專利名稱：用于fdd/tdd收發(fā)信機的調(diào)制方案的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及收發(fā)信機，更具體而言，涉及用于頻分雙工/時分雙工(FDD/TDD)收發(fā)信機的調(diào)制方法。
背景技術：
用于低成本的900MHz和2.4GHz便攜式住宅無線系統(tǒng)的大多數(shù)結構采用頻分雙工(FDD)或時分雙工(TDD)結構。TDD結構使用數(shù)字調(diào)制方案，因此數(shù)字化的話音可被緩存，并在一次傳輸期間突發(fā)送出，然后在接收機基帶電路中經(jīng)速率變換后被變換回正常的速率。由于不需要雙工濾波器以及只需要一個鎖相環(huán)(PLL)以支持雙向通信鏈路，TDD結構導致成本很低的射頻(RF)結構，。然而，由于在實現(xiàn)具備所有必須的基帶信號處理的集成電路(IC)時的成本限制，TDD方法并不是最低成本解決方案。
頻分雙工通常由在明顯不同的頻段發(fā)送和接收的模擬系統(tǒng)使用，。為了防止發(fā)射器功率惡化接收器性能，在前端使用昂貴的表面聲波(SAW)或介質(zhì)濾波器。在FDD中，由于模擬信號被發(fā)送而不用變換到數(shù)字域，基帶部分的開銷是低的。然而，RF部分要昂貴得多且接收頻段和發(fā)送頻段占用可用頻譜中相當小的帶寬。相反，TDD系統(tǒng)能夠運行于全部可用帶寬上。
據(jù)此，需要一種克服現(xiàn)有技術方法中上述缺點的調(diào)制方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的用于頻分雙工/時分雙工(FDD/TDD)收發(fā)信機的調(diào)制方法可解決上述問題以及現(xiàn)有技術中的其它相關問題。本發(fā)明可消除對于FDD和TDD的突發(fā)模式控制器以及SAW帶通濾波器和介質(zhì)低通濾波器的需要。
結合附圖閱讀以下的優(yōu)選實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些和其他方面、特性以及優(yōu)點將顯而易見。
圖1是按照本發(fā)明說明性實施例的、時分雙工(TDD)模式下的采樣的FSK調(diào)制器的示意框圖；
圖2是按照本發(fā)明說明性實施例的、頻分分雙工(FDD)模式下的采樣的FSK調(diào)制器的框圖；圖3是按照本發(fā)明說明性實施例的、發(fā)射器開關波形的波形圖；圖4是按照本發(fā)明說明性實施例的、接收器開關波形的波形圖；圖5是按照本發(fā)明說明性實施例的、已削波模擬信號的波形圖；以及圖6是按照本發(fā)明的說明性實施例的、圖3和4的發(fā)射器和接收器各自波形斜率之間關系的波形圖；具體實施方式
本發(fā)明針對用于頻分雙工/時分雙工(FDD/TDD)收發(fā)信機的調(diào)制方法。特別地，提供了一種實現(xiàn)TDD系統(tǒng)的技術，對現(xiàn)有的FDD方法作最小改變。TDD系統(tǒng)可以使用現(xiàn)有的雙鎖相環(huán)(PLL)(見雙PLL/預定標器220，圖2)，或如在FDD方法中頻帶邊緣處的Tx和Rx頻率。本發(fā)明主要旨在使用于具有手持單元(手持機)和座機單元(基座)的無繩電話設備。當然，本發(fā)明可以應用于其他無繩通信設備，而同時保持本發(fā)明的精神和范圍。
本發(fā)明易于使用用于RF前端的單個帶通濾波器(BPF)，該濾波器工作于902MHz與928MHz之間，抑制強的帶外信號。傳統(tǒng)的FDD方法在接收器部分使用表面聲波(SAW)濾波器，在發(fā)射器部分使用2極點介質(zhì)濾波器或印刷的傳輸線濾波器。應當理解，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比提供很大的成本節(jié)省。為了進一步降低成本，可將該結構改變?yōu)閱蜳LL類型。在這種情形下，頻率“規(guī)劃”是典型的TDD系統(tǒng)的規(guī)劃，手持機和座機的發(fā)射頻率和接收頻率相同。本發(fā)明可用于FDD模式或TDD模式，而無需改變RF前端。在任一種情形下，可實現(xiàn)很大的成本節(jié)省。對于FDD方法，成本節(jié)省至少是由于消除了SAW和介質(zhì)濾波器。對于TDD方法，成本節(jié)省至少是由于不需要編碼譯碼器及相關的音頻數(shù)字化電路，用于數(shù)字化數(shù)據(jù)的緩沖存儲器，以及突發(fā)模式發(fā)送電路。
圖1是按照本發(fā)明說明性實施例的、時分雙工(TDD)模式下的采樣的FSK調(diào)制器實例示意框圖。圖2是按照本發(fā)明說明性實施例的、頻分分雙工(FDD)模式下的采樣的FSK調(diào)制器實例示意框圖。在這里的圖中，應當理解相同的參考符號表示相同或類似的部件。而且，正如此處所使用的，術語“Rx”和“Tx”分別相應于按照本發(fā)明的模擬無繩電話的手持機或座機的接收器和發(fā)射器。
圖1和2的調(diào)制器都包括天線110，介質(zhì)或微帶帶通濾波器114，低噪聲放大器(LNA)118；Rx電源120；混頻器122；10.7MHz/21.4MHz濾波器124；FM中頻(IF)126；第二(2nd)IF濾波器130；第二(2nd)LO 132；正交檢波器134；第一低通濾波器(LPF)136；壓擴器144；高通濾波器(HPF)146；振鈴振蕩器148；削波器150；參考振蕩器156；調(diào)制器/槽路電路158；功率放大器168；微帶LPF 170；Tx電源172，異或門180；RC低通濾波器182；變?nèi)莨?84；和固定分頻器186。
圖1的調(diào)制器還包括收發(fā)開關(T/R)112，壓控振蕩器(VCO)160；第一緩沖放大器162；第二緩沖放大器164；和第三緩沖放大器166。
圖2的調(diào)制器還包括雙鎖相環(huán)(PLL)/預定標器254和Tx壓控振蕩器(VCO)260。
對于電話的座機，使用壓擴器144對進入其中的音頻進行壓縮，因此，來自中央局的音頻信號幅度只有相對較小的變化。壓縮的音頻由使用12KHz晶體管開關的削波器150進行削波。此信號被進一步濾波，以去除切換邊緣處所有的尖峰。來自削波器150的輸出是脈沖幅度調(diào)制信號，其中包含以12KHz削波的基帶音頻。圖5是按照本發(fā)明說明性實施例的、已削波模擬信號的波形圖。帶有削波信號的音頻的數(shù)字化需要在壓擴之后之前完成，以確保是對于相當恒定幅度的音頻信號執(zhí)行數(shù)字化。此信號被濾波并饋送到FSK調(diào)制器158。12KHz削波的方波由被配置為振蕩器的MC 74HC14(施密特觸發(fā)器)產(chǎn)生。此削波信號也用于以削波的速率接通/關斷Tx電源172(從而是發(fā)射器)。180度反相的削波信號用于接通/關斷Rx電源120(從而是接收器)。此處理過程確保在發(fā)射器接通時接收器是關斷的。
在手持機接收器一側，天線110接收信號，信號由第二IF濾波器130和第二LO 132下變頻到中頻(IF)，并由正交檢波器134使用傳統(tǒng)的FM正交線圈方法進行檢波。所恢復的基帶信號是正弦與TR削波波形疊加后的復合信號。復合信號由正交檢波器134檢波，并被分為兩路。一路通過低通濾波器136，濾除12KHz削波分量，以輸出干凈的正弦信號?；鶐щ娫捫盘柭湓?00Hz到3300Hz的頻帶內(nèi)。由于高頻切換波形是最大低頻音頻分量的3倍，因此低頻信號滿足用于信號恢復的奈奎斯特準則。來自第二路的信號由HPF 146進行高通濾波，并饋送到倒相器組(3)，該倒相組被配置為振鈴振蕩器148，標稱值為12KHz。高通濾波去除所有的低頻音頻分量，留下方波脈沖序列，它與座機發(fā)射器削波波形的方波脈沖序列相同。振鈴振蕩器148將跟蹤進入的12KHz信號，并與之同步。在振鈴振蕩器148中實施的倒相器用于產(chǎn)生與同步信號(也即，Q)互補的信號(也即，Q1)。手持機接收和發(fā)送部分的開關連接是以與座機相反的方式進行的。
對于上述結構，開關波形應當被適當?shù)卣?，以滿足下述條件(a)發(fā)射器接通/關斷削波信號波形被輕微地整形(梯形)，因此接通周期小于(Tchop/2)Tx電源172的開關時間。此調(diào)整是需要的，以確保發(fā)射器功率不妨礙接收器。對從Tx電源172輸出的Tx電源信號進行整形，而對從Rx電源120輸出的Rx電源信號不進行整形。這允許當Tx電源信號斜坡上升時，Rx快速切斷。圖3是按照本發(fā)明說明性實施例的、發(fā)射器開關波形的波形圖。
(b)接收器接通/關斷信號(Tx開關波形180度反相的復制)也進行與Tx開關信號相類似的整形，其中波形是梯形，“接通”時間小于實際信號(Tchop/2)。Rx和Tx開關波形的斜率被調(diào)整以獲得最好的性能。此開關方法確保不會由于發(fā)送頻譜干擾而出現(xiàn)接收器靈敏度降低。圖4是按照本發(fā)明說明性實施例的、接收器開關波形的波形圖。圖6是按照本發(fā)明的說明性實施例的、圖3和4的發(fā)射器和接收器各自波形斜率之間關系的波形圖。
應當看到，也提供了進一步減輕漂移對用于手持機和座機T/R開關的削波信號的影響的方法。由于有可能在比座機溫度變化大得多的區(qū)域中(車庫，院子和室外)使用手持機，所以對削波信號提供接近于12KHz削波頻率的標稱頻率穩(wěn)定度是很重要的。這可以通過取頻率合成器參考頻率并通過固定分頻器(未示出)分頻，提供開關頻率而完成。在這種情形下，座機常常被看作為主機，而手持機將把接收的開關波形和本地(手持機)的開關波形進行比較。異或門180用于比較這兩個信號，并產(chǎn)生誤差信號。誤差信號通過RC低通濾波器182積分，并應用于參考振蕩器156以進行頻率校正。這種調(diào)諧方法確保手持機的發(fā)射器和接收器開關信號跟蹤座機T/R開關信號。如果手持機移動到范圍以外，則鏈路將丟失；然而，一旦在手持機接收器中接收到座機開關波形，即使勉強合格(由于振鈴振蕩器156的特性)，將開始跟蹤，且鏈路可被重新建立。
現(xiàn)在將給出本發(fā)明許多優(yōu)點中某些優(yōu)點的說明。本發(fā)明提供漂移補償，因此可提供長時間穩(wěn)定性。而且，本發(fā)明允許全頻段運行(26MHz)。另外，本發(fā)明是不用校準的。此外，本發(fā)明采用低成本RF結構。本發(fā)明還包括自動清除信道選擇(干擾避免機制)。
雖然說明性實施例已參照附圖描述，但應當理解，本發(fā)明并不限于這些精確的實施例，本領域技術人員可以作出各種其他改變和修正，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。所有這些改變和修正意欲包括在由附屬權利要求規(guī)定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.具有手持機單元和座機單元的無繩通信設備，包括放置在手持機單元中的具有發(fā)射器和接收器的收發(fā)信機，其中手持機單元收發(fā)信機包括至少一個中頻(IF)濾波器，用來濾波接收的音頻信號，輸出相應于接收的音頻信號的IF信號，正交檢波器，用來輸入IF信號和輸出相應于接收音頻信號的基帶信號，基帶信號是正弦與包括以預定頻率削波的接收音頻信號的脈沖幅度調(diào)制(PAM)信號疊加后的組合；高通濾波器，用來濾波基帶信號，以輸出與PAM信號相同的方波脈沖序列；以及振鈴振蕩器，用來產(chǎn)生與方波脈沖序列同步的開關信號以及產(chǎn)生開關信號的180度反相版本，其中發(fā)射器由開關信號以預定的頻率接通和關斷，以及接收器由開關信號的180度反相版本接通和關斷，以確保當發(fā)射器被接通時接收器被關斷。
2.按照權利要求1的無繩通信設備，還包括放置在座機單元處的具有發(fā)射器和接收器的收發(fā)信機，其中座機單元收發(fā)信機包括壓擴器，用來輸入音頻信號和輸出具有比音頻信號小的幅度變化的已壓縮音頻信號；削波器，用來輸入已壓縮音頻信號和輸出包括以預定頻率削波的音頻信號的PAM信號；調(diào)制器，用來由PAM信號進行控制，以輸出已調(diào)制信號；以及壓控振蕩器(VCO)，用來由已調(diào)制信號控制。
3.按照權利要求2的無繩通信設備，其中座機單元收發(fā)信機還包括低通濾波器，用來濾波基帶信號，以將不疊加PAM信號的正弦提供給壓擴器。
4.按照權利要求1的無繩通信設備，其中手持機收發(fā)信機還包括鎖相環(huán)(PLL)；參考振蕩器，用來提供用于PLL的參考信號；以及固定分頻器，用來將參考信號除以固定的除數(shù)，以產(chǎn)生以預定頻率削波的參考音頻信號。
5.按照權利要求4的無繩通信設備，其中手持機單元收發(fā)信機還包括壓控振蕩器；異或門，用來比較開關信號與接收的開關信號，以根據(jù)它們之間的頻率差產(chǎn)生誤差信號；以及阻容(RC)低通濾波器，用來積分誤差信號，以將積分的誤差信號提供給所述參考振蕩器，其中所述參考振蕩器還用來對照座機單元產(chǎn)生的PAM信號來校正在手持機單元中產(chǎn)生的PAM信號的頻率，以及校正提供給PLL的參考頻率，以校正座機單元和手持機單元中VCO的頻率。
6.具有手持機單元和座機單元的無繩通信設備，包括放置在座機單元處具有發(fā)射器和接收器的收發(fā)信機，其中座機單元收發(fā)信機包括壓擴器，用來輸入音頻信號和輸出具有比音頻信號小的幅度變化已壓縮音頻信號；削波器，用來輸入已壓縮音頻信號和輸出包括以預定頻率削波的音頻信號的脈沖幅度調(diào)制(PAM)信號；調(diào)制器，用來由PAM信號進行控制，以輸出已調(diào)制信號；以及壓控振蕩器(VCO)，用來由已調(diào)制信號控制。
7.按照權利要求6的無繩通信設備，包括放置在手持機單元處的具有發(fā)射器和接收器的收發(fā)信機，其中手持機單元收發(fā)信機包括至少一個中頻(IF)濾波器，用來濾波接收的音頻信號，以輸出相應于接收的音頻信號的IF信號，正交檢波器，用來輸入IF信號和輸出相應于接收的音頻信號的基帶信號，基帶信號是正弦與包括以預定頻率削波的接收音頻信號的脈沖幅度調(diào)制(PAM)信號疊加后的組合；高通濾波器，用來濾波基帶信號，以輸出與基帶信號的PAM信號相同的方波脈沖序列；以及振鈴振蕩器，用來產(chǎn)生與方波脈沖序列同步的開關信號以及產(chǎn)生開關信號的180度反相版本，其中發(fā)射器由開關信號以預定的頻率接通和關斷，以及接收器由開關信號的180度反相版本接通和關斷，以確保當發(fā)射器被接通時接收器被關斷。
8.按照權利要求6的無繩通信設備，其中座機單元收發(fā)信機還包括低通濾波器，用來濾波基帶信號，以將不疊加PAM信號的正弦提供給壓擴器。
9.按照權利要求6的無繩通信設備，其中手持機收發(fā)信機還包括鎖相環(huán)(PLL)；參考振蕩器，用來提供用于PLL的參考信號；以及固定分頻器，用來把參考信號除以固定的除數(shù)，以產(chǎn)生以預定頻率削波的參考音頻信號。
10.按照權利要求9的無繩通信設備，其中手持機單元收發(fā)信機還包括異或門，用來比較開關信號與接收的開關信號，以根據(jù)它們之間的頻率差產(chǎn)生誤差信號；以及阻容(RC)低通濾波器，用來積分誤差信號，提供積分的誤差信號給所述參考振蕩器，其中所述參考振蕩器還用來對照座機單元產(chǎn)生的PAM信號來校正在手持機單元中產(chǎn)生的PAM信號的頻率，以及校正提供給PLL的參考頻率，以校正座機單元和手持機單元中VCO的頻率。
全文摘要
提供了用于頻分雙工/時分雙工(FDD/TDD)收發(fā)信機的調(diào)制方法。本發(fā)明消除對于FDD和TDD的突發(fā)模式控制器以及SAW帶通濾波器和介質(zhì)低通濾波器的需要。
文檔編號H04L1/00GK1406421SQ01805781
公開日2003年3月26日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權日2000年2月28日
發(fā)明者C·莫漢 申請人:湯姆森許可公司