DE10307429A1 - Method for selection of mixed frequency for transceivers of cordless digital communication apparatus, with intermediate frequency (IF) set both considering appearing harmonics - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Empfangsanordnung eines schnurlosen Kommunikationssystems gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a receiving arrangement of a cordless communication system according to claim 1.
Schnurlose digitale Kommunikationssysteme wie beispielsweise DECT, WDCT, Bluetooth o.ä. benötigen zum funktechnischen Empfang der über die Luftschnittstelle gesendeten hochfrequenten Signale geeignete Empfänger, die im Aufwand günstigerweise dem Demodulator ein möglichst verzerrungsfreies Basisbandsignal liefern. Neben einer hohen Empfindlichkeit sind hierbei ein hoher Integrationsgrad, niedrige Kosten, niedrige Stromaufnahme sowie Flexibilität hinsichtlich der Anwendbarkeit für verschiedene digitale Kommunikationssysteme erwünscht.Cordless digital communication systems such as DECT, WDCT, Bluetooth or similar need for radio reception the one about the Air interface sent high-frequency signals suitable receivers conveniently in terms of expenditure the demodulator as possible provide distortion-free baseband signal. In addition to high sensitivity are a high degree of integration, low costs, low Power consumption and flexibility in terms of applicability for various digital communication systems desired.
Zur Ausnutzung der Vorteile der digitalen Schaltungstechnik, z. 8. keine Temperaturabhängigkeit, wird dabei zumindest ein Teil der Empfängerschaltung in Form digitaler Signalverarbeitungselemente realisiert. Um kostengünstige Realisierungen von Empfängern zu ermöglichen, ist es wünschenswert, daß verschiedene Mobilfunkstandards vom selben Empfänger unterstützt werden. Beispielsweise ließen sich Geräte deutlich kostengünstiger herstellen, wenn ein Empfänger für beispielsweise den europäischen Telefonstandard DECT und gleichzeitig für den amerikanischen WDCT verwendbar wären. Diese Empfänger werden aus Gründen der Integrierbarkeit üblicherweise als Empfänger mit einer niedrigen Zwischenfrequenz ausgeführt (low IF = low intermediate frequency).To take advantage of digital circuit technology, z. 8. no temperature dependency, at least part of the receiver circuit becomes more digital Signal processing elements implemented. To cost-effective realizations of recipients to allow is it desirable that different Cellular standards are supported by the same receiver. For example, let devices significantly cheaper establish if a recipient for example the European Telephone standard DECT and can also be used for the American WDCT would. This receiver are for reasons integrability usually as receiver executed with a low intermediate frequency (low IF = low intermediate frequency).
Für die Wahl einer geeigneten Zwischenfrequenz (FIF) gibt es verschiedene Aspekte, die zum Teil gegensätzliche Zielforderungen besitzen. Die Wahl einer hohen Zwischenfrequenz ist von Vorteil, da die auftretenden Oberwellen bei Verwendung eines limitierenden Verstärkers vom zu empfangenden Nutzsignal entfernt liegen. Dies bedeutet, daß mit einer höheren Zwischenfrequenz eine bessere Empfängerempfindlichkeit erzielbar ist, da die Oberwellen den genutzten Empfangskanal nicht beeinträchtigen. Ebenfalls wirkt sich die Reduktion der Oberwellen in einer besseren Gleichkanalselektion aus, die gerade bei Empfangsanordnungen für den DECT-Standard nach dem Low-IF-Empfangskonzept sehr kritisch ist. Eine hohe Zwischenfrequenz ist jedoch bezüglich der Selektivitätsanforderungen von Nachteil, da mit einer höheren Zwischenfrequenz auch der Frequenzabstand der Spiegelfrequenz zunimmt. Mit zunehmendem Frequenzabstand nimmt beispielsweise gemäß der Systemspezifikation des DECT-Standards der erlaubte Störpegel zu. Folglich muß in diesem Fall eine höhere Spiegelfrequenzunterdrückung erzielt werden. Gemäß dem DECT-Standard ist im ersten Nachbarkanal ein Störsignal gegenüber dem Nutzsignal erlaubt, dessen Pegel um 13 dB höher ist. Im zweiten Nachbarkanal, d. h. der Kanal, der um zwei Kanalabstände vom Nutzkanal entfernt ist, darf der Pegel des Störsignals sogar um 34 dB und im dritten Nachbarkanal um 39 dB größer sein. Da die Anforderung an die Spiegelfrequenzunterdrückung für das Störsignal des ersten Nachbarkanals am einfachsten zu erfüllen ist, liegt es nahe, die Frequenz des Oszillators, der die erste Mischfrequenz erzeugt, genau in die Mitte zwischen den Nutzkanal und den ersten Nachbarkanal zu legen. Damit ergibt sich beim DECT-Standard eine Zwischenfrequenz von 864 kHz.There are various aspects to choosing a suitable intermediate frequency (F IF ), some of which have conflicting target requirements. Choosing a high intermediate frequency is advantageous because the harmonics that occur are at a distance from the useful signal to be received when using a limiting amplifier. This means that a better receiver sensitivity can be achieved with a higher intermediate frequency, since the harmonics do not impair the reception channel used. The reduction of the harmonics also has an effect in a better co-channel selection, which is particularly critical in the case of reception arrangements for the DECT standard based on the low-IF reception concept. However, a high intermediate frequency is disadvantageous with regard to the selectivity requirements, since the frequency spacing of the image frequency also increases with a higher intermediate frequency. According to the system specification of the DECT standard, the permitted interference level increases with increasing frequency spacing. Consequently, higher image rejection must be achieved in this case. According to the DECT standard, an interference signal with respect to the useful signal is permitted in the first adjacent channel, the level of which is 13 dB higher. In the second adjacent channel, ie the channel that is two channel distances away from the useful channel, the level of the interference signal may even be 34 dB higher and in the third adjacent channel 39 dB higher. Since the requirement for image frequency suppression for the interference signal of the first adjacent channel is the easiest to meet, it makes sense to place the frequency of the oscillator that generates the first mixed frequency exactly in the middle between the useful channel and the first adjacent channel. This results in an intermediate frequency of 864 kHz in the DECT standard.
Aufgrund der sich somit ergebenden
niedrigen Zwischenfrequenz liegt die fünfte Oberwelle der Oszillatorfrequenz
sehr nahe am Nutzsignal, so daß das
Verhältnis
zwischen Nutzsignal und Störsignal reduziert
und damit die Bitfehlerrate (bit error rate = BER) bezüglich der
Empfindlichkeit und die Gleichkanalselektion erhöht ist (siehe
Wird für die Erzeugung des Oszillatorfrequenzsignals, das für die Frequenzumsetzung des Empfangssignals auf die Zwischenfrequenz erforderlich ist, eine Oszillatorschaltung mit mit Integer-N Phasenregelkreis verwendet, so lassen sich nur Frequenzen im ganzzahligen Abstand der Referenzfrequenz durch Programmierung des N-Teilers erzeugen. Als Referenzfrequenz muß daher die halbe Frequenz des dem durch einen Standard definierten Kanalabstand fchan gewählt werden. Diese Frequenz beträgt bei Verwendung des DECT-Standards, der einen Kanalabstand von 1,728 MHz aufweist, 864 kHz entspricht.If an oscillator circuit with an integer-N phase locked loop is used to generate the oscillator frequency signal, which is required for the frequency conversion of the received signal to the intermediate frequency, then only frequencies in the integer spacing of the reference frequency can be generated by programming the N-divider. Half the frequency of the channel spacing f chan defined by a standard must therefore be selected as the reference frequency. This frequency is 864 kHz when using the DECT standard, which has a channel spacing of 1.728 MHz.
Aus der WO01/71929A2 ist eine übliche Empfangsschaltung für ein schnurloses digitales Kommunikationssystem beschrieben. Eine Antenne empfängt dabei die über die Luftschnittstelle übertragenen Signale und führt diese über ein Hochfrequenzfilter einem rauscharmen Eingangsverstärker zu. Das so gewonnene Signal wird einer komplexen Mischstufe zugeführt, das ein komplexes Zwischenfrequenzsignal erzeugt. Ein Oszillator, auch als lokaler Oszillator bekannt, erzeugt die Mischfrequenz, wobei über einen einfachen Phasenschieber aus der Oszillatorfrequenz zwei um 90° verschobene Oszillatorfrequenzsignale erzeugt werden, die in der komplexen Mischstufe die Erzeugung eines komplexen Zwischenfrequenzsignals zulassen.WO01 / 71929A2 is a common receiving circuit for a cordless digital communication system described. An antenna receives this the above the air interface transmitted Signals and leads this about a high-frequency filter to a low-noise input amplifier. The signal obtained in this way is fed to a complex mixing stage, the generates a complex intermediate frequency signal. An oscillator, too Known as a local oscillator, generates the mixed frequency, with a simple phase shifter from the oscillator frequency two shifted by 90 ° Oscillator frequency signals are generated in the complex mixer allow the generation of a complex intermediate frequency signal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit dem beschriebenen Sender-Empfänger Konzept für digitale schnurlose Kommunikationssysteme, das eine verbesserte Empfangsempfindlichkeit erzielt.The invention is based, with the described transceiver Concept for digital cordless communication systems that improved Reception sensitivity achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den nebengeordneten Patentansprüchen angegebene Verfahren bzw. die angegebene Empfängeranordnung gelöst.This object is achieved by the procedures specified in the subordinate claims or the specified recipient arrangement solved.
Dadurch, daß erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Zwischenfrequenz derart festgelegt ist, mit der eine optimale Empfindlichkeit bei gleichzeitiger Erfüllung der Anforderungen der Spezifikation bzgl. der Nachbarkanalstörer erreicht wird. Hierbei erweist sich am Beispiel von DECT eine Zwischenfrequenz von etwa 1152kHz als optimal, da das Spiegelband genau zwischen dem ersten und zweiten Nachbarkanal liegt. Gegenüber der ZF von 864kHz kann eine bessere Empfindlichkeit erzielt werden, wobei die höheren Anforderungen an die Spiegelfrequenzunterdrückung tolerabel sind. Wird eine ZF von 1296kHz gewählt, so steigen die Anforderungen an die Selektivität (bzw. an die Spiegelfrequenzunterdrückung) stark an, da der größere Energieanteil des Spiegelsignals aus dem zweiten Nachbarkanal mit dem deutlich größerem Pegel stammt. Weiterhin ist dadurch, daß ein Frequenzteiler vorgesehen ist, der die Oszillatorfrequenz des lokalen Oszillators teilt, bevor das Oszillatorfrequenzsignal der Mischstufe zugeführt wird, eine exakte Phasenverschiebung von 90° zwischen den beiden komplexen Teilen der Mischfrequenz und damit auch der Zwischenfrequenz erzielbar, wodurch eine verbesserte Spiegelfrequenzunterdrückung erzielbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den untergeordneten Patentansprüchen angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.Characterized in that the invention provides that the intermediate frequency is determined with the optimal sensitivity is achieved while at the same time meeting the requirements of the specification regarding adjacent channel interference. Using the example of DECT, an intermediate frequency of approximately 1152 kHz has proven to be optimal, since the mirror band lies exactly between the first and second adjacent channels. A better sensitivity can be achieved compared to the IF of 864 kHz, whereby the higher requirements for image rejection are tolerable. If an IF of 1296kHz is selected, the requirements for selectivity (or for rejection of image frequency) increase sharply, since the greater energy component of the mirror signal comes from the second adjacent channel with the significantly higher level. Furthermore, the fact that a frequency divider is provided, which divides the oscillator frequency of the local oscillator before the oscillator frequency signal is fed to the mixing stage, enables an exact phase shift of 90 ° between the two complex parts of the mixing frequency and thus also the intermediate frequency to be achieved, as a result of which improved image frequency suppression is achievable. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subordinate claims. The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Mit der Fractional-N Phasenregelstufe
wird die gewünchte
Trägerfrequenz
erzeugt. Das Ausgangssignal des Oszillators
Durch die Durch-zwei-Teilung des
Oszillatorfrequenzsignals ergibt sich das gewünschte komplexe lokale Oszillatorsignal,
wobei die beiden Anteile mit I und Q in
Die komplexen Anteile der durch zwei
geteilten Oszillatorfrequenz werden einer Mischstufe
Soll in einem höheren Kanal empfangen werden,
so wird von einer nicht dargestellten Steuerung ein entsprechendes
Kanalwort an die ΣΔ-Schaltung
In
Entsprechend der Ordinate sind die jeweiligen Signalamplituden dargestellt. Da für jeden Kanal das Signal nicht auf einer singulären Frequenz übertragen wird, sondern auf einem Frequenzband, ist die entsprechende Verteilung in der Abszisse dargestellt.They are according to the ordinate respective signal amplitudes. Since the signal for each channel is not on a singular Frequency transmitted is, but on a frequency band, is the corresponding distribution shown in the abscissa.
Nunmehr ist gemäß dem DECT-Standard festgelegt,
daß die
Signalamplitude des ersten Nachbarkanals, d. h. N-1 bzw. N+1, 13
dB oberhalb des Nutzsignals liegen darf, der zweite Nachbarkanal
34 dB und der dritte Nachbarkanal 39 dB. Die Signale in den Nachbarkanälen sind
jeweils als Störsignale
für den
Nutzkanal anzusehen. Wird nunmehr eine Zwischenfrequenz Fif = 864 kHz gewählt, so würde sich eine Mischfrequenz,
d. h. die Frequenz des der Mischstufe zugeführten Signals, das diese Zwischenfrequenz
nach der Mischung des Empfangssignals für den entsprechenden Kanal
ergibt, genau beim halben Kanalabstand zwischen Nutzkanal und erstem
Nachbarkanal liegen. Dies bedeutet jedoch, daß die Spiegelfrequenz, die
symmetrisch zur Mischfrequenz die gleiche Bandbreite aufweist wie
das Nutzsignal, genau über
dem Signalmaximum des ersten Nachbarkanals und damit des benachbarten
Störers liegen
würde.
Aus diesem Grund wird mit der ΣΔ-Schaltung
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003107429 DE10307429A1 (en) | 2003-02-21 | 2003-02-21 | Method for selection of mixed frequency for transceivers of cordless digital communication apparatus, with intermediate frequency (IF) set both considering appearing harmonics |
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DE10307429A1 true DE10307429A1 (en) | 2004-09-09 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
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DE (1) | DE10307429A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998011672A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-19 | University Of Washington | Simplified high frequency tuner and tuning method |
-
2003
- 2003-02-21 DE DE2003107429 patent/DE10307429A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
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WO1998011672A1 (en) * | 1996-09-13 | 1998-03-19 | University Of Washington | Simplified high frequency tuner and tuning method |
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