Radio transceptor en un chip.

Una radio para recibir y transmitir señales de alta frecuencia,

que comprende:

una sección de conversión descendente dispuesta para realizar una conversión descendente de una primeraseñal de alta frecuencia recibida a una señal de frecuencia intermedia;

una sección de conversión ascendente dispuesta para realizar una conversión ascendente de una señal deinformación a una segunda señal de alta frecuencia;

un oscilador variable controlado, conectado a la sección de conversión descendente, para sufuncionamiento en un modo dúplex por división de tiempo y dispuesto a ser utilizado alternativamente en lasección de conversión descendente para convertir descendentemente dicha primera señal de alta frecuenciadurante un ciclo de recepción y en la sección de conversión ascendente para convertir ascendentementedicha señal de información durante un ciclo de transmisión en el modo dúplex por división de tiempo; yun detector para la recuperación de información;

caracterizado por que

la sección de conversión ascendente y la sección de conversión descendente están integradas en un únicochip de CI (circuito integrado); la señal de frecuencia intermedia es una señal de frecuencia intermedia baja;se conecta un filtro a la sección de conversión descendente y se sintoniza para pasar la señal de frecuenciaintermedia baja; y

el filtro está integrado en el único chip de CI (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.

La mayoría de las especificaciones de 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.

El documento US-A-5734970 describe un transceptor que puede transmitir o recibir señales basadas en una señal

de oscilación procedente de un primer oscilador, que no es un oscilador modulado directamente. Se incluyen osciladores adicionales para generar una salida de reloj y una señal de portadora. La señal de portadora y los datos de componentes I- y Q- a ser transmitidos, son mezclados en un circuito de modulación. La salida del circuito de modulación se mezcla en un convertidor de frecuencia con la señal procedente del primer oscilador a una frecuencia de transmisión. Una señal recibida es convertida descendentemente a una segunda señal y

suministrada a un filtro de paso de banda.

El documento UK-A-2296610 describe un aparato de transmisión y recepción para transmitir y recibir señales en diferentes canales, el cual permite la recepción y transmisión simultáneas. El circuito de recepción tiene un primer oscilador para generar una señal de oscilador local utilizada para recibir una señal en un canal. El circuito de transmisión tiene un segundo oscilador para generar una señal de oscilador local utilizada para transmitir una señal en otro canal.

El documento EP0671818 A1 describe un circuito integrado en combinación con tecnología de tipo BiCMOS que combina un amplificador de alta frecuencia, un oscilador controlado por cristal, un mezclador, un filtro-amplificador

de frecuencia intermedia, un demodulador, un filtro de paso bajo y un 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.

Un articulo de “New Electronics”, en junio de 1993, titulado “Fast Silicon aids RF and system design” describe un 50 transceptor de chip único de la técnica anterior que utiliza una conversión simple a una frecuencia intermedia (IF) alta, y que utiliza un filtro de IF no integrado externo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN 55 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 una radio según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 32.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Puede obtenerse una comprensión más completa del método 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 utilizado 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 utilizado 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 utilizada 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 utilizada para implementar el aparato y el método 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 otra 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 a 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 utilizarse 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 utilizada 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 utiliza 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 una 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 45 sobre 79 canales de salto (que abarcan 79 MHz) . El esquema de modulación preferido utilizado 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 una 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 utiliza 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.... [Seguir leyendo]

1. Una radio para recibir y transmitir señales de alta frecuencia, que comprende:

una sección de conversión descendente dispuesta para realizar una conversión descendente de una primera señal de alta frecuencia recibida a una señal de frecuencia intermedia; una sección de conversión ascendente dispuesta para realizar una conversión ascendente de una señal de información a una segunda señal de alta frecuencia;

un oscilador variable controlado, conectado a la sección de conversión descendente, para su funcionamiento en un modo dúplex por división de tiempo y dispuesto a ser utilizado alternativamente en la sección de conversión descendente para convertir descendentemente dicha primera señal de alta frecuencia durante un ciclo de recepción y en la sección de conversión ascendente para convertir ascendentemente dicha señal de información durante un ciclo de transmisión en el modo dúplex por división de tiempo; y

un detector para la recuperación de información;

caracterizado por que la sección de conversión ascendente y la sección de conversión descendente están integradas en un único chip de CI (circuito integrado) ; la señal de frecuencia intermedia es una señal de frecuencia intermedia baja; se conecta un filtro a la sección de conversión descendente y se sintoniza para pasar la señal de frecuencia intermedia baja; y el filtro está integrado en el único chip de CI (circuito integrado) .

2. La radio de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha frecuencia intermedia baja es alrededor de 3 MHz. 25

3. La radio de acuerdo con la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en la que dicho filtro es un filtro de paso de banda.

4. La radio de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el filtro de paso de banda es un filtro de frecuencia 30 intermedia sintonizada en escalón que utiliza filtrado de tipo transconductancia C.

5. La radio de acuerdo con la reivindicación 3 ó la reivindicación 4, en la que el filtro de paso de banda es un filtro girador de CMOS.

6. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el filtro de paso de banda tiene un valor Q de 3 y un ancho de banda de 1 MHz.

7. La radio de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho filtro es un filtro de canal.

8. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el detector es un discriminador acoplado a una salida de dicho filtro para recuperar información.

9. La radio de acuerdo con la reivindicación 8, en la que dicho discriminador comprende un discriminador de modulación de frecuencia. 45

10. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de modulación binaria por desplazamiento de frecuencia 11. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo 50 de rechazo de imágenes para rechazar una señal de imagen.

12. La radio de acuerdo con la reivindicación 11, en la que dicho dispositivo de rechazo de imagen es una etapa mezcladora de rechazo de imagen de la sección de conversión descendente.

13. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho oscilador variable controlado tiene cables de conexión como resonadores.

14. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho oscilador variable controlado comprende un circuito de tanque oscilador sin componentes externos. 60

15. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el oscilador variable controlado tiene un terminal de entrada para recibir la señal de información, que modula dicho oscilador variable controlado durante el ciclo de transmisión.

16. La radio de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende además un filtro de conformación, para 5 conformar la señal de información, conectada a la terminal de entrada del oscilador variable controlado.

17. La radio de acuerdo con la reivindicación 16, en la que dicho filtro de conformación comprende un filtro de conformación Gaussiano.

18. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un bucle cerrado de fase que incluye dicho oscilador variable controlado.

19. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho oscilador variable controlado comprende una parte de un sintetizador de frecuencia. 15

20. La radio de acuerdo con la reivindicación 1, en la que todos los componentes activos para dicha radio están integrados en dicho único chip de CI (circuito integrado) , y al menos uno de entre un filtro de bucle pasivo y un resonador VCO pasivo está ubicado externamente al único chip de CI (circuitro integrado) .

21. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de corrección de errores con solicitud de re-transmisión automática para la transferencia de datos.

22. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de modulación delta con pendiente variable continua para la transferencia de voz. 25

23. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de salto de frecuencia para proporcionar el ensanchamiento por salto de frecuencia.

24. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de 30 modulación binaria por desplazamiento de frecuencia.

25. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que una salida del oscilador variable controlado está conectada a un amplificador de potencia.

26. La radio de acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones anteriores, que comprende además medios de autosintonización para autosintonizar una pluralidad de filtros y un discriminador de FM.

27. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la radio está dispuesta para transmitir y recibir señales de alta frecuencia que utilizan un esquema dúplex por división de frecuencia. 40

28. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el oscilador variable controlado durante el ciclo de recepción genera una portadora de oscilador local para ser mezclada con dicha primera señal de alta frecuencia.

29. La radio de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la sección de conversión descendente es de tipo heterodino único para convertir descendentemente la primera señal de alta frecuencia directamente a la señal de frecuencia intermedia.

30. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que solamente un oscilador 50 variable controlado está integrado en dicho único chip de CI (circuito integrado) .

31. La radio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende una sección de antena para transmitir y recibir una pluralidad de señales de alta frecuencia.

32. Un método de funcionamiento de un transceptor de radio, que comprende las etapas de:

modular dicho transceptor de radio en un modo dúplex por división de tiempo; convertir descendentemente una señal de frecuencia de radio recibida en una señal de frecuencia intermedia durante un ciclo de recepción por medio de un oscilador variable controlado;

filtrar la señal de frecuencia intermedia; detectar una primera señal de información a partir de la señal de frecuencia intermedia filtrada; convertir ascendentemente una segunda señal de información en una señal de alta frecuencia durante un ciclo de transmisión:

caracterizado porque la sección de conversión descendente y la sección de conversión ascendente están integradas en un único chip de CI (circuito integrado) ; la señal de frecuencia intermedia es una señal de frecuencia intermedia baja; y la etapa de filtrar comprende el filtrado de la señal de frecuencia intermedia baja por medio de un filtro integrado en dicho único chip de CI (circuito integrado) .