilung oder eine
Zeitteilung verwenden, erlauben die CDMA-Systeme (Systeme mit Vielfachzugriff
im Codemultiplex; "Code
Division Multiple Access" in
englischer Sprache), daß sich
durch Verwendung einer Code-Modulation mehrere Benutzer eine gemeinsame
Frequenz und einen gemeinsamen Zeitkanal teilen. Zu den CDMA-Systemen zählen das System
CDMA 2000, das System WCDMA ("Wide Band
CDMA" in englischer
Sprache; Breitband-CDMA) oder die Norm IS-95.
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Wie
auf dem Fachgebiet bekannt, ist bei den CDMA-Systemen jeder Basisstation
ein Verwürfelungscode
("scrambling code" in englischer Sprache) zugeordnet,
der erlaubt, eine Basisstation von einer anderen zu unterscheiden.
Ferner ist jedem Endgerät
(beispielsweise einem zellularen Mobiltelefon) ein orthogonaler
Code zugewiesen, der auf dem Fachgebiet unter der Bezeichnung "OVSF-Code" bekannt ist. Alle
OVSF-Codes sind zueinander orthogonal, was erlaubt, ein Endgerät von einem
anderen zu unterscheiden.
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Bevor
ein Signal auf dem Übertragungskanal zu
einem Endgerät
hin ausgesandt wird, wird das Signal von der Basisstation unter
Verwendung des Verwürfelungscodes
der Basisstation und des OVSF-Codes des Endgeräts verwürfelt und gespreizt bzw. gestreut
("spreaded" in englischer Sprache).
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In
den CDMA-Systemen kann man auch noch diejenigen unterscheiden, die
für Senden
und Empfangen eine unterschiedliche Frequenz verwenden (CDMA-FDD-System),
und diejenigen, die für Senden
und Empfangen eine gemeinsame Frequenz, aber unterschiedliche Zeitdomänen für Senden
und Empfangen verwenden (CDMA-TDD-System).
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Die
Erfindung läßt sich
vorteilhaft auf die Kommunikationssysteme des Typs CDMA und insbesondere
auf die Systeme des Typs CDMA-FDD anwenden.
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Gleichwohl
läßt sich
die Erfindung auch auf Kommunikationssysteme des Typs FDMA und TDMA anwenden,
insbesondere auf GSM- und
GPRS-Telefone, und ganz allgemein auf Endgeräte, die gemäß der UMTS-Norm betrieben werden
und die in der Lage sein müssen,
beispielsweise sowohl unter einem CDMA-System, wie dem WCDMA-System, als auch
unter einem FDMA- und TDMA-System zu arbeiten.
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In
den Endgeräten,
beispielsweise den zellularen Mobiltelefonen, ist für das Senden
derzeit ein einziger Leistungsverstärker vorgesehen, wobei dieser
Leistungsverstärker
einen großen
Hochfrequenzleistung-Betriebsbereich hat. Insbesondere in den CDMA-FDD-Systemen
ist der Leistungsverstärker während der
Nachrichtenverkehre ständig
in Betrieb.
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Ferner
kann für
Mobiltelefone der dritten Generation die von dem Leistungsverstärker bereitgestellte
Sendeleistung in einem vorgegebenen Leistungsbereich, typisch von –50 dBm
bis 24 dBm, variieren. In diesem Leistungsbereich wird die Sendeleistung
in Abhängigkeit
von Leistungsinformationen angepaßt, die von dem Telefon regelmäßig empfangen
werden und von der Basisstation herkommen.
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Derzeit
ist der Leistungsverstärker
so konzipiert, daß er
die größte Wirksamkeit
für die
maximale Sendeleistung hat. Dagegen verschlechtert sich für mittlere
oder niedrige Leistungen die Wirksamkeit signifikant, da sich der
Ruhestrom des Leistungsverstärkers
nicht ändert,
während
die gesendete Leistung sinkt. Somit sinkt in diesen Betriebsmodi
niedriger oder mittlerer Leistung die Wirksamkeit, das heißt, der
Wirkungsgrad, drastisch bis auf Werte von weniger als ein Prozent.
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Daraus
ergibt sich dann ein Energieverlust an der Batterie, der ihre Lebensdauer
verringert.
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Die
Erfindung hat zum Ziel, das oben genannte Problem zu lösen.
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Das
Dokument
US-A-5-267
262 beschreibt die Verstärkungsregelung einer Verstärkungseinrichtung
variabler Verstärkung
in Abhängigkeit
von Leistungsinformationen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist, die Sendeleistung eines Endgeräts, insbesondere
eines zellularen Mobiltelefons, zu regeln, um seine Wirksamkeit
zu optimieren, ohne die Qualität
des übertragenen
Dienstes zu beeinflussen und insbesondere ohne eine Signalverzerrung
hervorzurufen.
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Die
Erfindung schlägt
also ein Verfahren zur Regelung der Sendeleistung eines Endgeräts bzw. fernen
Terminals eines drahtlosen Kommunikationssystems, beispielsweise
eines zellularen Mobiltelefons, in einem vorgegebenen Leistungsbereich
vor, in welchem Verfahren die Sendeleistung in Abhängigkeit
von Leistungsinformationen (Sollwerten), die regelmäßig von
dem Telefon empfangen werden, angepaßt wird.
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Gemäß einem
allgemeinen Merkmal der Erfindung ist das Telefon mit einer Verstärkungseinrichtung
variabler Verstärkung
ausgestattet, die in der Lage ist, den Leistungsbereich abzudecken,
und wird der Wert der Verstärkung
und der Speisespannung der Verstärkungseinrichtung
in Abhängigkeit
von diesen Leistungsinformationen geregelt.
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Die
Erfindung erlaubt also, einerseits die Verstärkung der Verstärkungseinrichtung
in Abhängigkeit
von der angeforderten Leistung anzupassen, um so jede thermische
Leistungsdissipation maximal zu begrenzen. Wie auf dem Fachgebiet
bekannt, ist andererseits einer der Parameter eines Verstärkers das Zurückbleiben
bezüglich
seines Sättigungspunkts (auf
dem Fachgebiet besser unter der englischen Bezeichnung "back-off" bekannt). Nun bringt
aber eine Änderung
der Verstärkung
des Verstärkers
und folglich eine Änderung
seiner Ausgangsleistung eine Änderung
des back-off mit sich, der in bestimmten Fällen zu klein werden kann,
wodurch sich die Gefahr eines nichtlinearen Betriebs des Verstärkers erhöht (Verzerrung
des Signals). Durch Regelung auch des Werts der Speisespannung der
Verstärkungseinrichtung
versucht nun die Erfindung einen optimalen back-off zu erzielen.
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Obgleich
denkbar wäre,
als Verstärkungseinrichtung
einen einzigen Leistungsverstärker
variabler Verstärkung,
der den gesamten Leistungsbereich abdecken kann, zu verwenden, kann
die Verstärkungseinrichtung
variabler Verstärkung
auch ausgehend von mindestens zwei einzeln auswählbaren Leistungsverstärkern realisiert
werden, die in der Lage sind, den gesamten Leistungsbereich abzudecken, und
jeweils zwei unterschiedliche spezifische Betriebszonen und eine
gemeinsame Betriebszone haben. Die Wahl des einen oder des anderen
dieser zwei Verstärker
führt funktionell
zu einer Änderung der
Verstärkung
der Verstärkerstufe.
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Vorteilhaft
wird in Abhängigkeit
von einem vorgegebenen Attributkriterium jedem Punkt des Leistungsbereichs
einer der Verstärker
zugeordnet. Dieses Attributkriterium ist vorzugsweise ein Wirksamkeitskriterium.
Somit kann zum Beispiel jedem Punkt des Leistungsbereichs derjenige
Verstärker zugeordnet
werden, der an diesem Punkt den höchsten Wirkungsgrad hat. Dies
läßt sich
in einfacher Weise zum Beispiel auf ein GSM-System anwenden, in
welchem die Verarbeitungseinrichtungen des Telefons im Moment des
zeitlichen Auftretens des dem Telefon zugewiesenen Zeitintervalls
die von der Basisstation angeforderte Leistung kennen. Daher kann in
Abhängigkeit
von dieser Leistungsinformation der eine oder der andere der Verstärker unmittelbar
vor Beginn des dem Telefon zugewiesenen Zeitintervalls ausgewählt werden.
Wie nachstehend detaillierter zu sehen ist, läßt sich jedoch ein solches
Wirksamkeitskriterium zum Beispiel in den WCDMA-Systemen modifizieren,
um ein Umschalten der Verstärker
mit einer geringeren Störung
der Datenübertragung
vorzusehen. Dies kann dann dazu führen, bestimmte Punkte der
gemeinsamen Zone dem Verstärker
zuzuordnen, der die größte Wirksamkeit
aufweist, und bestimmte andere Punkte der gemeinsamen Zone dem Verstärker zuzuordnen,
der nicht die größte Wirksamkeit
aufweist.
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In
einer speziellen Ausführungsform,
sie sich besonders auf ein GSM-System anwenden läßt, wird in Anwesenheit einer
empfangenen Leistungsinformation, die einem Punkt der gemeinsamen
Zone entspricht, geprüft,
ob diese Leistungsinformation dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht. Wenn dies
der Fall ist, wird dieser Verstärker
weiterhin für die
Bereitstellung der Sendeleistung verwendet. In dem gegenteiligen
Fall wird der Leistungsverstärker ausgewählt, der
der Leistungsinformation entspricht. In allen Fällen, ungeachtet dessen, welcher
Verstärker
ausgewählt
wird, wird ferner der Wert der Speisespannung dieses Verstärkers in
Abhängigkeit
von den Leistungsinformationen geregelt.
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Die
Tatsache, eine gemeinsame Betriebszone für die zwei Verstärker vorzusehen,
erlaubt die Berücksichtigung
von etwaigen Ungenauigkeiten in den Werten der Verstärkungen
der zwei Verstärker,
um insbesondere jedes "Loch" in dem Leistungsbereich zu
vermeiden.
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Als
Variante kann mindestens einer der Verstärker ein Verstärker variabler
Verstärkung
sein. Zusätzlich
zu der Auswahl eines dieser Verstärker wird vorteilhaft der Wert
der Verstärkung
des ausgewählten
Verstärkers
in Abhängigkeit
von der Leistungsinformation geregelt.
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In
einem CDMA-System und insbesondere einem WCDMA-System ist der Leistungsverstärker während der
Nachrichtenverkehre ständig
in Betrieb, da es für
ihn den Begriff der Zeitteilung nicht gibt. Wenn ebenfalls zwei
Leistungsverstärker
verwendet werden, die einzeln auswählbar sind und in der Lage sind,
den gesamten Leistungsbereich abzudecken, ist es in diesem Fall
auch zweckmäßig, den
Umschaltzeitpunkt auszuwählen,
der eine minimale Störung
der Übertragung
hervorruft.
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Deshalb
wird in Anwesenheit einer empfangenen Leistungsinformation, die
einem Punkt der gemeinsamen Zone entspricht, geprüft, ob diese
Leistungsinformation dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht. Wenn dies
der Fall ist, wird dieser Verstärker
weiterhin für
die Bereitstellung der Sendeleistung verwendet.
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In
dem gegenteiligen Fall wird ein Umschalt-Zeitbereich bzw. Schalt-Zeitbereich
definiert, der sich von dem Zeitpunkt des Empfangs dieser Leistungsinformation
ab über
eine vorgegebene Zeitdauer erstreckt, die mit den Grenzen der gemeinsamen
Zone vereinbar ist. Außerdem
werden in Abhängigkeit
von einem vorgegebenen Sendeunterbrechungskriterium die Zeitgrenzen
eines in dem Umschaltbereich liegenden Unterbrechung-Zeitbereichs definiert.
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Bis
zum Auftreten des Unterbrechungsbereichs wird, gegebenenfalls ausgehend
von neuen empfangenen Leistungsinformationen, die Sendeleistung
weiterhin mit dem aktuell ausgewählten
Verstärker
angepaßt.
Dann wird, wenn die letzte vor dem Auftreten des Unterbrechungsbereichs
empfangene Leistungsinformation weiterhin nicht dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht,
das Senden während
des Unterbrechungsbereichs unterdrückt, der Leistungsverstärker, der
der letzten Leistungsinformation zugeordnet ist, ausgewählt und
das Senden mit dem neuen ausgewählten
Verstärker
reaktiviert.
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Mit
anderen Worten, wenn für
den aktuell ausgewählten
Leistungsverstärker
die von der Basisstation angeforderte Sendeleistung eine Grenze
erreicht, muß dieser
Leistungsverstärker
umgeschaltet werden. Da aber dieser Leistungsverstärker (der deaktivert
werden soll) und der neue Leistungsverstärker (der gewählt werden
soll) eine gemeinsame Betriebszone haben, kann der Umschaltpunkt
flexibel in einem Zeitbereich (Umschaltbereich) gewählt werden,
der den Grenzen der gemeinsamen Betriebszone entspricht. Die Erfindung
sieht vor, innerhalb dieses Umschaltbereichs denjenigen Umschaltzeitpunkt
zu wählen,
der eine minimale Störung
bei der Übertragung
verursacht.
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Ebenso
wie bei den GSM-Systemen kann auch hier bei den CDMA-Systemen vorgesehen
sein, daß mindestens
einer der Verstärker
ein Verstärker variabler
Verstärkung
ist. Zusätzlich zur
Tatsache, die Speisespannung in Abhängigkeit von Leistungsinformationen
zu regeln, wird außerdem
der Wert der Verstärkung
des ausgewählten
Verstärkers
in Abhängigkeit
von der Leistungsinformation geregelt.
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Allgemein
bestehen die gesendeten Informationen aus „Fragmenten" ("chips" in englischer Sprache)
und werden in aufeinanderfolgenden Rahmen übertragen, die jeweils in eine
vorgegebene Anzahl von Intervallen ("slots" in englischer Sprache) unterteilt sind.
Die Dauer des Umschaltbereichs ist dann vorteilhaft in der Größenordnung
von einigen Intervallen, zum Beispiel vier bis acht Intervallen.
Desgleichen ist die Dauer des Unterbrechung-Zeitbereichs vorteilhaft
in der Größenordnung
von einigen Fragmenten, zum Beispiel zwei bis vier Fragmenten.
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Gemäß einer
speziellen Ausführungsform der
Erfindung weist das Sendeunterbrechungskriterium die Auswahl mindestens
eines speziellen vorgegebenen Ereignisses auf, das im Verlaufe eines
Sendens auftreten kann und das im Falle einer Sendeunterbrechung
beim Auftreten dieses speziellen Ereignisses einen vorgegebenen
Einfluß auf
die Bitfehlerrate bzw. Binärfehlerquote
(BER: "Binary Error
Rate" in englischer
Sprache) hat. Die Sendeeigenschaften werden also analysiert, um
die eventuelle Anwesenheit dieses speziellen vorgegebenen Ereignisses
innerhalb des Umschaltbereichs zu detektieren. Wenn diese Anwesenheit
wirksam wird, wird beim Auftreten dieses speziellen Ereignisses
der Unterbrechung-Zeitbereich angeordnet.
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Somit
hat die Sendeunterbrechung, die ein Umschalten der Verstärker erlaubt,
den gewünschten vorgegebenen
Einfluß auf
das Senden, praktisch einen vernachlässigbaren Einfluß.
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Es
ist besonders vorteilhaft, daß das
Sendeunterbrechungskriterium die Auswahl einer Gruppe von mehreren
speziellen vorgegebenen Ereignissen, die während eines Sendens auftreten
können, aufweist,
sowie die Anordnung bzw. Ablaufplanung dieser speziellen Ereignisse
gemäß einer
vorgegebenen Prioritätsreihenfolge
in Abhängigkeit
von ihrem jeweiligen Einfluß auf
die Bitfehlerrate im Falle einer Sendeunterbrechung beim Auftreten
dieser speziellen Ereignisse.
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So
entspricht zum Beispiel das spezielle Ereignis, das die höchste Priorität hat, demjenigen, dessen
Einfluß auf
die Bit fehlerrate am geringsten ist, falls die Sendeunterbrechung
beim Auftreten dieses speziellen Ereignisses vollzogen wird.
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Das
spezielle Ereignis, das dann mit der geringsten Priorität versehen
ist, entspricht demjenigen, dessen Einfluß auf die Bitfehlerrate am
größten ist, falls
die Sendeunterbrechung im Verlaufe dieses speziellen Ereignisses
vollzogen wird.
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Die
Sendeeigenschaften werden dann vorteilhaft unter Berücksichtigung
der Prioritätsreihenfolge
analysiert, um so ein während
des Umschaltbereichs eventuell anwesendes spezielles vorgegebenes
Ereignis der Gruppe zu detektieren. Und beim Auftreten des auf diese
Weise in der Prioritätsreihenfolge
detektierten ersten speziellen Ereignisses wird der Unterbrechung-Zeitbereich angeordnet.
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Mit
anderen Worten, falls die Anwesenheit des speziellen Ereignisses,
das die höchste
Priorität hat,
detektiert wird, wird der Unterbrechungsbereich im Verlaufe dieses
Ereignisses angeordnet. Falls dagegen ein spezielles Ereignis, das
mit der höchsten Priorität versehen
ist, nicht detektiert wird, wird dann versucht, ein Ereignis, das
eine geringere Priorität hat,
zu detektieren, und so fort. Sobald ein spezielles Ereignis detektiert
worden ist, wird der Unterbrechungsbereich beim Auftreten dieses
speziellen Ereignisses angeordnet.
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Wenn
also die gesendeten Informationen Daten und Steuerzeichen bzw. Prüfanzeigen
aufweisen und in aufeinanderfolgenden Rahmen übertragen werden, die jeweils
in eine vorgegebene Anzahl von Intervallen unterteilt sind, wobei
die Steuerzeichen Rückinformationen
(FBI: "Feedback
Information") und
Transportformat-Kombinationsanzeiger (TFCI: "Transport Format Combination Indicator") aufweisen, besteht
die Gruppe der speziellen Ereignisse in abnehmender Prioritätsreihenfolge
beispielsweise aus:
- – Leerintervallen bei einem
komprimierten Sendemodus (dieses Ereignis ist also mit der höchsten Priorität versehen),
- – Intervallen
in einem sogenannten „zerhackten" Sendemodus ("gated mode" in englischer Sprache),
im Verlaufe derer das Senden unterbrochen werden muß,
- – Bereiche
von Pausenintervallen in einem diskontinuierlichen Übertragungsmodus,
im Verlaufe derer weder Rückinformatio nen
(FBI) noch Transportformat-Kombinationsanzeiger (TFCI) gesendet
werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Daten gesendet werden, die einen
hohen Spreizungsfaktor ("spreading
factor" in englischer Sprache)
haben, zum Beispiel 128 oder 256, im Verlaufe derer aber weder Rückinformationen (FBI)
noch Transportformat-Kombinationsanzeiger (TFCI) gesendet werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Daten gesendet werden, die einen
geringen Spreizungsfaktor haben, das heißt, kleiner oder gleich 64,
wobei aber weder Rückinformationen
(FBI) noch Transportformat-Kombinationsanzeiger (TFCI) gesendet
werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Rückinformationen (FBI) oder
Transportformat-Kombinationsanzeiger (TFCI) gesendet werden.
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Dieses
zuletzt genannte Ereignis ist dasjenige, das die geringste Priorität hat und
das folglich den größten Einfluß auf die
Bitfehlerrate hat. Aber in Ermangelung dessen, ein in der gerade
aufgeführten Liste
stehendes spezielles Ereignis einer höheren Priorität gefunden
zu haben, entscheidet man sich nichtsdestoweniger eher dafür, den Verstärker im Verlaufe
der Übertragung
der Steuerinformationen FBI oder TFCI umzuschalten, als daß man Gefahr läuft, die Übertragung
zu verlieren.
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Die
Erfindung hat außerdem
ein Endgerät bzw.
fernes Terminal für
ein drahtloses Kommunikationssystem, zum Beispiel ein zellulares
Mobiltelefon, zum Ziel, das eine Empfangskette, eine Sendekette, eine
zwischen der Sendekette und der Antenne angeschlossene Leistungsverstärkungsstufe
und eine Verarbeitungsstufe aufweist, die in der Lage ist, die Ausgangsleistung
der Verstärkungsstufe
in Abhängigkeit
von Leistungsinformationen, die regelmäßig von der Empfangskette empfangen
werden, anzupassen.
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Gemäß einem
allgemeinen Merkmal der Erfindung weist die Leistungsverstärkungsstufe
eine Verstärkungseinrichtung
variabler Verstärkung
auf, die in der Lage ist, den Leistungsbereich abzudecken. Die Verarbeitungseinrichtungen
sind in der Lage, den Wert der Verstärkung und die Speisespannung
der Verstär kungseinrichtung
in Abhängigkeit von
den Leistungsinformationen zu regeln.
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Beispielsweise
ist der neue Wert der Verstärkung
abhängig
von dem neuen Wert der Ausgangsleistung, und es kann vorgesehen
sein, daß die
Verarbeitungseinrichtungen außerdem
eine Tabelle (Speicher) aufweisen, die für jeden Wert der Sendeleistung
und der Verstärkung
einen Wert für
die Speisespannung der Verstärkungseinrichtung
bereitstellt.
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Wenngleich
es möglich
ist, als Stromversorgung der Verstärkungseinrichtung einen linearen Regler
zu verwenden, ist es andererseits besonders vorteilhaft, eine steuerbare
Zerhacker- bzw.
getaktete Stromversorgung zu verwenden, die erlaubt, die Speisespannung
aus einer Batteriespannung bereitzustellen und zu regeln. Die Wirksamkeit
ist auf diese Weise verbessert, die Dissipation geringer und eine solche
Stromversorgung erlaubt außerdem
ein Anheben der Speisespannung bezüglich der Batteriespannung,
wenn der Sollwert der Ausgangsspannung dies erfordert.
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Wie
oben angegeben, besteht eine Art der Ausführung der Verstärkungseinrichtung
variabler Verstärkung
darin, mindestens zwei einzeln auswählbare Leistungsverstärker zu
verwenden, die in der Lage sind, den gesamten Leistungsbereich abzudecken
und jeweils zwei unterschiedliche spezifische Betriebszonen und
eine gemeinsame Betriebszone aufweisen.
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In
diesem Fall weist die Leistungsverstärkungsstufe ferner Auswahlmittel
auf, die in der Lage sind, als Antwort auf eine Auswahlinformation
den Ausgang der Sendekette mit dem Eingang desjenigen Leistungsverstärkers zu
verbinden, der der Auswahlinformation entspricht.
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Ferner
weist die Verarbeitungsstufe eine Korrespondenztabelle auf, die
in Abhängigkeit
von einem Attributkriterium jedem Punkt des Leistungsbereichs einen
der Verstärker
zuordnet, und weist Prüfmittel
auf, die in der Lage sind, in Anwesenheit einer empfangenen Leistungsinformation,
die einem Punkt der gemeinsamen Zone entspricht, zu prüfen, ob
diese Leistungsinformation dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht.
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In
einer Ausführungsform,
die besonders an die GSM- oder GPRS-Telefone angepaßt ist,
weist die Verarbeitungsstufe außer dem
Steuermittel auf, die in der Lage sind, wenn diese Leistungsinformation
nicht dem aktuell ausgewählten
Verstärker
entspricht, den Auswahlmitteln die Auswahlinformation bereitzustellen,
die dem Leistungsverstärker
entspricht, der dieser Leistungsinformation zugeordnet ist.
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Andererseits
sind die Steuermittel auch in der Lage, den Wert der Speisespannung
des ausgewählten
Verstärkers
zu regeln.
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Als
Variante kann mindestens einer der Verstärker ein Verstärker variabler
Verstärkung
sein, wobei die Steuermittel dann in der Lage sind, außerdem den
Wert der Verstärkung
des ausgewählten
Verstärkers
in Abhängigkeit
von der Leistungsinformation zu regeln.
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In
einer Ausführungsform,
die besonders an das CDMA-System und insbesondere das WCDMA-System
angepaßt
ist, sind die Prüfmittel
in der Lage, in Anwesenheit einer empfangenen Leistungsinformation,
die einem Punkt der gemeinsamen Zone entspricht, zu prüfen, ob
diese Leistungsinformation dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht, und im gegenteiligen
Fall einen Umschalt-Zeitbereich zu definieren, der sich vom Zeitpunkt
des Empfangs der Leistungsinformation ab über eine vorgegebene Zeitdauer
erstreckt, die mit den Grenzen der gemeinsamen Zone vereinbar ist,
und in Abhängigkeit
von einem vorgegebenen Sendeunterbrechungskriterium die Zeitgrenzen
eines in dem Umschaltbereich liegenden Unterbrechung-Zeitbereichs
zu definieren.
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Ferner
sind die Steuermittel in der Lage, die Fortsetzung der Anpassung
der Sendeleistung mit dem aktuell ausgewählten Verstärker, gegebenenfalls ausgehend
von neuen empfangenen Leistungsinformationen, bis zum Auftreten
des Unterbrechungsbereichs zu erlauben, dann, falls die letzte vor dem
Auftreten des Unterbrechungsbereichs empfangene Leistungsinformation
weiterhin nicht dem aktuell ausgewählten Verstärker entspricht, das Senden während des
Unterbrechungsbereichs zu unterdrücken, die Auswahlinformation,
die dem Leistungsverstärker
entspricht, der der letzten Leistungsinformation zugeordnet ist,
zu den Auswahlmitteln auszugeben und das Senden mit dem neuen ausgewählten Verstärker zu
reaktivieren.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung zeigen sich beim Studieren der
detaillierten Beschreibung von keineswegs einschränkenden
Ausführungsformen
und der beiliegenden Zeichnungen:
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1 zeigt
schematisch eine prinzipielle Architektur eines erfindungsgemäßen zellularen
Mobiltelefons und insbesondere die Sendekette und die Leistungsverstärkungsstufe;
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2 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen zellularen
Mobiltelefons, in welchem die Verstärkungseinrichtung variabler
Verstärkung
aus zwei auswählbaren
Verstärkern besteht;
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3 zeigt
immer noch schematisch im einzelnen den Empfangsabschnitt eines
erfindungsgemäßen zellularen
Mobiltelefons;
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4 zeigt
schematisch zwei Wirksamkeitskurven zweier Leistungsverstärker, mit
denen die Leistungsverstärkungsstufe
eines erfindungsgemäßen Mobiltelefons
ausgestattet ist;
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5 zeigt
detaillierter, aber immer noch schematisch, die interne Struktur
einer digitalen Sendeverarbeitungsstufe eines erfindungsgemäßen zellularen
Mobiltelefons;
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6 zeigt
schematisch eine Zeitstruktur eines von einer Basisstation aus zu
einem zellularen Mobiltelefon hin ausgesandten Empfangsrahmens;
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7 zeigt
schematisch einen von einem zellularen Mobiltelefon aus zu einer
Basisstation hin ausgesandten Senderahmen in einem normalen Sendemodus;
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8 zeigt
schematisch und teilweise eine Senderahmenstruktur in einem komprimierten
Sendemodus;
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9 zeigt
immer noch schematisch und teilweise eine Senderahmenstruktur in
einem diskontinuierlichen Sendemodus;
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10 zeigt
schematisch ein Flußdiagramm einer
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
das das Umschalten eines Leistungsverstärkers zu einem gewählten Zeitpunkt
erlaubt;
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11 ist
ein schematisches Zeitdiagramm, das einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
entspricht; und
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12 und 13 zeigen
eine andere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Telefons,
in welchem die zwei auswählbaren
Verstärker
solche mit variabler Verstärkung
sind.
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen TP ein Endgerät
bzw. fernes Terminal, beispielsweise ein zellulares Mobiltelefon,
das mit einer Basisstation BS1 zum Beispiel gemäß einem Kommunikationsschema
des Typs CDMA-FDD kommuniziert.
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Das
zellulare Mobiltelefon weist auf herkömmliche Weise eine analoge
Hochfrequenzstufe ERF auf, die über
einen Duplexer DUP mit einer Antenne ANT verbunden ist, um ein Eingangssignal
ISG (3) zu empfangen.
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Auf
herkömmliche
Weise weist die Stufe ERF (3) einen
rauscharmen Verstärker
LNA und zwei Verarbeitungswege auf, die herkömmliche Mischer, Filter und
Verstärker
(aus Gründen
der Vereinfachung in 2 nicht dargestellt) aufweisen.
Die zwei Mischer empfangen jeweils aus einer Phasenverriegelungsschleife
PLL zwei Signale, die zueinander eine Phasendifferenz von 90° haben. Nach
Frequenzumsetzung in den Mischern definieren die zwei Verarbeitungswege
zwei Flüsse,
nämlich
einen Fluß I
(direkten Fluß)
und einen Fluß Q
(Quadraturfluß) gemäß einer
auf dem Fachgebiet bekannten Bezeichnung.
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Nach
einer digitalen Wandlung in Analog/Digital-Wandlern werden die zwei
Flüsse
I und Q zu einer Empfangsverarbeitungsstufe ETNR ausgegeben.
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Diese
Verarbeitungsstufe ETNR weist auf herkömmliche Weise einen auf dem
Fachgebiet gewöhnlich
als "Rake-Empfänger" bezeichneten Empfänger RR
auf, dem herkömmliche
Demodulationseinrichtungen MP folgen, die die Demodulation der von
dem Rake-Empfänger ausgegebenen
Konstellation durchführen.
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Aufgrund
möglicher
Reflexionen des ausgesandten Anfangssignals an zwischen der Basisstation
und dem Mobiltelefon gelegenen Hindernissen ist das Übertragungsmedium
in Wirklichkeit ein mehrpfadiges Übertragungsmedium MPC, das
heißt,
es weist mehrere unterschiedliche Übertragungswege auf (drei Übertragungswege
P1, P2 und P3 sind in 3 dargestellt). Folglich weist
das Signal ISG, das von dem Mobiltelefon empfangen wird, verschiedene zeitlich
verzögerte
Versionen des ausgesandten Anfangssignals auf, welche das Ergebnis
der mehrpfadigen Übertragungsei genschaften
des Übertragungsmediums
sind. Jeder Pfad bringt eine unterschiedlichen Verzögerung hinein.
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Der
Rake-Empfänger
RR, mit welchem ein in einem CDMA-Kommunikationssystem betriebenes zellulares
Mobiltelefon ausgestattet ist, wird verwendet, um die zeitliche
Ausrichtung, das Entwürfeln,
das Entspreizen (Rückgängigmachen
der Spreizung) und die Kombination der verzögerten Versionen der Anfangssignale
durchzuführen,
um so die in den Anfangssignalen enthaltenen Informationsflüsse auszugeben.
Selbstverständlich
könnte
das empfangene Signal ISG auch aus der Übertragung von Anfangssignalen
resultieren, die jeweils von unterschiedlichen Basisstationen BS1
und BS2 ausgesandt worden sind.
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Die
Verarbeitungsstufe ETNR weist auf herkömmliche Weise außerdem einen
Quellendekodierer SD auf, der eine auf dem Fachgebiet bekannte Quellendekodierung
durchführt.
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Schließlich, wie
ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird die Phasenverriegelungsschleife
PLL von einem in einem Prozessor der Stufe ETNR enthaltenen Algorithmus
einer automatischen Frequenzsteuerung gesteuert.
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Wie
ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird das die Informationen
(Symbole) enthaltende Anfangssignal, bevor es über die Antenne der Basisstation
BS1 ausgesandt wird, von den Verarbeitungseinrichtungen der Basisstation
unter Verwendung des Verwürfelungscodes
("scrambling code") der Basisstation
und des orthogonalen Codes (OVSF-Code) des Telefons TP verwürfelt ("scrambled" in englischer Sprache)
und gespreizt ("spreaded" in englischer Sprache).
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Infolgedessen
sind die Symbole in Fragmente ("chips" in englischer Sprache)
umgewandelt, die eine vorgegebene Länge (zum Beispiel gleich 260ns) haben
und einer vorgegebenen Fragmentrate (chip rate) von zum Beispiel
3,84Mcps entsprechen. Somit ist die Fragmentrate (chip rate) größer als
die Symbolrate (symbol rate).
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Auf
diese Weise kann ein Symbol in eine Anzahl von Fragmenten umgewandelt
sein, die zwischen 4 und 256 betragen kann.
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Wie
in 6 dargestellt, werden die von der Basisstation
ausgesandten und aus Fragmenten gebildeten Informationen in aufeinanderfolgenden
Rahmen TRR übertragen,
die jeweils in eine vorgegebene Anzahl von Intervallen SLi ("slots" in englischer Sprache)
unterteilt sind. Beispielsweise ist jeder Rahmen TRR einer Länge von
10ms in fünfzehn
Intervalle SL0-SL14 unterteilt, wobei jedes Intervall eine Länge von
2560 Fragmenten hat.
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Die
von dem Telefon empfangenen und von der Basisstation herkommenden
Informationen weisen die auf einem Datenkanal DPDCH übertragenen eigentlichen
Daten und die auf einem Steuerkanal DPCCH übertragenen Steuerzeichen bzw.
Prüfanzeigen
auf. In Abwärtsrichtung
("downlink" in englischer Sprache)
enthält
jedes Zeitintervall SLi des Rahmens TRR auf verschachtelte Weise
(6) Daten und Steuerzeichen. Dies ist Fachleuten
völlig
bekannt. Gleichwohl können
sie für
weitere Details nachlesen in dem technischen Dokument 3G TS 25.211,
herausgegeben von der Organisation 3GPP, 650 Route des Lucioles – Sophia
Antipolis-Valbonne-France, mit dem Titel "3rd Generation Partnership Project;
Technical Specification Group Radio Access Network; Physical channels
and mapping of transport channels onto physical channels (FDD),
(Release 1999).
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Unter
diesen Steuerzeichen ist ein Wort TPC ("transmit Power control" in englischer Sprache; Steuerung
der Übertragungsleistung),
das in Wirklichkeit eine Information über die von dem Netz angeforderte
Leistung ist und dem Mobiltelefon TP ermöglicht, die Sendeleistung der
Leistungsverstärkungsstufe
entsprechend dieser Leistungsinformation anzupassen, wie nun detaillierter
beschrieben wird.
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Mit
Bezug wieder insbesondere auf 1 ist zu
sehen, daß zu
diesem Zweck der Basisband-Verarbeitungsblock BB, zusätzlich zu
der Verarbeitungsstufe ETNR, eine Sendeverarbeitungsstufe ETNE aufweist,
die auf herkömmliche
Weise insbesondere die Quellenkodierungs-, Symbolspreizungs- und
Modulationsverarbeitungen durchführt,
um die zwei Flüsse
I und Q zu einer Sendekette CHM herkömmlicher Struktur auszugeben.
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Diese
Sendekette CHM weist insbesondere am Kopf Digital/Analog-Wandler
sowie Mischer auf, die die Durchführung einer Frequenzumsetzung
zu der Sendefrequenz erlauben. Auch hier werden die Umsetzungssignale
von einer Phasenverriegelungsschleife (aus Gründen der Vereinfachung hier
nicht dargestellt) ausgegeben, die ebenfalls von in der Stufe ETNE
eingebauten Einrichtungen der automatischen Frequenzsteuerung gesteuert
werden.
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Die
Leistungsverstärkungsstufe
des Mobiltelefons TP weist hier eine Verstärkungseinrichtung variabler
Verstärkung
MAGV auf, deren Eingang mit dem Ausgang der Sendekette CHM verbunden
ist. Der Ausgang der Verstärkungseinrichtung
MAGV ist über
einen Duplexer DUP mit der Antenne ANT verbunden.
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Die
Verstärkungseinrichtung
MAGV wird von einer Stromversorgung ALM, vorzugsweise einer Zerhacker-
bzw. getakteten Stromversorgung versorgt, die als Antwort auf ein
von den Einrichtungen ETNE ausgegebenes Steuersignal die Speisespannung
Valim der Verstärkungseinrichtung
MAGV ausgehend von der Batteriespannung VBAT des Telefons bereitstellt.
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Außerdem geben
die Verarbeitungseinrichtungen ETNE ein Verstärkungssteuersignal CTPG aus,
das erlaubt, den Wert der Verstärkung
der Verstärkungseinrichtung
zu regeln.
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Das
Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Leistungsverstärkungsstufe
ist dann wie folgt:
- – im Takt des Empfangs von
Leistungsinformationen TPC gibt die Stufe ETNE das Signal CTPG aus,
um den Wert der Verstärkung
in Abhängigkeit
von der neuen angeforderten Sendeleistung anzupassen. Andererseits
weist die Stufe ETNE einen Speicher MM1 auf, in welchem eine Tabelle gespeichert
ist, die für
jeden Wert der angeforderten Sendeleistung und der Verstärkung einen Wert
der Speisespannung Valim bereitstellt. Infolgedessen gibt die Stufe
ETNE das Steuersignal CTPAL zu der Zerhacker-Stromversorgung ALM aus, so daß diese
unter Berücksichtigung
der Spannung der Batterie und mit dem Ziel, den back-off der Verstärkungseinrichtung
zu minimieren, diese Spannung Valim bereitstellt.
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Es
wird nun mit Bezug insbesondere auf die 2 und 4 bis 11 eine
Ausführungsform der
Erfindung beschrieben, in welcher die Verstärkungseinrichtung variabler
Verstärkung
MAGV durch zwei einzeln auswählbare
Leistungsverstärker
PA1 und PA2 fest vorgegebener Verstärkung erzielt wird. In 2 ist
jeder Leistungsverstärker
durch ein einziges Dreieck dargestellt. Wie auf dem Fachgebiet bekannt,
besteht natürlich
in Wirklich keit ein Leistungsverstärker aus einem Vorverstärker und
einer Leistungsstufe.
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Die
Leistungsverstärkungsstufe
des Mobiltelefons TP weist hier zwei Leistungsverstärker PA1 und
PA2 herkömmlicher
und bekannter Struktur auf, deren jeweilige Eingänge mit den Ausgängen von Auswahlmitteln
MSW verbunden sind, die hier aus einem Duplexer bestehen, der von
einem von der Verarbeitungsstufe ETNE ausgearbeiteten und ausgegebenen
Auswahlsignal CTS gesteuert wird. Der Eingang des Duplexers MSW
ist mit dem Ausgang der Sendekette CHM verbunden. Die jeweiligen
Ausgänge
der zwei Verstärker
PA1 und PA2 sind über
den Duplexer DUP mit der Antenne ANT verbunden.
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Schließlich wird
jeder Verstärker
PA1, PA2 von einem Steuersignal CTPA1, CTPA2 gesteuert, das erlaubt,
seinen Betrieb zu unterdrücken.
Diese zwei Signale CTPA1 und CTPA2 werden ebenfalls von der Verarbeitungsstufe
ETNE ausgegeben.
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Wie
in 4 gezeigt, weist jeder Leistungsverstärker eine
spezifische Betriebszone und eine mit dem anderen Leistungsverstärker gemeinsame Betriebszone
auf.
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So
weist beispielsweise der Verstärker
PA1 eine spezifische Betriebszone ZFO1 auf, in welcher die Wirksamkeit
(Wirkungsgrad) des Verstärkers
zum Beispiel in einer Leistungszone zwischen VP0 dBm und Pmax von
einem Wert EF1 bis zu einem Wert EFM1 ansteigt. Für Leistungen
unterhalb von VP0 dBm sinkt die Wirksamkeit des Verstärkers PA1
von dem Wert EF1 aus ab.
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Ebenso
erstreckt sich die spezifische Betriebszone ZFO2 des Verstärkers PA2
von Pmin bis VP11 dBm. Die Wirksamkeit des Verstärkers PA2 steigt anschließend weiter,
um bei VP0 dBm den Wert EFM2 zu erreichen.
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Die
zwei Leistungsverstärker
decken also zusammen den gesamten Leistungsbereich von Pmin bis
Pmax ab. Sie haben unterschiedliche fest vorgegebene Verstärkungen.
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Andererseits
haben sie eine gemeinsame Betriebszone ZFC, deren Grenzen hier auf
VP11 dBm und VP0 dBm festgelegt sind.
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Die
Grenzen dieser gemeinsamen Betriebszone sind derart festgelegt worden,
daß der
Verstärker,
der in dieser Zone eine geringere Wirksamkeit hat, dennoch eine
akzeptable Wirksamkeit hat.
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Abhängig von
einem Attributkriterium, das hier die Wirksamkeit in Kombination
mit der Notwendigkeit eines Umschaltens des Verstärkers unter
für Datenübertragung
geeigneten Bedingungen in Betracht zieht, ist jeder Punkt des Leistungsbereichs
einem der Verstärker
zugeordnet. So sind alle Betriebspunkte zwischen Pmin und VP11 dBm
dem Verstärker
PA2 zugeordnet. Ebenso sind alle Betriebspunkte zwischen VP0 dBm
und Pmax dem Verstärker
PA1 zugeordnet.
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In
dem beschriebenen Beispiel ist zu sehen, daß für die gesamte gemeinsame Zone
der Verstärker
PA2 derjenige Verstärker
ist, der die bessere Wirksamkeit hat. Wenn die angeforderte Leistung weiter
ansteigt, wird es jedoch zweckmäßig, zu
dem Verstärker
PA1 umzuschalten. Aus diesem Grund ist in dieser gemeinsamen Zone
ein Betriebspunkt definiert, jenseits dessen es zweckmäßig ist,
sich für
das Umschalten zu entscheiden. Dieser Punkt ist zum Beispiel der
Punkt P6, der dem Leistungswert VP6 entspricht.
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Daher
sind in der gemeinsamen Betriebszone alle Betriebspunkte zwischen
VP11 dBm und VP6 dBm dem Verstärker
PA2 zugeordnet. Dagegen sind alle Betriebspunkte zwischen VP5 dBm
und Pmax dem Verstärker
PA1 zugeordnet.
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Diese
Korrespondenztabelle zwischen einem Betriebspunkt und einem Leistungsverstärker ist in
einem Speicher MM der Stufe ETNE (5) gespeichert.
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Zusätzlich zu
den bereits weiter oben genannten Einrichtungen weist die Verarbeitungsstufe ETNE
außerdem
Prüfmittel
MCT und Steuermittel MCD auf. Diese Mittel sind zum Beispiel auf
logische Weise in einem Mikroprozessor realisiert.
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Die
Leistungsinformationen TPC (6) werden
in jedem Zeitintervall SLi empfangen und die Leistungsänderung
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Leistungsinformationen ist zum
Beispiel 1dBm. Solange die von der Verarbeitungsstufe ETNE empfangene
Leistungsinformation TPC innerhalb der spezifischen Betriebszone
des Verstärkers
PA1 (der hier als der gewählte
angenommen wird) und außerhalb
der gemeinsamen Betriebszone ZFC liegt, ist es überhaupt nicht nötig, den
Leistungsverstärker
zu wechseln, und die Sendeleistung kann weiterhin mit den Informa tionen
TPC unter Verwendung des gewählten
Verstärkers
PA1 angepaßt
werden.
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Wenn
die von dem Netz angeforderte Leistung sinkt und einem in der gemeinsamen
Betriebszone ZFC gelegenen Betriebspunkt entspricht, prüfen die
Prüfmittel
allgemein, ob diese empfangene Leistungsinformation TPCi (Schritt 90, 10)
dem aktuell ausgewählten
Verstärker,
das heißt,
dem Verstärker
PA1, entspricht (Schritt 91). Wenn dies der Fall ist, ändert sich
an der Wahl des Leistungsverstärkers
nichts. Dies ist zum Beispiel für
die Betriebspunkte PF0 bis PF5 der Fall.
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Wenn
dagegen eine in dem Schritt 90 (10) empfangene
Leistungsinformation TPCi dem Betriebspunkt PF6 entspricht, ist
es dann zweckmäßig, den
Leistungsverstärker
umzuschalten und den Verstärker
PA2 auszuwählen.
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Zu
diesem Zweck 1 definieren die Prüfmittel MCT
einen Umschalt-Zeitbereich PCM (Schritt 92), der sich von
dem Zeitpunkt des Empfangs der (dem Betriebspunkt PF6 entsprechenden)
Leistungsinformation TPCi ab über
eine vorgegebene Dauer erstreckt, die mit den Grenzen der gemeinsamen
Zone ZFC vereinbar ist.
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Die
Prüfmittel
MCT definieren außerdem
in Abhängigkeit
von einem vorgegebenen Sendeunterbrechungskriterium CRF, dessen
Inhalt nachstehend detaillierter diskutiert wird, die Zeitgrenzen
eines innerhalb des Umschaltbereichs PCM gelegenen Unterbrechung-Zeitbereichs
PIT.
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Mit
anderen Worten, die Prüfmittel
definieren ausgehend von dem Punkt PF5 einen Umschaltbereich, innerhalb
dessen es möglich
ist, den Leistungsverstärker
zu wechseln, wobei bis zu diesem Umschaltpunkt die Sendeleistung
weiterhin unter Verwendung des aktuell gewählten Verstärkers, das heißt, des
Verstärkers
PA1, angepaßt
wird, obwohl dieser eine geringere Wirksamkeit hat als der Verstärker PA2.
Die Grenze des Umschaltbereichs ist hier zum Beispiel die durch
den Punkt PF10 definierte. Tatsächlich
bleibt zwischen den Punkten PF6 und PF10 die Wirksamkeit des Verstärkers PA1
akzeptabel, während
sie jenseits des Punkts PF10 als zu gering zu beurteilen ist. Ausgedrückt in Intervallen ("slots") entspricht die
Dauer des Umschaltbereichs hier vier Intervallen.
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Selbstverständlich können Fachleute
in Abhängigkeit
von den verschiedenen Wirksamkeitskurven der Verstärker in
der gemeinsamen Betriebszone die Länge des Umschaltbereichs anpassen.
Im allgemeinen kann man einen Umschaltbereich zwischen ungefähr vier
Intervallen und acht Intervallen wählen.
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Wenn
man nun annimmt, daß der
Verstärker PA2
derjenige Verstärker
ist, der ausgewählt
ist, und daß die
von dem Netz angeforderte Leistung ansteigt und einem in der gemeinsamen
Betriebszone ZFC gelegenen Betriebspunkt entspricht, prüfen die
Prüfmittel,
ob diese empfangene Leistungsinformation TPCi (Schritt 90, 10)
dem aktuell ausgewählten Verstärker, das
heißt,
dem Verstärker
PA2, entspricht (Schritt 91). Wenn dies der Fall ist, ändert sich
an der Wahl des Leistungsverstärkers
nichts. Dies ist zum Beispiel für
die Betriebspunkte P11 bis P6 der Fall.
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Wenn
dagegen eine in dem Schritt 90 (10) empfangene
Leistungsinformation TPCi dem Betriebspunkt P5 entspricht, ist es
dann zweckmäßig, den
Leistungsverstärker
umzuschalten und den Verstärker
PA1 auszuwählen.
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Zu
diesem Zweck definieren die Prüfmittel MCT
den Umschalt-Zeitbereich
PCM (Schritt 92), der sich von dem Zeitpunkt des Empfangs
der (dem Betriebspunkt P5 entsprechenden) Leistungsinformation TPCi
ab über
eine vorgegebene Dauer erstreckt, die mit den Grenzen der gemeinsamen
Zone ZFC vereinbar ist.
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Die
Prüfmittel
MCT definieren außerdem
in Abhängigkeit
von dem vorgegebenen Sendeunterbrechungskriterium CRF die Zeitgrenzen
des innerhalb des Umschaltbereichs PCM gelegenen Unterbrechung-Zeitbereichs
PIT.
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Mit
anderen Worten, die Prüfmittel
definieren ausgehend von dem Punkt P5 einen Umschaltbereich, innerhalb
dessen es möglich
ist, den Leistungsverstärker
zu wechseln, wobei bis zu diesem Umschaltpunkt die Sendeleistung
weiterhin unter Verwendung des aktuell gewählten Verstärkers, das heißt, des
Verstärkers
PA2, angepaßt
wird. Die Grenze des Umschaltbereichs ist hier zum Beispiel die durch
den Punkt P1 definierte.
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Sobald
dieser Umschaltbereich PCM abgegrenzt worden ist, definieren die
Prüfmittel
in Abhängigkeit
von dem Sendeunterbrechungskriterium den Unterbrechung-Zeitbereich
PIT, der den besten Zeitpunkten zum Wechseln des Verstärkers entspricht, wobei
dieser Wechsel zuvor eine Sendepause des Telefons nötig macht.
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Um
den Umschalt-Algorithmus fortzuführen, wird
nun wieder Bezug insbesondere auf 10 genommen.
(Es wird wieder angenommen, daß der Verstärker PA1
ursprünglich
ausgewählt
war.)
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Die
Steuermittel detektieren in dem Schritt 93 das Auftreten
des Unterbrechungsbereichs PIT. Solange dieser Unterbrechungsbereich
nicht erreicht ist, erlauben die Prüfmittel die Fortsetzung (Schritt 95)
der Anpassung der Sendeleistung mit dem aktuell gewählten Verstärker, das
heißt
hier, dem Verstärker
PA1, und dies gegebenenfalls ausgehend von neuen empfangenen Leistungsinformationen
TPC. Wenn also beispielsweise der Unterbrechung-Zeitbereich PIT
zu einem Zeitpunkt auftreten muß,
der einem zwischen den Punkten PF7 und PF8 gelegenen Betriebspunkt
entspricht, wird bis zum Auftreten dieses Unterbrechungsbereichs
PIT die Sendeleistung weiterhin unter Verwendung der Informationen
TPC angepaßt,
die den Punkten PF6 und PF7 entsprechen (Schritt 96 und 97).
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Anzumerken
ist, daß trotzdem
bei jedem Empfang einer neuen Leistungsinformation TPCi+1 die Steuermittel
prüfen,
ob die neue empfangene Leistungsinformation dem aktuell gewählten Verstärker, das
heißt,
dem Verstärker
PA1, entspricht (Schritt 97). Falls dies der Fall wäre (zum
Beispiel wenn die Leistungsinformation, die unmittelbar nach derjenigen
empfangen wird, die dem Punkt PF6 entspricht, dem Betriebspunkt
PF5 entspricht) gibt es keinen Grund mehr, den Leistungsverstärker zu wechseln,
und der aktuell gewählte
Leistungsverstärker
PA1 bleibt gewählt
(Schritt 98).
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Wenn
die Steuermittel das Auftreten des Unterbrechung-Zeitbereichs detektieren, initiieren
sie dann den in 11 dargestellten Umschaltprozeß (Schritt 94).
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Wie
in dieser 11 dargestellt, unterdrücken die
Steuermittel allgemein das Senden (I,Q) während der gesamten Dauer des
Unterbrechungsbereichs PIT. Dann geben sie zu den Auswahlmitteln MSW
die Auswahlinformation CTS aus, die dem Leistungsverstärker entspricht,
der der letzten empfangenen Leistungsin formation zugeordnet ist,
dann reaktivieren sie das Senden mit dem neuen gewählten Verstärker.
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Obwohl
unterschiedliche Umschaltmodi denkbar sind, um zwischen den zwei
Leistungsverstärkern
umzuschalten, erlaubt der mit Bezug auf 11 beschriebene
Modus, Störungen
zu minimieren, und vermeidet insbesondere, daß die zwei Verstärker während eines
kurzen Augenblicks alle beide in Betrieb sind. Daher wird das Steuersignal
CTPA1 des Verstärkers
PA1 zunächst
auf 0 gesetzt (Verstärker
PA1 deaktiviert), sobald das Senden unterdrückt worden ist. Dann wird das
Auswahlsignal CTS zu den Auswahlmitteln MSW ausgegeben, die dann
den Ausgang der Sendekette CHM mit dem Eingang des Verstärkers PA2
verbinden.
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Dann
wird das Steuersignal CTPA2 auf 1 gesetzt, wodurch der Betrieb des
Verstärkers
PA2 aktiviert wird. Wenn dann dieser Verstärker PA2 aktiviert ist, reaktivieren
die Steuermittel das Senden I,Q.
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Gegebenenfalls
wiederholt sich dieses Zeitdiagramm später im Verlaufe eines anderen
Unterbrechung-Zeitbereichs PIT2 für den Fall, daß wieder ein
Umschalten zu dem Verstärker
PA1 zweckmäßig ist.
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Gleichermaßen wird
die Dauer des Unterbrechung-Zeitbereichs PIT so gewählt, um
die Gefahren einer Störung
der Übertragung
zu minimieren und zugleich ein wirkungsvolles und ordentliches Umschalten
zwischen den Verstärkern
zu ermöglichen.
Beispielsweise kann man eine Dauer in der Größenordnung von einigen Fragmenten
("chips"), zum Beispiel zwei
bis vier Fragmenten, wählen,
was einer Dauer entspricht, die bis zu ungefähr einer Mikrosekunde betragen
kann.
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Es
wird nun detaillierter die Ausarbeitung des vorgegebenen Sendeunterbrechungskriteriums
CRF diskutiert.
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Im
allgemeinen weist das Sendeunterbrechungskriterium CRF die Wahl
mindestens eines vorgegebenen speziellen Ereignisses auf, das im
Verlaufe eines Sendens auftreten kann und das einen vorgegebenen
Einfluß auf
die Bitfehlerrate im Falle einer Sendeunterbrechung beim Auftreten
dieses speziellen Ereignisses hat. Es wird also vorzugsweise ein
spezielles Ereignis gewählt,
das im Falle einer Sendeunterbrechung beim Auftreten dieses speziellen
Ereignisses die Bitfehlerrate minimiert. Wenn also dieses spezielle
Ereignis innerhalb des Umschaltbereichs PCM detektiert wird, dann
ordnen die Prüfmittel
den zeitlichen Unterbrechungsbereich PIT beim Auftreten dieses speziellen
Ereignisses an.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist das Sendeunterbrechungskriterium vorteilhaft
die Auswahl einer Gruppe von mehreren speziellen vorgegebenen Ereignissen,
die im Verlauf eines Sendens auftreten können, sowie die Anordnung bzw.
Ablaufplanung dieser speziellen Ereignisse gemäß einer vorgegebenen Prioritätsreihenfolge
in Abhängigkeit
von ihrem jeweiligen Einfluß auf
die Bitfehlerrate im Falle einer Sendeunterbrechung beim Auftreten
dieser speziellen Ereignisse auf. So führt das spezielle Ereignis,
das die höchste
Priorität
hat, zu der geringsten Bitfehlerrate im Falle einer Sendeunterbrechung
beim Auftreten dieses speziellen Ereignisses der höchsten Priorität. Das spezielle
Ereignis, das die am wenigsten hohe Priorität hat, führt zu einer höheren Bitfehlerrate.
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Die
Prüfmittel
analysieren dann die Sendeeigenschaften unter Berücksichtigung
der Prioritätsreihenfolge,
um ein während
des Umschaltbereichs PCM eventuell anwesendes spezielles vorgegebenes
Ereignis der Gruppe zu detektieren. Die Prüfmittel ordnen dann den Unterbrechung-Zeitbereich
PIT beim Auftreten des auf diese Weise in der Prioritätsreihenfolge
detektierten ersten speziellen Ereignisses an.
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Es
wird nun insbesondere auf die 6 bis 8 Bezug
genommen, um die speziellen Ereignisse zu veranschaulichen, die
erlauben, den Unterbrechung-Zeitbereich PIT zu definieren.
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6 zeigt
schematisch einen Senderahmen TRE, innerhalb dessen die von dem
Telefon ausgehenden Informationen zu der Basisstation hin gesendet
werden (Aufwärtsrichtung: "uplink"), in einem normalen
Betriebsmodus. Ebenso wie der Empfangsrahmen TRR (5)
ist auch der Senderahmen TRE insbesondere in fünfzehn Intervalle SLi unterteilt.
Innerhalb jedes Intervalls SLi werden parallel der Datenkanal DPDCH
und der Steuerkanal DPCCH übertragen.
Im einzelnen weisen die übertragenen
Steuerzeichen bzw. Prüfanzeigen
auf: ein mit einem Pilotsignal in Beziehung stehendes Wort PLT, ein
Wort TFCI, das einem Transportformat-Kombinationsanzeiger entspricht, ein
Wort FBI, das einer Rück information
entspricht, und ein Wort TPC, das einer Information über gesendete
Leistung entspricht. Für weitere
Details betreffend die Struktur eines Senderahmens TRE können Fachleute
auch in dem oben genannten Dokument 3G TS 25.211 nachlesen.
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Außerdem können die
in dem Datenkanal DPDCH enthaltenen Daten mit einem variablen Spreizungsfaktor
("spreading factor") gespreizt sein. Dieser
Spreizungsfaktor kann von 4 bis 256 variieren, je nach Qualität des angeforderten
Dienstes.
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Zusätzlich zu
dem normalen Sendemodus können
die übertragenen
Informationen im einem sogenannten "komprimierten" Sendemodus ("compressed mode" in englischer Sprache) sein. Wie schematisch
in 7 gezeigt, sind in einem solchen komprimierten
Sendemodus Leerintervalle TGP vorgesehen, die Sendeintervalle SLj
und SLk voneinander trennen und im Verlaufe derer keine Information gesendet
wird. Für
weitere Details über
den komprimierten Übertragungsmodus
können
Fachleute nachlesen in dem technischen Dokument 3G TS 25.212 von
der gleichen Organisation (3GPP) wie vorstehend genannt.
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Zusätzlich zu
dem komprimierten Sendemodus kann das tragbare Telefon unter bestimmten
Umständen
in einem sogenannten "zerhackten" Modus ("gated mode" in englischer Sprache)
mit der Basisstation kommunizieren. In diesem zerhackten Sendemodus
muß das
Senden im Verlaufe von bestimmten Intervallen jedes Rahmens unterbrochen
werden. Die Anzahl der Intervalle, im Verlaufe derer das Senden
unterbrochen werden muß,
sowie ihre Position in dem Rahmen hängen von der Zerhackungsrate
ab. Ein solcher zerhackter Sendemodus ist Fachleuten ebenfalls bekannt.
Für weitere
Details können
sie nichtsdestoweniger in dem Dokument 3G TR 25.840 der oben genannten
Organisation (3GPP) nachlesen.
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Das
tragbare Telefon kann mit der Basisstation außerdem in einem diskontinuierlichen Übertragungsmodus
("DTX mode" in englischer Sprache) kommunizieren.
Ein solcher Übertragungsmodus
ist Fachleuten ebenfalls bekannt. Wie in 8 gezeigt, ist
er insbesondere durch Pausenintervalle INS gekennzeichnet, im Verlaufe
derer keine Daten auf dem Datenkanal DPDCH zu der Basisstation gesendet werden.
Dagegen wird der Steuerkanal DPCCH weiterhin übertragen und kann insbesondere
die Wörter FBI
und TFCI aufweisen.
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Die
Gruppe der speziellen Ereignisse besteht also in abneh mender Prioritätsreihenfolge
aus:
- – Leerintervallen
TPG bei einem komprimierten Sendemodus,
- – Intervallen
in einem zerhackten Sendemodus, im Verlaufe derer das Senden unterbrochen
werden kann,
- – Bereiche
P1INS, P2INS (8) von Pausenintervallen INS
in einem diskontinuierlichen Übertragungsmodus,
im Verlaufe derer weder Rückinformationen
FBI noch Transportformat-Kombinationsanzeiger TFCI gesendet werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Daten gesendet werden, die einen
hohen Spreizungsfaktor (zum Beispiel 128 oder 256) haben, wobei
weder Rückinformationen
FBI noch Transportformat-Kombinationsanzeiger TFCI gesendet werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Daten gesendet werden, die einen
geringen Spreizungsfaktor haben, wobei weder Rückinformationen FBI noch Transportformat-Kombinationsanzeiger
TFCI gesendet werden,
- – Bereiche
von Intervallen, im Verlaufe derer Rückinformationen FBI oder Transportformat-Kombinationsanzeiger
TFCI gesendet werden.
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Mit
anderen Worten, die Prüfmittel
detektieren zunächst,
ob der Umschaltbereich PCM mindestens ein Leerintervall TGP im komprimierten
Modus enthält.
Wenn dies der Fall ist, ordnen die Prüfmittel den Übertragungsunterbrechungsbereich
PIT in diesem Leerintervall an.
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Wenn
dies nicht der Fall ist, detektieren die Prüfmittel die eventuelle Anwesenheit
eines zerhackten Sendemodus und ordnen dann den Übertragungsunterbrechungsbereich
PIT in einem der Intervalle an, im Verlaufe derer das Senden unterbrochen werden
kann.
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Wenn
dies nicht der Fall ist, detektieren die Prüfmittel die eventuelle Anwesenheit
eines diskontinuierlichen Übertragungsmodus
und ordnen dann den Übertragungsunterbrechungsbereich
PIT während
eines Bereichs P1INS oder P2INS an (8).
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Wenn
dies nicht möglich
ist, detektieren die Prüfmittel
dann die eventuelle Anwesenheit von Intervallbereichen, im Verlaufe
derer die Daten mit einem hohen Spreizungsfaktor gesendet werden,
im Verlaufe derer aber weder Rückinformationen
FBI noch Transportformat-Kombinationsanzeiger TFCI gesendet werden.
Wenn diese Detektion positiv ist, ordnen die Prüfmittel den Übertragungsunterbrechungsbereich
während
dieser Intervallbereiche an.
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Wenn
die Detektion negativ ist, versuchen die Prüfmittel, Intervallbereiche
zu detektieren, im Verlaufe derer Daten mit einem geringen Spreizungsfaktor
gesendet werden, im Verlaufe derer aber noch immer keine Rückinformationen
FBI und Transportformat-Kombinationsanzeiger TFCI gesendet werden.
Die Prüfmittel
ordnen dann den Übertragungsunterbrechungsbereich
PIT während
dieser Intervallbereiche an.
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Und
falls schließlich
keine der vorherigen Detektionen positiv gewesen ist, ordnen die
Prüfmittel
dann den Übertragungsunterbrechungsbereich PIT
in den Intervallbereichen an, im Verlaufe derer Rückinformationen
FBI oder Transportformat-Kombinationsanzeiger
TFCI gesendet werden.
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Selbstverständlich läßt sich
alles, was vorstehend für
zwei Verstärker
beschrieben worden ist, anwenden, falls mehr als zwei Verstärker verwendet werden,
insofern sie Betriebszonen aufweisen, die sich mindestens paarweise überschneiden.
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Mit
Bezug nun wieder insbesondere auf 2 und 5,
ist zu sehen, daß ungeachtet
dessen, welcher Verstärker
ausgewählt
worden ist, die Steuermittel MCD der Stufe ETNE ausgehend von dem
Inhalt des Speichers MM1 das Signal CTPAL zu der Zerhacker-Stromversorgung
ALM ausgeben, um die Speisespannung Valim des ausgewählten Verstärkers zu
regeln.
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In
der in 12 und 13 gezeigten
Ausführungsform
sind die zwei Verstärker
PA1 und PA2 dieses Mal Verstärker
variabler Verstärkung.
Das Auswahl- und Umschaltprinzip dieser zwei Verstärker ist
mit demjenigen, das gerade mit Bezug auf die vorstehenden Figuren
beschrieben worden ist, identisch. Dagegen geben in dieser Ausführungsform
die Steuermittel MCD außerdem
das Verstärkungssteuersignal
CTPG1 (für
den Verstärker
PA1) oder CTPG2 (für
den Verstärker
PA2) zu dem ausgewählten
Verstärker
aus.
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Zusätzlich zu
dem Verstärkungssteuersignal, das
zu dem ausgewählten
Verstärker
ausgegeben wird, geben die Steuermittel MCD selbstverständlich immer
das entsprechende Steuersignal zu der Zerhacker-Stromversorgung
aus, um die Speisespannung des ausgewählten Verstärkers zu regeln, um den back-off
dieses Verstärkers
zu minimieren.
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Die
Erfindung ist nicht auf die gerade beschriebenen Ausführungsformen
und Anwendungen beschränkt,
sondern schließt
alle Varianten mit ein. So ist es besonders vorteilhaft, auch die
Genauigkeit der Ausgangsleistung zu steuern. Mit Bezug wieder auf 1,
in welcher die zusätzlichen
Einrichtungen dieser Ausführungsform
in gestrichelten Linien gezeigt sind, ist zu sehen, daß zu diesem
Zweck ein Steuerblock MOPS vorgesehen ist, der einerseits den Pegel
der von dem Verstärker
MAGV ausgegebenen Ausgangsleistung und andererseits das Steuersignal
CTPG empfängt,
das von dem Soll-Leistungswert stammt, der von dem Endgerät empfangen wird,
und nach Vergleich der zwei Eingangssignale das Verstärkungssteuersignal
des Verstärkers MAGV
ausgibt.
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Die
Anwesenheit eines solchen Steuerblocks ist auch in den in 2 und 12 gezeigten Ausführungsformen
denkbar. In der Ausführungsform
von 2 wird das Verstärkungssteuersignal dann zum
Beispiel zu einem Vorverstärker
variabler Verstärkung
ausgegeben.