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Digitaler Multimode-I/Q-Modulator fuer drahtlose Kommunikationssysteme mit optimierter Platzeffizienz

IP.com Disclosure Number: IPCOM000035630D
Original Publication Date: 2005-Feb-25
Included in the Prior Art Database: 2005-Feb-25

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei zukuenftigen Mobiltelefonen wird zunehmend eine Multistandardfaehigkeit gefordert. Dies bedeutet, dass neben dem 2G Standard GSM und dem 2,5G Standard EDGE auch der 3G Standard UMTS unterstuetzt wird. Ferner ist denkbar, auch andere existierende drahtlose Standards wie DECT oder WLAN in ein Mobiltelefon zu integrieren. Das Problem hierbei ist, dass die verschiedenen Standards mit verschiedenen Modulationsarten arbeiten. Daher ist fuer den Sendezweig ein Multimode-Modulator notwendig, der die digitalen Basisbanddaten in die jeweilige dem Standard zugrunde liegende Modulationsschwingung umwandelt. Bei den verschiedenen digitalen Modulationsarten, die bei drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet werden, unterscheidet man zunaechst lineare und nichtlineare Modulationsarten. Von linearer Modulationsart spricht man, wenn ein linearer Zusammenhang zwischen moduliertem Signal und zu modulierender Groesse besteht. Anschaulich ist dies bei allen Modulationsarten der Fall, bei denen eine Signalraumzuordnung der Eingangsdaten im I/Q-Konstellationsdiagramm besteht (siehe Abbildung 1). Jedes Bit, bzw. bei hoeherwertigen Modulationsarten, jedes Symbol „sym“ aus dem Seriell-Parallel-Wandler (10), welches aus n Bit besteht, wird durch den Symbolmapper (11) einem bestimmten Punkt im Konstruktionsdiagramm zugeordnet. Bei nichtlinearen Modulationsarten findet keine derartige Zuordnung im Konstellationsdiagramm statt (siehe Abbildung 2). Hier erzeugen die gaussgefilterten Eingangsdaten g(t) (siehe (20) in Abbildung 2) lediglich Aenderungen der Phasenlage des Ausgangssignals nach dem Phasenakkumulator (21). Reine Phasen- bzw. Frequenzmodulationen sind im Allgemeinen den nichtlinearen Modulationsarten zuzuordnen.

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Digitaler Multimode-I/Q-Modulator fuer drahtlose Kommunikationssysteme mit optimierter Platzeffizienz

Idee: Ulli Angermueller, DE-Muenchen

Bei zukuenftigen Mobiltelefonen wird zunehmend eine Multistandardfaehigkeit gefordert. Dies bedeutet, dass neben dem 2G Standard GSM und dem 2,5G Standard EDGE auch der 3G Standard UMTS unterstuetzt wird. Ferner ist denkbar, auch andere existierende drahtlose Standards wie DECT oder WLAN in ein Mobiltelefon zu integrieren. Das Problem hierbei ist, dass die verschiedenen Standards mit verschiedenen Modulationsarten arbeiten. Daher ist fuer den Sendezweig ein Multimode-Modulator notwendig, der die digitalen Basisbanddaten in die jeweilige dem Standard zugrunde liegende Modulationsschwingung umwandelt.

Bei den verschiedenen digitalen Modulationsarten, die bei drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet werden, unterscheidet man zunaechst lineare und nichtlineare Modulationsarten. Von linearer Modulationsart spricht man, wenn ein linearer Zusammenhang zwischen moduliertem Signal und zu modulierender Groesse besteht. Anschaulich ist dies bei allen Modulationsarten der Fall, bei denen eine Signalraumzuordnung der Eingangsdaten im I/Q-Konstellationsdiagramm besteht (siehe Abbildung 1). Jedes Bit, bzw. bei hoeherwertigen Modulationsarten, jedes Symbol "sym" aus dem Seriell-Parallel-Wandler (10), welches aus n Bit besteht, wird durch den Symbolmapper (11) einem bestimmten Punkt im Konstruktionsdiagramm zugeordnet. Bei nichtlinearen Modulationsarten findet keine derartige Zuordnung im Konstellationsdiagramm statt (siehe Abbildung 2). Hier erzeugen die gaussgefilterten Eingangsdaten g(t) (siehe (20) in Abbildung 2) lediglich Aenderungen der Phasenlage des Ausgangssignals nach dem Phasenakkumulator (21). Reine Phasen- bzw. Frequenzmodulationen sind im Allgemeinen den nichtlinearen Modulationsarten zuzuordnen.

Derzeit sind Multimodegeraete kaum am Markt anzutreffen. Die neuesten UMTS Mobilgeraete beschraenken sich auf Dualmode-Funktionalitaet und unterstuetzen die Mobilfunkstandards UMTS und GSM. Hierzu sind in einem Geraet zwei separate Sende-/Empfangseinheiten implementiert. Die Nachfrage nach einem Multimode-Sende- und Empfangsteil ist durch die Konvergenz der drahtlosen Kommunikationssysteme gross. Hinsichtlich der SDR-Technologie (SDR, Software Defined Radio) ist ein Multimodegeraet sogar eine Grundvoraussetzung.

Herkoemmliche Modulatoren sind nach Abbildung 1 fuer lineare Modulationsarten wie folgt aufgebaut. Die digitalen Basisbanddaten d werden in einem Seriell-Parallel-Wandler (10) zu einem n-Bit breiten Symbol zusammengefasst. Die Anzahl der Bits n richtet sich nach der Anzahl der moeglichen Zustandspunkte im I/Q-Konstellationsdiagramm. In Abbildung 1 besteht das Diagramm aus acht Zustaenden. Demzufolge werden 3 Bit (23=8) zu einem Symbol im Symbolmapper (11) zusammengefasst. Die Symbole werden nun einem bestimmten Punkt im I/Q-Konstellationsdiagramm zugewiesen. Dafuer gilt eine Zuweisungsvorsc...