DE69232943T2

DE69232943T2 - Sender/empfänger mit zwei betriebsarten

Info

Publication number: DE69232943T2
Application number: DE69232943T
Authority: DE
Inventors: C. Dixon; S. Vanderpool
Original assignee: Xircom Wireless Inc
Current assignee: Xircom Wireless Inc
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2012-05-12
Also published as: WO1992021195A1; US5291516A; DE69232943D1; JPH06507768A; JP2846118B2; EP0584248A1; ATE233971T1; AU2140092A; CA2102914A1; EP0584248A4; EP0584248B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein zwei Betriebsarten aufweisendes schnurloses Telefon, welches in der ersten Betriebsart im Frequenzmultiplex-Schmalband- oder -Spreizspektrum- Zellularbetrieb arbeitet, und das in der zweiten Betriebsart im Frequenzmultiplex- Schmalband- oder -Spreizspektrum-Mikrozellenbetrieb arbeitet.

Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Das Zellulartelefon ist seit mehreren Jahren bekannt, jedoch werden mit seiner zunehmenden Popularität noch mehr Kanäle in den zugewiesenen Zellenfrequenzen notwendig. Unter den vorgeschlagenen Weiterentwicklungen im Stand der Technik befand sich eine Abkehr von analogen Sprach-Frequenzmultiplexsystemen hin zu digitaler Sprache unter Einsatz traditioneller schmalbandiger Frequenzmultiplexverfahren, gekoppelt mit Zeitmultiplexbetrieb. Weiterführende Entwicklungen beinhalten die Hinzufügung des Codemultiplexbetriebs oder von Spreizspektrum-Systemen.
Eine alternative Vorgehensweise zur Lösung des Problems einer Zulassung einer erhöhten Anzahl von Benutzern an einer geographischen Stelle ist das Konzept persönlicher Kommunikationssysteme oder PCNs (Personal Communications Systems), die von Mikrozellen Gebrauch machen. Eine Mikrozelle ist ähnlich einer Zelle in einem herkömmlichen zellularen System, nur daß sie viel kleiner ist. Während eine herkömmliche Zelle einen Bereich von mehreren Quadratmeilen abdecken kann, hat eine Mikrozelle möglicherweise nur einen Durchmesser von einigen hundert Fuß. Durch Beschränkung der Sendeleistung lassen sich mehr Mikrozellen und mithin Benutzer in einem geographischen Bereich gemeinsam unterbringen.
Der Stand der Technik vermittelt kein Verfahren zum Betreiben eines einzigen Telefons mit der Fähigkeit, sowohl als Zellulartelefon für schmalbandigen Frequenz-, Zeit- und/oder Codemultiplexbetrieb als auch als Mikrozellen-Telefon unter Einsatz von Zeit-, Frequenz- oder Codemultiplexbetrieb zuarbeiten, wobei die zellularen und Mikrozellen- Funktionen entweder gleiche Frequenzbänder für den Betrieb verwenden oder gegeneinander versetzt sind, während der Mikrozellen-Modus unabhängig von der Telefonfunktion der Einheit eine Funkrufeinheit verwendet.
Obschon beispielsweise die US-A-5 008 925 einen Handapparat zeigt, der in zwei verschiedenen zellularen Telefonsystemen funktioniert, handelt es sich bei diesen beiden Telefonsystemen um schmalbandige analoge zellulare Systeme. Die europäische Patentanmeldung 415-502-A2, veröffentlicht am 6. März 1991, offenbart einen Handapparat, der sowohl im schmalbandigen digitalen zellularen Modus als auch im DECT-Modus arbeitet. Keine Druckschrift zeigt einen Handapparat mit einer Spreizspektrum- Betriebsart, wie es die US-A-4 222 115 tut.
Im vorliegenden Zusammenhang wird "Analogsprache" als ein System beschrieben, bei dem ein Analog-Sprachsystem direkt einen hochfrequenten (HF-)Träger oder ein Zwischenfrequenz-(ZF-)Signal moduliert, während digitale Sprache ein System bedeutet, bei dem das Signal digitalisiert und möglicherweise nach einer Reihe üblicher und im Stand der Technik bekannter Verfahren komprimiert wird und das digitale Signal anschließend für einen HF-Träger oder eine ZF-Modulation verwendet wird. Eine schmalbandige Modulation verwendet typischerweise eine Amplitudenmodulation (AM) oder eine Frequenzmodulation (FM) und besitzt eine Bandbreite zwischen 3 kHz und 30 kHz. Ein Spreizspektrum-Signal besitzt eine Bandbreite, die ein Vielfaches derjenigen des Informationssignals entspricht.

Ziele der Erfindung

Ein Zier der Erfindung ist die Schaffung eines Analogsprache-Zellulartelefons mit schmalbandigem Frequenzmultiplex, welches Eigenschaften für digitale Sprache ebenso aufweisen kann wie für Frequenz- und Zeitmultiplexbetrieb, und welches außerdem Spreizspektrum-Mikrozellen-Funktionalität aufweisen kann, wobei die Mikrozellen- Spreizspektrum-Betriebsart vom Zeit- oder Frequenzmultiplexbetrieb mit Mehrfachzugriff oder von beidem Gebrauch machen kann, wobei die zellularen und mikrozellularen Betriebsarten gemeinsame oder voneinander verschiedene und beabstandete Frequenzbänder verwenden, und wobei die mikrozellulare Betriebsart von einer Funkrufeinheit unabhängig von der Telefon-Funktionalität der Einheit Gebrauch machen kann.
Erfindungsgemäß wird ein Sender für zwei Betriebsarten geschaffen, welcher aufweist: eine Antenne;
eine Betriebsartsteuerung zum Auswählen einer schmalbandigen Modulation und einer Spreizspektrum-Modulation;
eine Informationseinrichtung zum Verarbeiten eines Informationssignals;
einen abstimmbaren Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Trägersignals;
einen Chipcodegenerator zum Erzeugen eines Chipcodesignals;
einen Spreizspektrum-Modulator, der an die Informationseinrichtung, den abstimmbaren Frequenzgenerator und den Chipcodegenerator gekoppelt ist, um das verarbeitete Informationssignal mit dem Chipcodesignal und das Trägersignal als Spreizspektrum-Signal einer Spreizspektrum-Modulation zu unterziehen;
einen schmalbandigen Modulator, der an die Informationseinrichtung und den abstimmbaren Frequenzgenerator gekoppelt ist, um das verarbeitete Informationssignal mit einer schmalbandigen Modulation als ein schmalbandiges moduliertes Signal zu modulieren;
einen Leistungsverstärker, der an die Betriebsartsteuerung, den Spreizspektrum- Modulator und den schmalbandigen Modulator angeschlossen ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung das schmalbandige modulierte Signal zu verstärken, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum- Einstellung der Betriebsartsteuerung das Spreizspektrum-Signal zu verstärken;
ein einstellbares Bandpaßfilter, das an die Antenne, den Leistungsverstärker und die Betriebsartsteuerung gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations- Einstellung der Betriebsartsteuerung die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters auf eine schmale Bandbreite einzustellen und das schmalbandige modulierte Signal durchzulassen, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung der Betriebsartsteuerung die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters auf eine große Bandbreite zum Durchlassen des Spreizspektrum-Signals einzustellen.
Der Leistungsverstärker kann ein Doppelband-Leistungsverstärker sein, wenn die beiden Betriebsarten unterschiedliche Frequenzbänder belegen, oder es kann sich um einen Einzelband-Leistungsverstärker handeln, wenn die beiden Betriebsarten einzelne, benachbarte oder eng nebeneinander plazierte diskrete Bänder belegen. Eine schmalbandige oder eine Spreizspektrum-Modulation wird unter Verwendung der Betriebsartsteuerung ausgewählt, zum Beispiel mit Hilfe eines Betriebsartumschalters. Das einstellbare Bandpaßfilter kann ebenfalls abgestimmt sein, wobei der Leistungsverstärker umgeschaltet wird, wenn versetzte und diskrete Frequenzen für die beiden Betriebsarten verwendet werden.
Die Erfindung schafft außerdem einen Empfänger für zwei Betriebsarten, der aufweist:
eine Betriebsartsteuerung zum Auswählen einer schmalbandigen Modulation und einer Spreizspektrum-Modulation;
einen abstimmbaren Frequenzgenerator zum Erzeugen eines Empfangsoszillatorsignals;
einen Chipcodegenerator zum Erzeugen eines Chipcodesignals;
eine Antenne;
ein einstellbares Bandpaßfilter, das an die Antenne und die Betriebsartsteuerung gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung eine Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters auf ein schmales Band einzustellen und so das schmalbandige modulierte Signal durchzulassen, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters auf eine große Bandbreite einzustellen, um das Spreizspektrum-Signal durchzulassen;
einen Vorverstärker, der mit dem einstellbaren Bandpaßfilter und der Betriebsartsteuerung gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung das gefilterte schmalbandige modulierte Signal zu verstärken, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung der Betriebsartsteuerung das gefilterte Spreizspektrum-Signal zu verstärken;
einen Frequenzwandler, der an den Vorverstärker und den abstimmbaren Frequenzgenerator gekoppelt ist, um unter Verwendung des Empfangsoszillatorsignals das gefilterte schmalbandige modulierte Signal und das gefilterte Spreizspektrum-Signal in ein ZF- Signal umzusetzen;
einen an den Frequenzwandler zur Verstärkung des ZF-Signals gekoppelten ZF- Verstärker;
einen Spreizspektrum-Entspreizer, der an den Chipcodegenerator und über die Betriebsartsteuerung an den ZF-Verstärker gekoppelt ist, um ansprechend auf die Betriebsartsteuerung die Spreizspektrum-Modulation auszuwählen, um unter Verwendung des Chipcodesignals das ZF-Signal als ein Modulationssignal zu entspreizen;
einen Spreizstrom-Demodulator, der an den Spreizspektrum-Entspreizer gekoppelt ist, um das modulierte Signal als demoduliertes Signal zu demodulieren;
einen Schmalband-Demodulator, der über die Betriebsartsteuerung an den ZF-Verstärker gekoppelt ist, um ansprechend auf die Betriebsartsteuerung die schmalbandige Modulation zur Demodulation des gefilterten schmalbandigen modulierten Signals als demoduliertes Signal auszuwählen; und
eine Informationseinrichtung, die an den schmalbandigen Demodulator und an den Spreizspektrum-Demodulator gekoppelt ist für eine Signalverarbeitung des demodulierten Signals zu einem Informationssignal.
In dem Sender für zwei Betriebsarten kann die Betriebsartsteuerung einen Betriebsartauswahlschalter aufweisen, um den Empfang eines schmalbandigen oder eines Spreizspektrum-Signals auszuwählen. - Der Chipcodegenerator liefert ein Referenz- Chipcodesignal für den Vergleich mit dem empfangenen Spreizspektrum-Signal. Das Bandpaßfilter kann außerdem abstimmbar sein, wenn unterschiedliche Frequenzen für unterschiedliche Betriebsarten verwendet werden.
Der Vorverstärker kann ebenfalls durch Umschalten ausgewählt oder abgestimmt werden auf das passende Band, wenn die beiden Betriebsarten diskrete, getrennte Frequenzbänder verwenden.
Die Erfindung wird in größerer Einzelheit unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Senders für zwei Betriebsarten gemäß der Erfindung, und
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Empfängers für zwei Betriebsarten gemäß der Erfindung.
Im folgenden wird im einzelnen auf derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, in welchen wiederum gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in sämtlichen Ansichten bezeichnen.
Moderne und vorgeschlagene zellulare Telefonsysteme verwenden derzeit Hochfrequenz- Schmalband-Kommunikationsmethoden mit Frequenz-, Zeit- und/oder Codemultiplex im Verein mit großen Zellen zur Schaffung und Erhaltung von Telefonverbindungen. Mit der wachsenden Popularität dieser Systeme ist eine gesteigerte Benutzerkapazität innerhalb eines geographischen Bereichs von Nöten. Eine Vorgehensweise zur Schaffung erhöhter Kapazität besteht in der Einrichtung von Mikrozellen, die vergleichsweise kleinere Zellen und Hochfrequenzverfahren mit niedriger Leistung verwenden.
Traditionelle zelluläre Systeme haben sich für die Installation von Basisstationen als stark kapitalintensiv erwiesen, größenordnungsmäßig betragen die Kosten einige hundert Tausend Dollar pro Zellenort, und deshalb erfordern sie hohe Betriebs- und Zugriffsgebühren. Vorgeschlagene Mikrozellensysteme erfordern viel weniger Kapitaleinsatz pro Zelle bei einem kleinen Bruchteil des Installationsaufwands vor Ort innerhalb der Zelle, so daß Ladenbetreiber und andere kleine Betreibereinheiten eine Zelle bilden könnten, die für ihre Bedürfnisse abgestimmt ist. Mikrozellen können möglicherweise in öffentlichen Bereichen, Flughäfen, Restaurants, Shopping Malls, Banken, Servicestationen etc. angeordnet werden, außerdem in kommerziellen oder Büro-Einrichtungen und unter Verwendung von PBX-Centrex- oder Schlüsselsystemen oder unter Einsatz von Wohnviertelplätzen. Ein Mikrozellenanwender könnte also seinen Handapparat zu Hause, im Büro oder an den meisten weiteren öffentlichen Plätzen verwenden, wo typischerweise Bedarf für den Zugang zu Telefonnetzen in möglichst kostenwirksamer Weise und unter Beibehaltung einer einzigen Telefonnummer besteht. Die öffentlichen Betriebs- und Zugriffsgebühren für den Benutzer könnten dann viel geringer sein, größenordnungsmäßig in der Höhe der Gebühren von Bezahltelefonen mit Abrechnung pro Gespräch und nicht pro Minute.
Ein Nachteil von Mikrozellensystemen ist deren möglicher Mangel an Zugriff für ankommende Gespräche. Möglicherweise kann er keinen Ruf in ein System für einen entfernten Teilnehmer absetzen. Allerdings wurden Studien durchgeführt, wonach geschätzt wird, daß bis zu 80% sämtlicher in herkömmlichen zellularen Systemen durchgeführter Anrufe von dem Benutzer nach außerhalb der Mikrozelle geht, und nicht von außen nach innen zu dem Benutzer gelangen. Selbst ohne Einwärts-Zugang zu dem drahtlosen Mikrozellenbenutzer existiert ein potentiell umfangreicher Markt, der nur wenig Bedarf an ankommendem Telefonverkehr hat, bei dem die Benutzer bereit wären, einen ankommenden Ruf zu ignorieren zwecks Einsparung eines mikrozellularen Funkdienstes innerhalb der Mikrozellen-Handapparateinheit, der für einen gewissen Umfang an ankommendem Telefonverkehr für den Benutzer in der öffentlichen Umgebung vorhanden ist.
Ein weiterer Nachteil ist die praktische Weiterreichung von Zelle zu Zelle. Da die Zellen in einem Mikrozellensystem klein sind, wird das System für die Benützung aus einem sich bewegenden Fahrzeug deshalb unpraktikabel, da der Benutzer möglicherweise alle paar Sekunden Zellen durchkreuzt, was eine Weiterreichung unpraktikabel macht. Mikrozellulare Systeme können derart ausgebildet werden, daß keine Weiterreichungs- Möglichkeit zwischen Zellen besteht, was zu einem drahtlosen System vom Münzfernsprechertyp führen würde. Da Mikrozellen so klein sind, wäre der Systemeinsatz in entfernten Gebieten unpraktikabel aufgrund der Anzahl von Zellen-Installationen, die für eine vollständige Abdeckung notwendig wären.
Die Erfindung schafft einen für doppelte Betriebsart ausgelegten Sender und Empfänger zur Nutzung der Vorteile beider Systeme, das heißt den Bereich und die Mobilität des traditionellen zellularen Systems und die geringen Kosten des mikrozellularen Systems. Der Sender und Empfänger für zwei Betriebsarten enthalten ein für zwei Betriebsarten ausgelegtes schnurloses Telefon, das in seiner ersten Betriebsart Arbeitsfähigkeiten aufweist, die eine zellulare Funktionalität erlauben, während in der zweiten Betriebsart ein mikrozellularer Betrieb möglich ist. Die Funktionalität in der ersten oder zellularen Betriebsart beinhaltet ein zellulares Telefon relativ hoher Leistung unter Verwendung analoger oder digitaler Sprachmethoden im Verein mit herkömmlichen Schmalband- Frequenz- und/oder Zeitmultiplex-Funkverfahren.
Die Funktionalität in der zweiten oder mikrozellularen Betriebsart beinhaltet ein mikrozellulares Telefon geringer Leistung unter Verwendung digitaler Sprachverfahren im Verein mit Frequenz-, Zeit- und/oder Codemultiplex-Spreizspektrum-Funkverfahren, wobei die zellularen und die mikrozellularen Funktionen entweder gemeinsame Frequenzbänder benutzen oder gegeneinander versetzt sind.
In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist ein Sender für zwei Betriebsarten gemäß der Erfindung dargestellt mit einer Antenne 109, einer Betriebsartsteuerung 103, einem Betriebsartauswahlschalter 104, einer Senderinformation-Verarbeitungseinrichtung 101, einem abstimmbaren Frequenzgenerator 105, einem Chipcodegenerator 107, einem Spreizspektrum-Modulator 111, einem schmalbandigen Modulator 113, einem Leistungsverstärker 115 und einem einstellbaren Bandpaßfilter 117. Die Senderinformationseinrichtung kann als Informationsgerät 101 ausgeführt werden. Dieses Informationsgerät kann Quellenkodierer wie zum Beispiel Golay-Kodierer, eine Fehlerkorrekturkodierung, Analog-Digital-Wandler etc. enthalten.
Der Spreizspektrum-Modulator 111 ist über einen Betriebsartauswahlschalter 104, den abstimmbaren Frequenzgenerator 105 und den Chipcodegenerator 107 an die Informationseinrichtung 101 angeschlossen. Der schmalbandige Modulator 113 ist über den Betriebsartauswahlschalter 104 und den abstimmbaren Frequenzgenerator 105 an die Informationseinrichtung 101 gekoppelt. Der Leistungsverstärker 115 ist an die Betriebsartsteuerung 103, den Spreizspektrum-Modulator 111 und den schmalbandigen Modulator 113 gekoppelt. Das justierbare und abstimmbare Bandpaßfilter 117 ist an die Antenne 105, den Leistungsverstärker 115 und die Betriebsartsteuerung 103 angeschlossen.
Mit Hilfe der Betriebsartsteuerung 103 wird entweder die Spreizspektrum-Modulation oder die schmalbandige Modulation ausgewählt. Die Informationseinrichtung 101 verarbeitet das eingegebene Informationssignal, während der abstimmbare Frequenzgenerator 105 ein Trägersignal erzeugt und der Chipcodegenerator 107 ein Chipcodesignal bildet.
Die Betriebsartsteuerung 103 steuert den Betriebsartauswahlschalter 104, der das verarbeitete Informationssignal entweder dem schmalbandigen Modulator 113 oder dem Spreizspektrum-Modulator 111 zuleitet. Der Spreizspektrum-Modulator 111 moduliert den Träger mit dem verarbeiteten Informationssignal und dem Chipcodesignal zu einem Spreizspektrumsignal, wenn der Betriebsartauswahlschalter 104 für die Spreizspektrum- Modulation eingestellt ist. Der schmalbandige Modulator 113 moduliert den Träger mit dem verarbeiteten Informationssignal zu einem schmalbandigen modulierten Signal, wenn der Betriebsartauswahlschalter 104 auf die schmalbandige Modulation eingestellt ist.
Wenn die Betriebsartsteuerung 103 auf die schmalbandige Modulation eingestellt ist, verstärkt der Leistungsverstärker 115 das schmalbandige modulierte Signal. Sind die beiden Betriebsarten in verschiedenen Frequenzbändern gelegen, so kann der Leistungsverstärker 115 entweder breitbandig genug sein, um beide Bänder zu bedienen, oder er kann einstellbar sein auf den Betrieb in dem jeweiligen Band, das zu der Betriebsart gehört, wobei die Betriebsartsteuerung 103 seinen Betrieb entsprechend steuert. Wenn die Betriebsartsteuerung 103 auf die Spreizspektrum-Modulation eingestellt ist, verstärkt der Leistungsverstärker 115 das Spreizspektrum-Signal. In ähnlicher Weise wird bei einer Einstellung auf die schmalbandige Modulation durch die Betriebsartsteuerung 103 das einstellbare Bandpaßfilter 117 auf eine schmale Bandbreite einjustiert, die der Frequenz zum Durchlassen des schmalbandigen modulierten Signals entspricht. Bei einer Spreiz- spektrum-Einstellung durch die Betriebsartsteuerung 103 besitzt das einstellbare Bandpaßfilter 117 eine Bandbreite entsprechend einer großen Bandbreite und einer Frequenz zum Durchlassen des Spreizspektrum-Signals.
Die vorliegende Erfindung enthält gemäß Fig. 2 außerdem einen Empfänger für zwei Betriebsarten. Der Empfänger für zwei Betriebsarten enthält eine Betriebsartsteuerung 103, einen abstimmbaren Frequenzgenerator 105, einen Chipcodegenerator 107, eine Antenne 109, ein einstellbares Bandpaßfilter 117, einen Vorverstärker 205, einen Frequenzwandler 209, einen Zwischenverstärker (ZF-Verstärker) 211, einen Betriebsartauswahlschalter 104, einen Spreizspektrum-Entspreizer 215, einen Spreizspektrum-Demodulator 217, einen schmalbandigen Demodulator 213 und eine Empfangsinformations- Verarbeitungseinrichtung. Letztere ist ausgeführt als Empfangsinformations- Verarbeitungsgerät 219. Das einstellbare Bandpaßfilter 217 ist an die Antenne 201 und die Betriebsartsteuerung 103 gekoppelt. Der Vorverstärker 205 ist an das einstellbare Bandpaßfilter 117 und die Betriebsartsteuerung 103 gekoppelt. Der Frequenzwandler 209 ist an den Vorverstärker 205 und an den abstimmbaren Frequenzgenerator 105 gekoppelt. Der ZF-Verstärker 211 ist an den Frequenzwandler 209 angeschlossen. Der Spreizspektrum-Entspreizer 215 ist an den Chipcodegenerator 107 und über den Betriebsartauswahlschalter 104 an den ZF-Verstärker 211 angeschlossen. Der Spreizspektrum- Demodulator 217 ist an den Spreizspektrum-Entspreizer 215 gekoppelt. Der schmalbandige Demodulator 213 ist über die Betriebsartsteuerung 103 an den ZF-Verstärker 211 angeschlossen.
Wie bei dem Sender für zwei Betriebsarten wird die Betriebsartsteuerung 103 dazu benutzt, den Empfang für schmalbandige oder für Spreizspektrum-Modulation auszuwählen. Der abstimmbare Frequenzgenerator 105 erzeugt ein Empfangsoszillatorsignal, und der Chipcodegenerator 107 erzeugt ein Referenz-Chipcodesignal für den Vergleich mit dem empfangenen Chipcodesignal.
Wenn die Betriebsartsteuerung 103 auf schmalbandige Modulation eingestellt ist, wird das einstellbare Bandpaßfilter 117 auf eine geringe Bandbreite und entsprechende Frequenz zum Durchlassen des schmalbandigen modulierten Signals eingestellt. Bei einer Einstellung der Betriebsartsteuerung 103 auf Spreizspektrum wird das einstellbare Bandpaßfilter 117 auf eine große Bandbreite und eine entsprechende Frequenz zum Durchlassen des Spreizspektrumsignals eingestellt. Der Vorverstärker 205 verstärkt das gefilterte schmalbandige modulierte Signal, wenn die Betriebsartsteuerung 103 auf die schmalbandige Modulation eingestellt ist, und er verstärkt das gefilterte Spreizspektrumsignal, wenn die Betriebsartsteuerung auf die Spreizspektrum-Modulation eingestellt ist, und er wird durch einen Schaltvorgang auf das passende Band für jede Betriebsart eingestellt, so daß die beiden Betriebsarten nicht aneinander angrenzende oder weit getrennte Frequenzbänder belegen. Der Frequenzwandler 209 wandelt mit Hilfe des Empfangsoszillatorsignals das gefilterte schmalbandige modulierte Signal und das gefilterte Spreizspektrumsignal in ein ZF-Signal um.
Fig. 1 und 2 zeigten die Implementierung eines jeweils für doppelte Betriebsart ausgelegten Senders bzw. Empfängers für die Verwendung in jeder herkömmlichen Schmalband-Anwendung mit der Möglichkeit des Umschaltens auf ein getrenntes Frequenzband unter Einsatz der Spreizspektrum-Modulation/-Demodulation in dem jeweils anderen Betriebsband.
Die Arbeitsweise des Senders für zwei Betriebsarten ist folgende: unter Verwendung der Senderinformations-Verarbeitungseinrichtung 101 kann die Eingangsinformation gefiltert werden, kann bei Bedarf eine Analog-Digital-Umsetzung (A/D-Wandlung) unterzogen werden, wie dies durch die Betriebsart-Umschaltsteuerung festgelegt wird, und kann entweder dem Schmalband- oder dem Spreizspektrum-Modulationsprozeß zugeleitet werden. Die Schmalband-Modulation wird bei der konventionellen Kommunikation verwendet, die Spreizspektrum-Modulation im Spreizspektrum-Betrieb. In jeder Betriebsart wird der modulierte Träger an den Doppelband-HF-Leistungsverstärker 115 gelegt.
Der abstimmbare Frequenzgenerator 105, der den passenden Träger für entweder herkömmlichen Schmalband- oder den Spreizspektrum-Betrieb liefert, wird von der Betriebsartsteuerung 106 gesteuert, so daß nur eine von möglicherweise zahlreichen erforderlichen Sende-Trägerfrequenzen für die Modulation zu einer gegebenen Zeit ausgegeben werden.
Nach dem Verstärkungsvorgang wird das jeweilige modulierte Trägersignal, entweder entsprechend dem schmalbandigen oder dem Spreizspektrum, an das abstimmbare Bandpaßfilter 117 und dann an die Antenne 109 gegeben. Das Durchlaßband und die Frequenz des einstellbaren Bandpaßfilters 117 werden von der Betriebsartsteuerung 103 ausgewählt. Dies ist deshalb nötig, um Pegelsteuernormen für die Übertragung von Störsignalen zu erfüllen.
Dann dient eine einzige Doppelbandantenne 109 als Wandler um Umwandeln des elektrischen HF-Signals vom Leistungsverstärker 115 und dem einstellbaren Bandpaßfilter 117 in ein elektromagnetisches Signal zum Senden an den Empfänger.
Die Betriebsartsteuerung 103 steuert außerdem den Betrieb des Erzeugens des Referenzcodes durch den Chipcodegenerator 107. Der Referenzcode dient im Spreizspektrum- Modus dem Aufspreizen des Spektrums. Der Chipcodegenerator 107 würde im herkömmlichen schmalbandigen Modus nicht arbeiten.
Diese Senderkonfiguration ist anwendbar bei jedem System mit zwei Betriebsarten, bei dem eine Betriebsart in einem herkömmlichen schmalbandigen System, beispielsweise zellularen Telefonen, verwendet wird, während eine zweite Betriebsart zur Kommunikation in einem Spreizspektrum-System verwendet wird.
Die Arbeitsweise des Empfängers ist folgende: ein empfangenes Signal wird von der Antenne 109 aus einem elektromagnetischen in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Antenne 109 kann eine mit dem Sender gemeinsame Antenne sein, muß es aber nicht. Das empfangene Signal wird dann an ein einstellbares Bandpaßfilter 117 gelegt, das gemeinsam mit dem Sender verwendet werden kann und von der Betriebsartsteuerung 103 gesteuert wird. Das einstellbare Bandpaßfilter 203 wählt das passende herkömmliche schmalbandige oder das Spreizspektrum-Betriebssignal aus und gibt es durch einen Vorverstärker 205, dessen Ausgangssignal an einen Frequenzwandler 209 gelegt wird.
Der andere Eingang des Frequenzwandlers 209 ist ein Empfangsozsillatorsignal, das von dem abstimmbaren Frequenzgenerator 105 erzeugt wird, und dessen Frequenz wiederum durch die Betriebsartsteuerung 103 gesteuert wird. Das Eingangssignal wird in eine Zwischenfrequenz (ZF) umgewandelt, welche für die herkömmlichen schmalbandigen und für die Spreizspektrum-Signale die gleiche ist. Der Empfänger soll hier ein Überlagerungsempfänger sein, hier dargestellt als einzelner Umwandlungsempfänger, er kann jedoch auch als Überlagerungsempfänger mit doppelter Überlagerung oder mit Mehrfachumwandlung ausgebildet sein, ohne daß dies die Arbeitsweise des Gesamtsystems ändert.
Ein Ausgangssignal des Frequenzgenerators 105 wird mit dem verstärkten Eingangssignal von dem Vorverstärker 205, das von dem Eingangsfilter ausgewählt ist, in dem Frequenzwandler 209 multipliziert, um das Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen. Ein abgestimmter ZF-Verstärker fixer Frequenz verstärkt das empfangene Signal und gibt es auf einen Betriebsartauswahlschalter 104, dessen Ausgang entweder zu dem herkömmlichen schmalbandigen Signaldemodulator 213 oder zu dem Spreizspektrumsignal-Entspreizer 215 geführt wird. Der Entspreizer 215 verwendet einen von dem Chipcodegenerator 107 gelieferten Referenzcode, um die Auswahl und das Entspreizen des Spreizspektrumsignals zu erleichtern. Dieser Referenzcode wird von der Betriebsartsteuerung 103 gesteuert und kann mit dem in Fig. 1 gezeigten Sender gemeinsam verwendet werden.
Der Spreizspektrum-Entspreizer 215 entspreizt mit Hilfe des Referenz-Chipcodesignals das ZF-Signal zu einem digital modulierten Signal. Der Spreizspektrum-Demodulator 217 demoduliert das digital modulierte Signal zu einem digital demodulierten Signal. Der schmalbandige Demodulator 213 demoduliert das gefilterte schmalbandige modulierte Signal zu einem demodulierten Signal. Das Empfängerinformationsgerät 219 unterzieht das demodulierte Signal einer Signalverarbeitung, um ein Informationssignal zu erhalten.
Nach dem Entspreizen werden Spreizspektrumsignale von einem Spreizspektrum- Demodulator 217 getrennt von dem schmalbandigen Demodulator 213 demoduliert. Dies ist deshalb notwendig, weil es einen Unterschied in der herkömmlichen Signalinformations-Modulation des Trägers, typischerweise in Form einer analogen FM, und Spreizspektrum-Signalen gibt, die von digitaler Modulation Gebrauch machen, die vor der Verarbeitung einer Digital-Analog-Umwandlung (D/A) unterzogen werden. Verwendet die schmalbandige Methode die digitale Modulation, so kann ein zweiter schmalbandiger D/A-Demodulator ähnlich dem Spreizspektrum-Demodulator verwendet werden, oder man kann den Spreizspektrum-Demodulator weglassen, und eine D/A-Demodulation, die identisch für schmalbandige und Spreizspektrum-Demodulation sein kann, als Funktion innerhalb des Empfangsinformations-Prozessors vorsehen.
Nach dem Entspreizen gibt der Spreizspektrum-Demodulator 217 Signale aus, die mit Hilfe des Empfangsinformationsgeräts 2219 durch Filtern, Digital-Analog-Umwandlung und Verstärkung notwendigenfalls verarbeitet werden, um sie in eine Form umzuwandeln, die für die Informations-Ausgabezielstelle verwendbar ist. Die Verarbeitung wird von der Betriebsartsteuerung 103 ausgewählt.
Wie in dem Sender können mehr als zwei Betriebsarten durch diese gleiche Empfängerkonfiguration unterstützt werden. Dies beinhaltet den Betrieb bei mehreren Frequenzen, die Verwendung mehrfacher Codes, mehrfacher Modulationsformate oder einer zeitlich sequentiellen Auswahl der Betriebsart.
Im folgenden wird die Anwendung der Erfindung für spezielle Modulationsschemata dargestellt.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung enthält ein Telefon, dessen erste Betriebsart von analogen Sprachverfahren und einem herkömmlichen zellularen Frequenzmultiplexbetrieb Gebrauch macht, wobei - ohne Beschränkung-schmalbandige Funkfrequenz- Modulationsverfahren, beispielsweise FM, eingesetzt werden, während die zweite Betriebsart einen mikrozellularen Betrieb vorsieht, der - jedoch ohne Beschränkung - ein digitales Sprachkompendium und/oder Kompressionsverfahren gekoppelt mit Spreizspektrum-Hochfrequenzmodulation und/oder Zeit- und/oder Frequenz-Multiplexverfahren beinhaltet, wobei die zellularen und die mikrozellularen Betriebsarten gemeinsame Frequenzbänder belegen. Die mikrozellulare Betriebsart kann außerdem eine Funkruffunktion beinhalten, die von schmalbandigen oder Spreizspektrum-Technologien Gebrauch machen kann und die Frequenzbänder gemeinsam für die zellulare und die mikrozellulare Betriebsart belegen, wobei die Frequenzbänder aber auch gegeneinander versetzt sein können, unabhängig von den Einheiten der Telefonfunktion.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung beinhaltet ein Telefon, dessen erste Betriebsart den zellularen Frequenzmultiplexbetrieb beinhaltet und - ohne Beschränkung - von schmalbandigen Hochfrequenz-Modulationsverfahren, beispielsweise FM, Gebrauch macht, gekoppelt mit digitalen Sprachvorgaben- und/oder Kompressions- und/oder Zeitmultiplexverfahren, wobei die zweite Betriebsart einen mikrozellularen Betrieb beinhaltet, der - allerdings ohne Beschränkung - digitale Sprachkompendium- und/oder Kompressionsverfahren beinhaltet, gekoppelt - mit einer Spreizspektrum- Hochfrequenzmodulation und/oder Zeit- und/oder Frequenzmultiplexverfahren, während die zellulare und die mikrozellulare Betriebsart gemeinsame oder voneinander verschiedene Frequenzbänder belegen. Die mikrozellulare Betriebsart kann außerdem eine Funkruffunktion enthalten, die von schmalbandigen oder Spreizspektrum-Technologien Gebrauch macht, und sie kann Frequenzbänder gemeinsam für den zellularen und den mikrozellularen Modus belegen, oder sie kann von beiden oder die Frequenzbänder können beide oder einzeln versetzt sein und können unabhängig sein von der Telefonfunktion der Einheit.
Der Fachmann sieht, daß zahlreiche Modifikationen an dem Sender und Empfänger für doppelte Betriebsart gemäß der Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll sämtliche Modifikationen und Abwandlungen für den Sender und Empfänger für zwei Betriebsarten abdecken, die im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

1. Sender für zwei Betriebsarten, umfassend:

eine Antenne (109);

eine Betriebsartsteuerung (103, 104) zum Auswählen einer - schmalbandigen Modulation und einer Spreizspektrum-Modulation;

eine Informationseinrichtung (101) zum Verarbeiten eines Informationssignals;

einen abstimmbaren Frequenzgenerator (105) zum Erzeugen eines Trägersignals;

einen Chipcodegenerator (107) zum Erzeugen eines Chipcodesignals;

einen Spreizspektrum-Modulator (111), der an die Informationseinrichtung (101), den abstimmbaren Frequenzgenerator (105) und den Chipcodegenerator (107) gekoppelt ist, um das verarbeitete Informationssignal mit dem Chipcodesignal und das Trägersignal als Spreizspektrum-Signal einer Spreizspektrum - Modulation zu unterziehen;

einen schmalbandigen Modulator (113), der an die Informationseinrichtung (101) und den abstimmbaren Frequenzgenerator (105) gekoppelt ist, um das verarbeitete Informationssignal mit einer schmalbandigen Modulation als ein schmalbandiges moduliertes Signal zu modulieren;

einen Leistungsverstärker (115), der an die Betriebsartsteuerung (103, 104), den Spreizspektrum-Modulator (111) und den schmalbandigen Modulator (113) angeschlossen ist um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung (103, 104) das schmalbandige modulierte Signal zu verstärken, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung der Betriebsartsteuerung (103, 104) das Spreizspektrum-Signal zu verstärken;

ein einstellbares Bandpaßfilter (117), das an die Antenne (109), den Leistungsverstärker (115) und die Betriebsartsteuerung (103, 104) gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung der Betriebsartsteuerung (103, 104) die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters (117) auf eine schmale Bandbreite einzustellen und das schmalbandige modulierte Signal durchzulassen, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung der Betriebsartsteuerung (103, 104) die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters (117) auf eine große Bandbreite zum Durchlassen des Spreizspektrum-Signals einzustellen.

2. Sender nach Anspruch 1, bei dem die Betriebsartsteuerung (103, 104) einen Betriebsartschalter (104) zum Auswählen zwischen der schmalbandigen Modulation und der Spreizspektrum-Modulation enthält.

3. Sender nach Anspruch 1, bei dem der schmalbandige Modulator (113) einen FM-Modulator enthält, der das einer Signalverarbeitung unterzogene Informationssignal mit einer FM-Modulation moduliert.

4. Sender nach Anspruch 1, bei dem der Spreizspektrum-Modulator (111) einen Zeitmultiplex-Modulator enthält.

5. Sender nach Anspruch 1, bei dem der schmalbandige Modulator (113) einen Zeitmultiplex-Modulator enthält.

6. Empfänger für zwei Betriebsarten, umfassend:

eine Betriebsartsteuerung (103, 104) zum Auswählen einer schmalbandigen Modulation und einer Spreizspektrum-Modulation;

einen abstimmbaren Frequenzgenerator (105) zum Erzeugen eines Empfangsoszillatorsignals;

einen Chipcodegenerator (107) zum Erzeugen eines Chipcodesignals;

eine Antenne (109);

ein einstellbares Bandpaßfilter (117), das an die Antenne (109) und die Betriebsartsteuerung (103, 104) gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung (103, 104) eine Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters (117) auf ein schmales Band einzustellen und so das schmalbandige modulierte Signal durchzulassen, und um ansprechend auf eine Spreizspektrums-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung (103, 104) die Bandbreite des einstellbaren Bandpaßfilters (117) auf eine große Bandbreite einzustellen, um das Spreizspektrum-Signal durchzulassen;

einen Vorverstärker (205), der mit dem einstellbaren Bandpaßfilter (117) und der Betriebsartsteuerung (103, 104) gekoppelt ist, um ansprechend auf eine Schmalbandmodulations-Einstellung seitens der Betriebsartsteuerung (103, 104) das gefilterte schmalbandige modulierte Signal zu verstärken, und um ansprechend auf eine Spreizspektrum-Einstellung der Betriebsartsteuerung das gefilterte Spreizspektrum-Signal zu verstärken;

einen Frequenzwandler (209), der an den Vorverstärker (205) und den abstimmbaren Frequenzgenerator (105) gekoppelt ist, um unter Verwendung des Empfangsoszillatorsignals das gefilterte schmalbandige modulierte Signal und das gefilterte Spreizspektrum-Signal in ein ZF-Signal umzusetzen;

einen an den Frequenzwandler (209) zur Verstärkung des ZF-Signals gekoppelten ZF-Verstärker (211);

einen Spreizspektrum-Entspreizer (215), der an den Chipcodegenerator (107) und über die Betriebsartsteuerung (103, 104) an den ZF-Verstärker (211) gekoppelt ist, um ansprechend auf die Betriebsartsteuerung (103, 104) die Spreizspektrum-Modulation auszuwählen, um unter Verwendung des Chipcodesignals das ZF-Signal als ein Modulationssignal zu entspreizen;

einen Spreizspektrum-Demodulator (217), der an den Spreizspektrum-Entspreizer (215) gekoppelt ist um das modulierte Signal als demoduliertes Signal zu demodulieren;

einen Schmalband-Demodulator (213), der über die Betriebsartsteuerung (103, 104) an den ZF-Verstärker (211) gekoppelt ist um ansprechend auf die Betriebsartsteuerung (103, 104) die schmalbandige Modulation zur Demodulation des gefilterten schmalbandigen modulierten Signals als demoduliertes Signal auszuwählen; und

eine Informationseinrichtung (219), die an den schmalbandigen Demodulator (213) und an den Spreizspektrum-Demodulator (217) gekoppelt ist für eine Signalverarbeitung des demodulierten Signals zu einem Informationssignal.

7. Empfänger nach Anspruch 6, bei dem der Spreizspektrum-Entspreizer (215) ein akustisches Oberflächenwellen-Bauelement zum Entspreizen des ZF-Signals enthält.

8. Empfänger nach Anspruch 6, bei dem der Spreizspektrum Demodulator (217) einen Hüllkurvendetektor zum Demodulieren des modulierten Signals als demoduliertes Signal enthält.