Radio transceptor en un chip.

Un transceptor (100, 200) de radio, que comprende:

medios para transmitir y recibir una pluralidad de señales de alta frecuencia en un modo dúplex por divisiónde tiempo;

una sección de conversión descendente adaptada para realizar una conversión descendente, en una únicaetapa de conversión de frecuencia, de una primera señal de alta frecuencia recibida de entre dichapluralidad de señales de alta frecuencia a una señal de frecuencia intermedia baja;

un filtro (120, 220) pasa banda adaptado para realizar un filtrado de canal de dicha señal de frecuenciaintermedia baja acoplada a dicha sección de conversión descendente;

un detector (122, 224) acoplado a dicho filtro pasa banda; y

una sección de conversión ascendente adaptada para realizar una conversión ascendente de una señal deinformación a una segunda señal de alta frecuencia, a ser transmitida, de entre dicha pluralidad de señalesde alta frecuencia, en el que dicha sección de conversión ascendente comprende una parte de dicha secciónde conversión descendente; en el que

la señal de frecuencia intermedia baja está centrada en una frecuencia que es suficientemente baja parapermitir que el filtro pasa banda sea integrado en un chip de circuito integrado; y

los medios para transmitir y recibir, la sección de conversión descendente, el filtro pasa banda, el detector yla sección de conversión ascendente están integrados en un único chip de circuito integrado.

Radio transceptor en un chip.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo técnico de la Invención La presente invención se refiere, en general, al campo de las comunicaciones inalámbricas y, en particular, a un transceptor de radio de corto alcance fabricado en un chip de circuito integrado.

Descripción de la técnica relacionada El alto nivel de integración de circuitos que es posible alcanzar con la tecnología moderna ha permitido a los fabricantes de equipos de comunicaciones de mano (por ejemplo, teléfonos móviles) reducir sustancialmente el tamaño de sus productos. Como regla general, estos productos más pequeños consumen menos energía y,

finalmente, son más baratos de producir.

En el pasado, se han realizado una serie de intentos de fabricar un transmisor/receptor (transceptor) de radio completo en un único chip de circuito integrado (CI) . En general, estos intentos no han tenido éxito, y sólo se han colocado partes de dichas radios en un único chip. Por ejemplo, la patente US Nº 5.428.835 de Okanobu describe un circuito receptor formado en un único chip semiconductor. La razón principal para esta falta de integración total puede encontrarse en las especificaciones de los sistemas de radio.

El artículo en “New Electronics”, Junio 1993, titulado “Fast silicon aids rf and system design” describe otro transceptor en un único chip que usa una única conversión a una FI alta, y que usa un filtro de FI externo al chip.

El documento EP0671818 describe un único circuito integrado en combinación con tecnología de tipo BiCMOS que combina un amplificador de alta frecuencia, oscilador controlado por cristal, mezclador, filtro-amplificador de frecuencia intermedia, demodulador, filtro de pasa baja y amplificador de baja frecuencia. También hay un circuito de silenciamiento o supresión de ruido de fondo incorporado con un multiplicador de voltaje y un circuito de espera.

Las secciones LF implementadas en tecnología CMOS consumen muy poca corriente y pueden ser alimentadas a 1, 3 V desde una única celda. El multiplicador de voltaje proporciona la energía extra necesaria para las secciones HF.

La mayoría de las especificaciones para interfaces aéreas estándar para sistemas de radiocomunicaciones establecen altas exigencias con respecto a la precisión de la frecuencia, la interferencia de canal contiguo, el rendimiento de modulación, etc. Sin embargo, las técnicas existentes de procesamiento de señal en chip aún no han alcanzado un nivel que cumpla los requisitos de rendimiento establecidos por estas especificaciones de interfaz aérea.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es reducir considerablemente el tamaño general de un transceptor de radio.

Otro objeto de la presente invención es producir un enlace de radio inalámbrico de corto alcance que sea menos costoso que un enlace por cable.

Otro objeto de la presente invención es producir un transceptor de radio de corto alcance en un único chip de circuito integrado.

Según la presente invención, lo indicado anteriormente y otros objetos se consiguen mediante un transceptor de 50 radio según la reivindicación 1 y un procedimiento según la reivindicación 22. El transceptor de radio puede estar completamente integrado en un chip semiconductor de CI. Con el fin de integrar los filtros de FI del transceptor en el chip, se usa una arquitectura heterodina con una FI relativamente baja. Puede usarse un único VCO modulado directamente tanto para la conversión ascendente durante la transmisión, como para la conversión descendente durante la recepción. Pueden usarse cables de conexión como resonadores en el tanque de oscilador para el VCO.

Se usa un esquema dúplex por división de tiempo en la interfaz aérea para eliminar la diafonía o las fugas. Se usa un esquema de modulación FSK binario con forma Gaussiana para proporcionar una serie de ventajas de la implementación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Puede obtenerse una comprensión más completa del procedimiento y el aparato de la presente invención con referencia a la descripción detallada siguiente tomada en conjunción con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es un diagrama básico de bloques funcionales de una arquitectura de transceptor de radio, que puede ser usado para facilitar una comprensión de la presente invención;

La Figura 2 es un diagrama de bloques de una sección de recepción convencional, que puede ser usado para implementar las funciones de la sección de recepción mostrada en la Figura 1;

La Figura 3 es un diagrama de bloques de una etapa mezcladora de rechazo de imagen que puede ser usada para una conversión descendente con la arquitectura de receptor ilustrada en la Figura 1;

La Figura 4 es un diagrama de bloques esquemático de una arquitectura de transceptor de un único chip, que puede ser usada para implementar el aparato y el procedimiento de la presente invención; y

La Figura 5 es un diagrama de bloques detallado del circuito de un transceptor de radio en un único chip de CI, según una segunda realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS La realización preferida de la presente invención y sus ventajas se comprenden mejor con referencia a las Figuras 1-5 de los dibujos, usándose números de referencia similares para las partes similares y correspondientes de los diversos dibujos.

Para la realización preferida, la especificación de interfaz aérea permite la transmisión digital de voz y datos. Dicha una interfaz aérea que puede usarse se describe en la solicitud de patente US, asignada comúnmente, con Nº de serie 08/685.069 concedida a Dent, et al., presentada el 13 de Julio de 1996, titulada "Short-Range Radio Communications System And Method Of Use”. La banda de frecuencia que puede ser usada es la banda Industrial, Científica, Médica (ISM) , sin licencia, de 2, 4 GHz, que tiene un ancho de banda de 83, 5 MHz disponible para el uso. Sin embargo, en los Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (Federal Communications Commission, FCC) requiere un ensanchamiento de frecuencia para operaciones en las que la potencia transmitida es mayor de 0 dBm. Puede haber numerosas "fuentes de interferencia" o "bloqueadores" operando en esta banda (por ejemplo, los hornos de microondas son "fuentes de interferencia" muy conocidos en esta banda) . Por consiguiente, se usa un esquema de salto de frecuencia para proporcionar una mayor inmunidad a dichas interferencias. Notablemente, en contraste con el ensanchamiento de frecuencia por secuencia directa, la inmunidad a la interferencia proporcionada por el ensanchamiento por salto de frecuencia es independiente de la potencia transmitida del elemento bloqueador.

Además, con respecto a la realización preferida, el ensanchamiento de frecuencia medio sobre la totalidad de la banda de 83, 5 MHz tiene como resultado que no se necesita procesar señales de ancho de banda amplio. Aunque el espectro de frecuencia en el que se puede hacer funcionar el transceptor incorporado es suficientemente amplio como para proporcionar el ensanchamiento, el ancho de banda instantáneo puede ser pequeño, lo que permite que el extremo frontal del transceptor sea operado en un ancho de banda estrecho. En el sistema preferido, el ancho de banda instantáneo (canal) es de 1 MHz, mientras que el salto se lleva a cabo de una manera pseudo-aleatoria sobre 79 canales de salto (que abarcan 79 MHz) . El esquema de modulación preferido usado es la modulación binaria por desplazamiento de frecuencia con forma Gaussiana (GFSK) . Este enfoque proporciona un enlace robusto de comunicaciones inalámbricas y permite el uso de unos circuitos de transmisor y de receptor relativamente simples.

Para la realización preferida, las señales de información se transmiten en paquetes. Se emplea la corrección de errores Solicitud Automática de Repetición (Automatic Repeat Request, ARQ) para re-transmitir los paquetes recibidos con errores en el campo de datos. El campo de voz no se re-transmite, pero se usa el esquema de modulación Delta de Pendiente Variable Continua (Continuous Variable Slope Delta, CVSD) (robusto) para la codificación de voz. El CVSD es un tipo de esquema de modulación delta adaptativo mediante el cual el rendimiento se degrada lentamente en presencia de ruido. Se usa un esquema dúplex por división de tiempo (TDD) para conseguir un enlace de comunicación full-dúplex. Una trama dúplex dura 1, 25 ms, en la que un paquete es enviado en una dirección durante los primeros 625 μs, y otro paquete es enviado en la dirección opuesta durante los segundos 625 μs. Cada transmisión se produce a una frecuencia... [Seguir leyendo]

1. Un transceptor (100, 200) de radio, que comprende:

medios para transmitir y recibir una pluralidad de señales de alta frecuencia en un modo dúplex por división de tiempo; una sección de conversión descendente adaptada para realizar una conversión descendente, en una única etapa de conversión de frecuencia, de una primera señal de alta frecuencia recibida de entre dicha pluralidad de señales de alta frecuencia a una señal de frecuencia intermedia baja;

un filtro (120, 220) pasa banda adaptado para realizar un filtrado de canal de dicha señal de frecuencia intermedia baja acoplada a dicha sección de conversión descendente; un detector (122, 224) acoplado a dicho filtro pasa banda; y una sección de conversión ascendente adaptada para realizar una conversión ascendente de una señal de información a una segunda señal de alta frecuencia, a ser transmitida, de entre dicha pluralidad de señales de alta frecuencia, en el que dicha sección de conversión ascendente comprende una parte de dicha sección de conversión descendente; en el que la señal de frecuencia intermedia baja está centrada en una frecuencia que es suficientemente baja para permitir que el filtro pasa banda sea integrado en un chip de circuito integrado; y los medios para transmitir y recibir, la sección de conversión descendente, el filtro pasa banda, el detector y

la sección de conversión ascendente están integrados en un único chip de circuito integrado.

2. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además una antena (202) acoplada a la sección de conversión ascendente y la sección de conversión descendente.

3. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 2, en el que la antena (202) está integrada en el chip de circuito integrado.

4. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además un filtro (124, 256) de conformación acoplado a una entrada de dicha sección de conversión ascendente. 30

5. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicha señal de frecuencia intermedia baja está centrada en aproximadamente 3 MHz.

6. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicha sección de conversión descendente 35 incluye un oscilador (118, 218) variable controlado.

7. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicha sección de conversión ascendente incluye un oscilador (118, 218) variable controlado.

8. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicha sección de conversión ascendente incluye un oscilador (118, 218) variable controlado modulado directamente.

9. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicha sección de conversión descendente incluye una etapa (116, 206, 208, 210, 212, 216) mezcladora de rechazo de imagen. 45

10. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 4, en el que dicho filtro (124, 256) de conformación que comprende un filtro de conformación Gaussiano.

11. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además unos medios de modulación 50 binaria por desplazamiento de frecuencia.

12. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además medios de corrección de errores con solicitud de re-transmisión automática para transferir datos.

13. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además medios de modulación delta con pendiente variable continua para transferencia de voz.

14. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que dicho detector (122, 224) comprende un discriminador de modulación de frecuencia. 60

15. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, que comprende además medios de salto de

frecuencia para proporcionar inmunidad a las interferencias.

16. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 14, que comprende además medios de

autosintonización para autosintonizar una pluralidad de filtros. 5

17. Transceptor (100, 200) de radio según la reivindicación 1, en el que al menos uno de entre un filtro de bucle pasivo y un resonador VCO pasivo es externo al único chip de circuito integrado.

18. Transceptor (100, 200) de radio según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que dicho oscilador (118, 10 218) variable controlado incluye un bucle de enganche de fase.

19. Transceptor (100, 200) de radio según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que dicho oscilador (118, 218) variable controlado comprende una parte de un sintetizador de frecuencia.

20. Transceptor (100, 200) de radio según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7, en el que dicho oscilador (118, 218) variable controlado usa cables de conexión como resonadores.

21. Un procedimiento de uso de un transceptor de radio de corto alcance en un chip semiconductor, que comprende las etapas de:

modular dicho transceptor de radio de corto alcance en un modo dúplex por división de tiempo; realizar una conversión descendente, en una única etapa de conversión de frecuencia, de una señal recibida desde una frecuencia alta a una frecuencia intermedia baja; realizar un filtrado de canal pasa banda de dicha señal de frecuencia intermedia baja;

detectar una primera señal de información a partir de dicha señal con filtrado de canal; realizar una conversión ascendente de una segunda señal de información a dicha alta frecuencia; en el que la frecuencia intermedia baja está centrada en una frecuencia que es suficientemente baja para permitir la realización de un filtrado de canal pasa banda por un filtro pasa banda integrado en un chip de circuito integrado.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que dicha frecuencia intermedia baja es de aproximadamente 3 MHz.