控制多個共駐無線電模塊的共享天線體系結構的技術的製作方法

2023-07-01 05:16:26

專利名稱：控制多個共駐無線電模塊的共享天線體系結構的技術的製作方法
控制多個共駐無線電模塊的共享天線體系結構的技術相關申請本申請是下面共同擁有的同時待審的專利申請的部分延續申請並且要求這些專利申請的優先權:2006年10月31日提交的標題為「多個共駐無線電模塊之間的協調(COORDINATION AMONG MULTIPLE CO-LOCATED RADIO MODULES)」 的序號 11/555，255 的美國申請；2009年3月9日提交的標題為「多個共駐無線電模塊的共享天線體系結構(SHAREDANTENNA ARCHITECTURE FOR MULTIPLE CO-LOCATED RADIO MODULES)」 的序號 12/400,702的美國申請；這兩個美國申請的全部內容通過引用併入本申請。
背景技術：
諸如智慧型電話之類的移動計算設備可以提供多種處理能力。例如，行動裝置可以提供包括字處理、電子表格、與臺式計算機的信息(例如電子郵件)同步等的個人數字助理(PDA)特徵。此外，此類設備可以具有無線通信能力。更特別地，行動裝置可以採用多種通信技術，來提供諸如行動電話、移動電子郵件接入、web瀏覽和內容(例如視頻和射頻)接收之類的特徵。示例性無線通信技術包括蜂窩技術、衛星技術以及移動數據網絡技術。此外，設備可以包括多個無線電，以應付不同的無線技術。對於這種設備而言，多個無線電的使用通常需要多個天線，每個無線電使用一個天線。多個天線增加了設備成本，還佔用設備的更多空間和資源。多個天線還可能導致無線電之間的互相干擾。這對於具有較小形狀因子的設備(例如移動計算設備)而言，可能尤其麻煩。於是，可能發生性能下降。這種下降可能損害或者甚至阻止設備執行各種通信應用。


圖1示出第一裝置的一個實施例。圖2示出第一共享天線結構的一個實施例。圖3示出第二共享天線結構的一個實施例。圖4示出邏輯流程的一個實施例。圖5A示出第二裝置的一個實施例。圖5B示出第三裝置的一個實施例。圖6示出天線控制模塊的一個實施例。圖7示出系統一個實施例。
具體實施例方式各個實施例大體上可以涉及多個無線電共享天線的技術。進一步地，各個實施例大體上可以涉及協調多個無線電的信號發送活動和信號接收活動，以增強多個無線電對天線的共享。這些無線電例如可以位於單個設備(例如移動計算設備)內。因此，這樣的無線電也被稱為共駐無線電。
各實施例可以包括具有天線、共享天線結構和兩個或兩個以上的無線收發器(或無線電)的移動計算設備(如智慧型電話)。共享天線結構可以被布置成允許這兩個或兩個以上的無線收發器同時使用或互斥地使用天線。這提供了在單個設備上實現的天線數量減少的優勢，特別是對於具有較小形狀因子的那些設備(如移動計算設備)而言。此外，共享天線結構可以有效地使用提供給移動計算設備的電力，從而延長移動計算設備的電池壽命。於是，移動計算設備可以比傳統設備更小、更輕和操作更久。共享天線結構可以使用電路元件(例如合併器和開關)的創新性組合，來增強共存性，以及減少當共享天線結構在一種或兩種模式下操作時由合併器導致的插入損耗。例如，當共享天線結構在一種模式下操作時，其可以避免使用用於提供另一模式的電路元件，反之亦然。這有可能避免與用於提供二種模式中的任一模式的電路元件相關聯的低效性。例如，當共享天線結構在互斥模式下操作時，其可以避免使用用於提供同時模式的一個或多個合併器。在單個收發器使用共享天線結構時，減少了與合併器相關聯的插入損耗。在一些情況中，插入損耗可能是顯著的，大約是3.5dB到4dB或者更大。插入損耗有可能縮小共駐無線電的範圍和降低共駐無線電的操作性能。因此，減小插入損耗可以導致電源使用更佳和/或由收發器接收的無線信號的質量提高。然而，當共享天線結構在另一模式下操作時，其可以允許共駐無線電共享單個天線，從而允許每個無線電虛擬地具有其自己的天線，同時認識到當在此模式下操作時存在對應量的插入損耗。因此，共享天線結構提高了共駐無線電的共存性，同時減少與傳統天線共享技術相關的不利因素。可以協調兩個或更多個無線收發器的操作，以提高共享天線結構在這兩種模式中的任一模式下時的性能。例如，該裝置還可以包括控制器，每個控制器用於控制對應收發器的無線通信。控制器可以彼此交換或者與中央控制器交換關於收發器的操作的信息。通過這種信息交換，可以在這些收發器之間協調活動(例如無線信號的發送和接收)。於是，這些收發器可以以更有效和更高效的方式經由共享天線結構來共享天線。這可以進一步提高電源使用和/或改進收發器所接收的無線信號的質量。本發明的各實施例可以涉及多種無線通信技術。這些技術可以包括蜂窩系統和數據網絡系統。示例性數據網絡系統包括無線區域網(WLAN)、無線城域網(WMAN)和個域網(PAN)0各實施例可以包括一個或多個元件。元件可包括被配置為執行特定操作的任何結構。按照一組給定的設計參數或性能限制的需要，每個元件均可以被實現為硬體、軟體或硬體和軟體的任意組合。儘管可以通過示例利用特定拓撲中有限數量的元件描述實施例，但在可替代的布置中，該實施例可以按照給定實現的需要包括單元的其它組合。值得注意，對「一個實施例」或「實施例」的任何引用是指關於該實施例描述的特定特徵、結構或特性包含在至少一個實施例中。短語「在一個實施例中」在說明書各處中的出現不一定全部指代相同的實施例。圖1示出了可以通過不同類型的無線鏈路進行通信的裝置的一個實施例。具體地，圖1示出包括各種元件的裝置100。然而，實施例不局限於這些繪出的元件。圖1示出裝置100可以包括天線110、共享天線結構150、第一無線電模塊102、第二無線電模塊104、主機106和互連介質108。這些元件可以實現在硬體、軟體、固件或它們的任意組合中。雖然裝置100僅示出兩個無線電模塊102、104，但是可以理解，裝置100可以根據給定實現的需要包括兩個以上的無線電模塊(和關聯元件)。此外，雖然裝置100僅示出單個天線110，但是可以理解，裝置100可以包括用於與多個收發器一起共享的更多天線。這可能例如在移動計算設備實現無線分集方案時是令人期望的，其中該無線分集方案使用由兩個或兩個以上的天線組成的天線陣列來提高無線鏈路的質量和可靠性。無線分集方案的示例可以包括多輸入多輸出(或者其變形)系統。在此情況下，無線電模塊102、104之一或兩者可以經由共享天線結構150共享來自天線陣列的一個或多個天線。第一無線電模塊102和第二無線電模塊104 (和/或附加的無線電模塊)可以通過不同類型的無線鏈路與遠程設備進行通信。例如，第一無線電模塊102和第二無線電模塊104可以通過各種數據網絡鏈路進行通信。上述數據網絡鏈路的示例包括無線區域網(WLAN)鏈路，如IEEE 802.11 WiFi鏈路。進一步的示例包括無線城域網(WMAN)鏈路(如IEEE 802.16 WiMAX鏈路)和個域網(PAN)鏈路(如藍牙鏈路、超寬帶(UWB) /無線媒體(WiMedia)鏈路等等)。附加地或可替代地，第一無線電模塊102和第二無線電模塊104(和/或附加的無線電模塊)可以通過由一個或多個蜂窩系統提供的無線鏈路進行通信。示例性蜂窩系統包括:碼分多址(CDMA)系統、全球移動通信系統(GSM)系統、北美數字蜂窩(NADC)系統、時分多址(TDMA)系統、擴展TDMA (E-TDMA)系統、數字高級行動電話業務(IS-136/TDMA)、窄帶高級行動電話業務(NAMPS)系統、第三代(3G)系統(例如寬帶CDMA (WCDMA)、CDMA_2000，通用行動電話系統(UMTS))、符合第三代夥伴計劃(3GPP)的蜂窩無線電電話系統、長期演進(LTE)，等等。不過，實施例不局限於這些示例。例如，第二無線電模塊104可以附加地或可替代地通過非蜂窩通信鏈路進行通信。例如，在一個實施例中，第一無線電模塊102是WiFi設備，第二無線電模塊104是藍牙設備。然而，實施例不局限於這些示例。圖1示出第一無線電模塊102包括收發器114和通信控制器116。收發器114可以經由共享天線結構150通過天線110發送和接收無線信號。如上文所述，這些信號可以與無線數據網絡(如WiFi鏈路)相關聯。然而，實施例不局限於此。通信控制器116控制收發器114的操作。例如，通信控制器116可以調度收發器114的發送和接收活動。這樣的控制和調度可以通過一個或多個控制指令126實現。控制指令126可以基於通信控制器116從收發器114接收的操作狀態信息128。此外，這樣的控制指令可以基於從無線電模塊104接收的狀態消息136。此外，通信控制器116可以對其與收發器114所交換的淨荷信息129執行操作。此類操作的示例包括錯誤校正編解碼、包封裝、各種介質接入控制協議功能等等。如圖1所示，第二無線電模塊104包括收發器118和通信控制器120。收發器118也可以經由共享天線結構150通過天線110發送和/或接收無線信號。如上文所述，這些信號也可以與無線數據網絡(如藍牙鏈路)相關聯。然而，實施例不局限於此。通信控制器120控制收發器118的操作。這可以涉及調度收發器118的發送和接收活動。這樣的控制和調度可以通過一個或多個控制指令122來實現。控制指令122可以基於通信控制器120從收發器118接收的操作狀態信息124。此外，這樣的控制指令可以基於從無線電模塊102接收的狀態消息134。附加地，通信控制器120可以對其與收發器118所交換的淨荷信息125執行操作。此類操作的示例包括錯誤校正編解碼、包封裝、各種介質接入控制協議功能等等。除執行上面描述的控制操作之外，通信控制器116、120可以提供無線電模塊102、104之間的協調。該協調可以涉及信息交換。例如，圖1示出通信控制器116可以向控制器120發送狀態消息134。相反，通信控制器120可以向通信控制器116發送狀態消息136。這些消息可以被實現為分配給各條信號線的信號。在這樣的分配中，每個消息是信號。然而，其它實施例可以可替代地採用數據消息。可以通過各種連接發送這樣的數據消息。示例性連接包括並行接口、串行接口和總線接口。進一步地，隨著片上系統(SoC)發展，分離的通信控制器116、120實際上可以是同一矽片或同一芯處理器。通信控制器116、120實際上可以是在同一晶片上操作的不同函數調用或軟體模塊。在此情況下，消息可以不使用諸如並行接口、串行接口或總線接口的不同的物理連接。當這些函數歸化在一塊晶片內時，這些消息可以作為消息隊列被傳遞、經由堆棧被共享、經由信號燈(semaphore)或標誌(flag)被發送等等。這些實施例不限於此情景。主機106可以與無線電模塊102、104交換信息。如圖1所示，這樣的交換可以通過互連介質108進行。例如，主機106可以向這些無線電模塊發送信息來進行無線傳輸。相反，無線電模塊102和104可以向主機106發送在無線傳輸時接收到的信息。此外，主機106可以與無線電模塊102和104交換與無線電模塊102和104的配置和操作有關的信息。這樣的信息的示例包括從主機106向無線電模塊102和104發送的控制指令。此外，主機106可以執行與較高層協議和應用程式相關的操作。例如，主機106可以提供多種用戶應用程式，如電話、文本消息發送、電子郵件、web瀏覽、字處理、視頻信號顯示等等。此外，主機106可以提供各種協議、操作和/或應用程式可利用的一個或多個功能應用程式。這種應用程式的示例包括作業系統、設備驅動程序、用戶界面功能等等。互連介質108提供元件(如第一無線電模塊102、第二無線電模塊104和主機106)之間的聯接。因此，互連介質108可以包括例如一個或多個總線接口。示例性接口包括通用串行總線(USB)接口、串行外設互連(SPI)接口、安全數字輸入輸出(SDIO)接口以及各種計算機系統總線接口。附加地或可替代地，互連介質108可以包括各個元件配對之間的一個或多個點對點連接(例如並行接口、串行接口等等)。在一些情況中，主機106可以與通信控制器116、120位於同一物理晶片中。互連介質108因此可以是軟體，而不是諸如USB、SDIO、SP1、總線，並行等之類的物理接口。因為這樣的情況，互連介質108可以被實現為消息隊列、信號燈、函數調用、堆棧、全局變量、指針等等。實施例不限於此情景。在通常的操作中，裝置100可以通過多個無線鏈路進行通信。然而，如上文所述，共駐無線電可能需要共享單個天線(或天線陣列)。在一些情況中，共駐無線電可能需要同時共享天線110。例如，用戶可能想在使用藍牙耳機和經由WiFi使用網際網路的同時通過蜂窩語音呼叫進行通話，或者用戶可能想經由WiFi鏈路流式接收來自伺服器的音頻信號，並且使用藍牙耳機收聽音頻信號。在另一示例中，用戶可以使用WiFi鏈路執行網際網路協議語音(VoIP)，並且使用藍牙耳機進行通信。在又一示例中，用戶可能想在通過蜂窩語音信道通話的同時經由蜂窩數據信道瀏覽網際網路。在這些情況中，用戶可能希望提高共存環境中的性能，使得多個無線電可以一起操作。在其它情況中，共駐無線電可以在不同時刻使用天線110。例如，用戶可以經由WiFi鏈路從伺服器下載音頻文件，並且將音頻文件存儲在移動計算設備上。此後，用戶可以使用藍牙耳機收聽所存儲的音頻文件。在這些情況中，多個收發器的操作可以不是同時的，而是順序的，使得用戶可以期望每一個孤立的收發器的性能得以提高。由於多種原因，傳統的對共享前端的解決方案令人不滿意。例如，切換的前端提供降低的插入損耗，但是在共存的環境中性能不佳。分離器前端在共存的環境中性能較好，但是卻受到分離器所帶來的持久插入損耗的影響。因此，這兩個解決方案提供移動計算設備的非最適宜的性能。裝置100解決這些及其它問題。在各個實施例中，共享天線結構150可以聯接至天線110，並且可以控制第一無線電模塊102和第二無線電模塊104對天線110的訪問。共享天線結構150可以包括合併器和至少一個開關，合併器和至少一個開關被布置為允許第一收發器114和第二收發器118共享天線，來進行同時操作或互斥操作。同時操作可以指收發器114、118均工作、並且基本同時使用天線110來發送和/或接收無線信號時的模式。該模式可以被稱為「同時模式」。互斥操作可以指收發器114、118之一工作、並且使用天線110來發送和/或接收無線信號時的模式。該模式可以被稱為「互斥模式」或者「時分切換模式」。共享天線結構的多模式布置和操作將切換前端的優勢與合併器和/或分離器前端的優勢結合起來，同時減少了與每個方案相關聯的相應劣勢。可以參照圖2更詳細地描述一般的裝置100和具體的共享天線結構150。針對共享天線結構150，圖2圖示了具有第一實施例的更詳細框圖的裝置200。圖2所示的共享天線結構150包括多個開關202-1-p和至少一個合併器204。開關201-1-p可以包括能夠改變或切換不同輸入信號線和輸出信號線之間的連接的任何適合的電路元件。開關202-1-p的示例可以包括但不限於n聯型開關(例如2聯開關、3聯開關、4聯開關等等)、一系列連續的開關(例如2個單刀雙擲開關)、用於以矩陣的方式將多個輸入連接至多個輸出的縱橫開關，等等。針對給定實施例而實現的射頻(RF)開關的具體類型可以根據標準設計考慮而改變，這些標準設計考慮包括開關插入損耗、開關的輸入數量(例如I個輸入)和輸出數量(例如2個輸出)，等等。實施例不限於此示例。合併器204可以包括能夠在正向路徑中將多個信號合併成單個信號或者能夠在反向路徑中將單個信號分離成多個信號的任何適合的電路元件。前一操作一般由合併器在發送路徑中執行，而後一操作一般由分離器在反向路徑中執行。如在本文中所使用的，為了清楚起見，術語「合併器」用於即指合併操作又指分離操作。在一個實施例中，合併器204可以包括組合式合併器/分離器。然而，在其它實施例中，合併器204可以如本領域技術人員已知那樣被分離成用於執行合併操作和分離操作的不同的電路元件。合併器204的示例可以包括但不限於無源合併器、功分器、雙訊器(diplexer)、雙工器(duplexer)、三工器、多路復用器、多路分用器等等。針對給定實施例而實現的合併器(或分離器)的具體類型可以根據標準設計考慮而改變，這些標準設計考慮包括合併器插入損耗、合併器的輸入數量(例如2個輸入信號)和輸出數量(例如I個輸出信號)，等等。實施例不限於此示例。除了插入損耗之外，合併器204的另一重要特性是其提供的從一個輸入或一個輸出到其它輸入或其它輸出的隔離。換言之，從輸入A到不同的輸入B的路徑損耗是非常高的。此外，從輸出C到不同的輸出D的路徑損耗也是非常高的。合併器204經提高的隔離特性能夠增強同時的發送/發送操作或發送/接收操作。附加地或可替代地，合併器204可以利用諸如環行器(circulator)或非對稱合併器/分離器之類的元件來實現或代替。例如，實施例可以將僅有IdB的損耗設入一個路徑內，將6dB的損耗設入另一路徑內，而不是對稱地將標準的3.5dB的損耗設入每個路徑內。在圖2所示的圖示實施例中，第一開關202-1可以通信聯接至第一收發器114。第二開關202-2可以通信聯接至第二收發器118。合併器204可以通信聯接至第一開關202-1和第二開關202-2。合併器204還可以通信聯接至第三開關202-3。第三開關202-3可以通信聯接至第一開關202-1、第二開關202-2和合併器204。第三開關202-3還可以通信聯接至天線110。在一個實施例中，開關202-3可以被實現為具有開關位置S1、S2和S3的3聯開關，以通過共享天線結構150完成不同信號路徑。不同的開關位置S1、S2和S3可以經由共享天線結構150和開關202-3所接收的一個或多個控制信號208來被控制。共享天線結構150可以被布置成在不同的共享模式下操作，共享模式包括同時模式和互斥模式。在同時模式下，收發器114、118兩者均可以基本同時使用天線110。在互斥模式下，在任一時間點，僅收發器114、118之一可以使用天線110。共享天線結構150可以響應於控制信號而被置於特定模式。當在同時模式下操作時，在發送路徑中，收發器114、118可以接收各自的輸入數據流206-1、206-2，並且處理各自的輸入數據流206-1、206-2，以經由天線110同時發送。開關202-1可以將線路210-1、210-5連接起來，並且開關202-2可以將線路210_3、210_6連接起來。合併器204可以合併來自線路210-5、210-6的信號，以將合併信號輸出至線路210-8。當開關202-3被設置至開關位置S3時，開關202-3可以將線路210_8、210_9連接起來，從而允許合併的數據流206-1、206-2同時經由天線110發送。在接收路徑中，由天線110接收的信號可以沿反向路逕到達各自的收發器114、118。當在互斥模式下操作時，在發送路徑中，開關202-1-p可以被布置成在特定的時刻僅允許收發器114、118之一訪問天線110。例如，當收發器114準備好發送(或接收)時，開關202-1可以將線路210-1、210-4連接起來，並且在開關202-3被設置到開關位置SI時，開關202-3可以將線路210-4、210-9連接起來。這允許收發器114經由天線110發送數據流206-1。當收發器118準備好發送(或接收)時，開關202-2可以將線路210-3、210-7連接起來，並且當開關202-3被設置到開關位置S2時，開關202-3可以將線路210_7、210_9連接起來。這允許收發器118經由天線110發送數據流206-2。在收發器114、118 二者中的任一收發器的接收路徑中可能發生相反的情況。可以理解，當在互斥模式下時，從信號路徑中移除合併器204，從而減少或消除與合併器204相關聯的任何劣勢(如插入損耗)。值得注意，如果收發器114實現操作的發送/接收切換，那麼在開關202-1和收發器114之間會有多個連接，並且連接210-1僅代表多個連接中為特定實現所需的一個連接。還值得注意，發送/接收切換功能然後可以被合併到開關202-1內，以在減少發送和接收兩者的插入損耗方面進一步優化。如上文所述，共享天線結構150可以與多個收發器114、118共享天線110。根據特定實現的需要，共享天線結構150還可以允許任何數量的附加收發器共享天線110。例如，將裝置200示出為具有連接至開關202-3的一個或多個附加的收發器212-1-m，從而允許一個或多個附加的收發器212-1-m在互斥模式下使用天線110。通過使開關202-3連接線路210-2、210-9，共享天線結構150可以在收發器212-1-m和天線110之間形成發送和/或接收路徑。可以理解，可以添加附加的合併器204和/或開關202-1-p，來允許附加的收發器212-1-m在同時模式下也共享天線110。實施例不限於此情景。針對共享天線結構150，圖3圖示具有第二實施例的更詳細框圖的裝置300。圖3所示的共享天線結構150也包括多個開關202-1-p和至少一個合併器204。裝置300中示出的共享天線結構150可以與裝置200中示出的共享天線結構150相似。例如，共享天線結構150可以包括通信聯接至收發器114的開關202-1，通信聯接至開關202-1和收發器118的合併器204，以及通信聯接至開關202-1和合併器204的開關202-3。然而，與裝置200不同的是，裝置300的共享天線結構150增加了通信聯接至收發器114和雙訊器302的開關202-4。開關202-4控制經由雙訊器302至天線110的發送和接收路徑210-10、210-11。與針對開關202-1通常實現的雙刀交叉開關不同，開關202-4是單刀開關，單刀開關在共享天線結構150被配置用於同時操作或互斥操作時均不改變。例如，在收發器114需要通過共享天線結構150到達天線110的更直接路徑的任何時候，可以使用開關202-4。響應於控制信號208，可以將共享天線結構150置於特定模式。例如，主機106可以接收第一收發器114和第二收發器118的活動信息。這樣的活動信息的示例可以包括但不必局限於如下用戶產生的事件:發起WiFi連接、在WiFi網絡上開始數據傳輸、發起藍牙音頻連接或者終止這些連接中的任一連接。主機106可以通過控制信號208向第一收發器114和第二收發器118的共享天線結構發送配置信息。配置信息可以用於布置共享天線結構150的合併器204和至少開關202-3，以使共享天線結構150進行同時操作或互斥操作。在一個實施例中，共享天線結構150的具體配置可以由共享天線結構150的控制邏輯控制。控制邏輯可以通過處理器，如主機106、通信控制器116或者通信控制器120，來實現。在移動計算設備的操作期間，可以定期地評估該邏輯流程，以使該配置適合於用戶當前的需要。可以參照圖4至圖6更詳細地描述對共享天線結構150的控制。可參照下面的附圖和附隨的示例進一步描述上述實施例的操作。附圖中的一些圖可以包括邏輯流程。儘管本文中提供的這些附圖可以包括具體的邏輯流程，但是可以理解，該邏輯流程僅僅提供本文中描述的一般功能如何能夠實現的示例。此外，除非另外指出，否則特定的邏輯流程不一定必須按照呈現的順序執行。此外，特定的邏輯流程可以通過硬體元件、由處理器執行的軟體元件或它們的組合來實現。實施例不限於此情景。圖4圖示邏輯流程400的一個實施例。邏輯流程400可以是由本文中描述的一個或多個實施例執行的操作的代表。例如，邏輯流程400可以是由控制邏輯執行的、以產生共享天線結構150的控制信號的操作。如圖4所示，在框402，邏輯流程400可以接收一組收發器的功率狀態信息。例如，天線控制模塊可以接收一組收發器114、118的功率狀態信息。功率狀態信息可以指示該組收發器114、118中的每個收發器是處於通電狀態還是處於斷電狀態。通電狀態可以表示收發器114、118之一或兩者正從電源(如參照圖7所描述的電源714)接收功率的狀態。斷電狀態可以表示收發器114、118之一或兩者未從電源714接收功率的狀態。實施例不局限於該情景。在框404，邏輯流程400可以接收該組收發器的活動信息。例如，天線控制模塊可以接收該組收發器114、118的活動信息。活動信息可以指示該組收發器114、118中的每個收發器處於活躍狀態還是處於空閒狀態。活躍狀態可以表示收發器114、118之一或兩者處於通電狀態並且正在操作(如發起連接、傳送信息或終止連接)的狀態。空閒狀態可以表示收發器114、118之一或兩者處於通電狀態並且未正在操作(如當不存在連接時)的狀態。實施例不限於此情景。在框406，邏輯流程400可以基於功率狀態信息和活動信息生成同時操作或互斥操作的控制信號，以使共享天線結構將該組收發器連接至天線。例如，天線控制模塊可以基於功率狀態信息和活動信息生成同時操作或互斥操作的控制信號208，以使共享天線結構150將該組收發器114、118連接至天線110。實施例不限於此情景。圖5A圖示裝置500的一個實施例。裝置500可以與裝置100相似。此外，裝置500可以實現一個或多個天線控制模塊502-1-n和協調模塊504。天線控制模塊502_l_n和協調模塊504可以被實現在硬體、軟體、固件或它們的任意組合內。例如，模塊502-1-n和504的特徵可以利用在存儲介質上提供的供一個或多個處理器運行的指令或邏輯(例如軟體)來實現。對於這樣的實現而言，模塊502-l-n、504可以均實現在專用的處理器上。可替代地，在模塊502-1-n和504之間(以及在其它元件之間)可以共享處理器。在圖5A所示的圖示實施例中，天線控制模塊502-1和協調模塊504可以被實現為主機106的軟體或固件。天線控制模塊502-1 (或其它天線控制模塊502-2至502-n)或協調模塊504可以由其它處理器，如一個或多個通信控制器116、120或用於共享天線結構150的專用硬體或軟體控制器，來實現。實施例不局限於該情景。在圖5A所示的圖示實施例中，天線控制模塊502-1可以直接地或經由無線電模塊102,104間接地通信聯接至共享天線結構150。天線控制模塊500-1可以可操作地接收用於表示第一收發器114和第二收發器118的活動的信息，並且布置共享天線結構150，以進行同時操作或互斥操作。天線控制模塊502-1可以接收活動信息，並且基於該活動信息產生控制指令或控制信號。天線控制模塊502-1可以經由線路510將控制指令或控制信號(例如控制信號208)直接傳遞給共享天線結構150，或者經由無線電模塊102、104和相應的線路520、522將控制指令或控制信號間接傳遞給共享天線結構150。例如，在一個實施例中，天線控制模塊502-1可以可操作地接收用於表示收發器114、118的活動的信息，並且當這兩個收發器114、118均具有高於一組限定閾值的活動水平時，將共享天線結構布置為同時操作。例如，在一個實施例中，天線控制模塊502-1可以可操作地接收用於表示第一收發器114和第二收發器118的活動的信息，並且當第一收發器114或第二收發器118之一處於活躍狀態(例如當第一收發器114或第二收發器118之一具有高於限定閾值的活動水平時)，並且第一收發器114或第二收發器118中的另一收發器處於空閒狀態(例如當第一收發器114或第二收發器118中的另一收發器具有低於限定閾值的活動水平時)時，將共享天線結構150布置為互斥操作。在一個實施例中，針對收發器114和收發器118的限定閾值可以是相同的。在另一實施例中，限定閾值針對每個無線電而言可以是不同的閾值，如不同的參數、不同的檢測電平等等。圖5B圖示裝置520的一個實施例。裝置520可以與裝置500相似。然而，除由主機106實現的天線控制模塊502-1以外，裝置520可以通過相應的通信控制器116、120為相應的收發器114、118實現一個或多個附加的天線控制模塊502-2、502-3。在各個實施例中，共享天線結構150可以通過天線控制模塊502-1、天線控制模塊502-2、天線控制模塊502-3或天線控制模塊502-1、502-2、502_3的某一組合所產生的控制信號208來控制。例如，在後一情況中，天線控制模塊502-1、502-2或502-3之一可以被實現為主控制器，天線控制模塊502-1、502-2或502-3中的另一天線控制模塊可以被實現為從控制器。在天線控制模塊502-1、502-2或502-3的各種組合中，主控制器和從控制器可以在彼此間傳遞信息，來協調操作。天線控制模塊502-2、502-3可以經由線路510將控制指令或控制信號(例如控制信號208)直接傳遞給共享天線結構150，或者經由無線電模塊102、104和相應的線路520、522將控制指令或控制信號間接傳遞給共享天線結構150。在各個實施例中，主控制器和從控制器的選擇可以根據移動計算設備110的各種特性(例如收發器114、1 18的功率狀態和活動狀態)而改變。從高層角度，天線控制模塊502-1-n應當按照下面的啟示工作:1、當僅一個無線電開啟時，將合併器切換離開路徑，並且向該單個活躍的無線電指定對天線專用的使用權(較少的插入損耗)。 2、當兩個無線電都開啟時，將合併器切換到路徑內，並且允許兩個無線電均有權使用天線。在此期間，每個無線電都會受到合併器插入損耗的影響。這個啟示可以歸納在如下的表I中:表I
僅收發器114開啟僅收發器118開啟__收發器114、118均開啟
將合併器204切換出，將合併器204切換出，將合併器204切換進來，以允許將天線110指定給收將天線110指定給收同時有權使用天線110 存在發器114發器1183.5dB的插入損耗在該啟示下，由主機106實現的天線控制模塊502-1應當具有控制能力，這是因為其大概了解兩個收發器114、118的通電狀態。然而，由於天線控制模塊502-1的時序相對不精確，因此本實施例將僅在收發器114、118處於活躍狀態時才操作良好。天線控制模塊502-1知道收發器114、118中的每個收發器何時處於活躍狀態。例如，當收發器118被實現為藍牙設備時，其可以在同步面向連接(SCO)呼叫、高級音頻分發配置文件(A2DP)會話、個域網(PAN)會話、發現操作、尋呼操作等等期間處於活躍狀態。在該時間段期間，重要的是，收發器118有權使用天線110。類似地，當收發器114被實現為WiFi設備時，其可以在活躍的web瀏覽、電子郵件同步、VoIP呼叫或其它數據活動存在於收發器114上時處於活躍狀態。當這些活躍狀態同時發生時，合併器204於是需要被切換進來，以提供最佳的共存性體驗。由主機106實現的天線控制模塊502-1可以掌握這樣的活動宏觀水平，因此能夠在需要時將合併器204切換進來。然而，大多數時間，收發器114、118每個均不處於活躍狀態，而是保持在空閒狀態。當收發器114、118處於空閒狀態時，收發器114、118中的每個收發器僅偶爾喚醒，來收聽業務或者保持無線連接繼續存在。僅因為收發器114、118處於通電狀態就保持合併器204處於收發器114、118的信號路徑中，可能是低效的。即便每個收發器114、118相對不是很頻繁地需要天線110，收發器114、118兩者也受合併器插入損耗的影響。然而，由於通信控制器116、120中的每一個準確地知道它們何時需要使用天線110，因此向通信控制器116、120之一或兩者提供對共享天線結構150的開關502-1-n的更精細程度的實時控制可能是更有效的。在空閒時間期間中，不容易看出收發器114、118中哪個收發器更持續地需要天線110。因此，當收發器114、118處於空閒狀態時，更仔細地檢查收發器114、118的準確操作，來評價哪個收發器是用於在此期間控制共享天線結構150的開關502-1-n的更好的候選者，這是有益的。關於收發器114，WiFi設備絕大多數時間是不活躍的。即便WiFi處於通電狀態，無論主機106何時進入省電模式(如睡眠模式/待機模式(例如IXD關閉))，WiFi也都處於卸載狀態(實際上設置在斷電狀態)。在此期間，收發器114不需要訪問天線110。當主機106 「喚醒」(例如IXD開啟)時，收發器114於是進入活躍狀態，來掃描無線接入點並且與無線接入點相關聯。在該時間段期間，收發器114需要完全訪問天線110。然後，收發器114進入空閒狀態，在每個傳遞流量指示消息(DTIM)間隔監聽信標(beacon)。在掃描時,收發器114的通信控制器116大多數時候處於省電模式,僅每次有信標時(例如，根據接入點每100毫秒至300毫秒)才喚醒。通信控制器116接收信標，並且解碼流量指示映射(TIM)，流量指示映射用於識別哪些站點將等待他們的數據幀保存在接入點的緩衝器。如果TIM表示有數據，那麼通信控制器116離開省電模式，發送觸發幀或空幀，來表示其已離開省電模式，並且開始在活躍狀態下接收數據。如果在特定的時間間隔(例如10秒)之後未檢測到數據，那麼通信控制器116進入延長的省電模式，例如每400毫秒喚醒一次。每個信標通常 包含50至150位元組的包括下面信息的數據:I 幀頭、循環冗餘校驗(CRC );2.源MAC地址和目的地MAC地址、服務集標識符(SSID);3.時間戳；4.支持速率，參數集，性能信息；以及5.流量指示映射(TM)。假設使用IMbps最穩健調製的150位元組巾貞的廣播，
150位元組X 8比特/
信標時_ =-u ,:7 j； |J = 1.2毫秒
1，000，000 比特 / 秒在10秒內，收發器114需要天線110的時間為^^ = 1.2%的時間。在10秒後，收發器114需要天線110的時間為^|^ = 0.3%的時間。
400翁秒如果收發器114的通信控制器116檢測到所接收的信號強度(RSS)降到閾值以下，則其將進入掃描模式，尋找其它接入點。該掃描可以持續許多秒，並且考慮持續需要天線110的活躍狀態。對於收發器118而言，當主機106進入省電模式時，藍牙設備不進入省電模式。收發器118的通信控制器120保持處於通電狀態，以對來自其它藍牙設備的尋呼做出響應。如果有進行中的異步無連接鏈路(ACL)，那麼其必須間歇地發送ping數據包，以維持ACL鏈路。即使在主機106處於省電模式下，該活動也均發生。藍牙收發器通常具有若干種類型的活動，包括:1.尋呼:通過發送具有藍牙地址的尋呼數據包，嘗試與另一藍牙設備建立鏈路。2.尋呼掃描:等待被聯繫，掃描具有其自己的藍牙地址的尋呼數據包。3.查詢:嘗試發現其它藍牙設備一發送一串查詢數據包。4.查詢掃描:準備被其它藍牙設備發現一監聽查詢數據包。5.活躍:活躍地發送/接收藍牙數據包。6.嗅探(sniff):建立鏈路，但是不傳輸過多數據——僅偶爾傳輸保活(keep-alive)數據包。7.保持(hold):藍牙從設備臨時保持在等待狀態。8.停等(park):藍牙從設備在等待狀態下長期掛起。

在這些活躍狀態中，用於控制共享天線模塊150的開關502-1-n來說最重要的那些可以包括:尋呼、查詢、掃描和嗅探，這是因為移動計算設備110將其大部分時間花費在這些活躍狀態內。關於藍牙的查詢模式和查詢掃描模式，當藍牙主設備想要發現範圍內的所有藍牙設備，那麼其進入查詢模式，在查詢模式期間其發送查詢數據包。「可發現的」或「可視的」藍牙設備處於查詢掃描模式，以掃描查詢數據包。查詢設備發送具有查詢數據包的216信道「串」。每串經歷大約10毫秒。每串需要重複發送2次，並且整個過程重複256次。因此，全部的過程可能經歷:10 毫秒 X 2 串 X 2 次 X 256=10.24 秒當收發器118作為查詢設備操作時，其在整個持續時間需要天線110，因此這被認為是活躍狀態。當收發器118作為可發現的設備操作時，其處於查詢掃描模式，在該模式下，收發器118每1.28到2.56秒監聽一次查詢數據包，監聽持續11.25毫秒(18個時隙)。值得注意，該活躍狀態僅當用戶在藍牙選項面板中選擇「使設備可見/可發現」時是可應用的。在其它情況中，收發器118不會處於查詢掃描模式。在查詢掃描模式期間，收發器118需要使用天線的時間不超過1%的時間:
權利要求
1.一種裝置(100)，包括: 天線(110)； 第一無線電模塊(102)，具有通過第一鏈路以無線方式進行通信的第一收發器(114)和用於控制所述第一收發器(114)的第一通信控制器(116)； 第二無線電模塊(104)，具有通過第二鏈路以無線方式進行通信的第二收發器(118)和用於控制所述第二收發器(118)的第二通信控制器(120)； 共享天線結構(150)，通信聯接至所述第一無線電模塊(102)、所述第二無線電模塊(104)和所述天線(110)，所述共享天線結構(150)包括合併器(204)和至少一個開關，所述合併器(204)和所述至少一個開關被布置成允許所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)共享所述天線(110)，以進行同時操作或互斥操作；以及 主機處理器(106)，通信聯接至所述共享天線結構(150)，所述主機處理器(106)用於執行第一天線控制模塊(502-1),所述第一天線控制模塊(502-1)被布置成接收所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)的功率狀態信息和活動信息，並且基於所述功率狀態信息和所述活動信息，來控制所述共享天線結構(150)進行同時操作或互斥操作。
2.根據權利要求1所述的裝置，所述共享天線結構(150)包括第一開關(202-1)，通信聯接至所述第一收發器(114);第二開關(202-2)，通信聯接至所述第二收發器(118)；合併器(204)，通信聯接至所述第一開關(202-1)和所述第二開關(202-2);以及第三開關(202-3)，通信聯接至所述第一開關(202-1)、所述第二開關(20-2-2)和所述合併器(204)。
3.根據權利要求1所述的裝置，所述共享天線結構(150)包括第一開關(202-1)，通信聯接至所述第一收發器(114);第二開關(202-2)，通信聯接至所述第二收發器(118);合併器(204)，通信聯接至所述第一開關(202-1)和所述第二開關(202-2);第三開關(202-3)，通信聯接至所述第一開關(202-1)、所述第二開關(20-2)、所述合併器(204)和雙訊器(302);以及第四開關(202-4)，通信聯接至所述第一收發器(114)和所述雙訊器(302)。
4.根據權利要求1所述的裝置，當所述功率狀態信息指示僅所述第一收發器(114)處於通電狀態時，所述第一天線控制模塊(502-1)發送控制信號，來將所述至少一個開關切換至第一開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述天線(110)之間形成第一信號路徑，在所述第一信號路徑中沒有所述合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)的互斥操作。
5.根據權利要求1所述的裝置，當所述功率狀態信息指示僅所述第二收發器(118)處於通電狀態時，所述第一天線控制模塊(502-1)發送控制信號，來將所述至少一個開關切換至第二開關位置，以在所述第二收發器(118)和所述天線(110)之間形成第二信號路徑，在所述第二信號路徑中沒有所述合併器(204)，以允許所述第二收發器(118)的互斥操作。
6.根據權利要求1所述的裝置，當所述功率狀態信息指示所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)均處於通電狀態，並且所述活動信息指示所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)均處於活躍狀態時，所述第一天線控制模塊(502-1)發送控制信號，來將所述至少一個開關切換至第三開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)中的每個收發器和所述天線(110)之間分別形成第三信號路徑和第四信號路徑，在所述第三信號路徑和所述第四信號路徑中具有所述合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118 )的同時操作。
7.根據權利要求1所述的裝置，所述第一通信控制器(116)包括第二天線控制模塊(502-2)，所述第二天線控制模塊(502-2)被布置成當所述功率狀態信息指示所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)均處於通電狀態，並且所述活動信息指示所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)均處於空閒狀態時，控制所述共享天線結構(150)進行同時操作或互斥操作。
8.一種方法，包括: 接收一組收發器(I 14、118)的功率狀態信息； 接收所述一組收發器(114、118)的活動信息；以及 基於所述功率狀態信息和所述活動信息，生成同時操作或互斥操作的控制信號，以使共享天線結構(150 )將 所述一組收發器(114、118 )連接至天線(110)。
9.根據權利要求8所述的方法，包括當所述功率狀態信息指示僅第一收發器(114)處於通電狀態時，從主機處理器(106)發送控制信號，來將開關設置到第一開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述天線(110)之間形成第一信號路徑，在所述第一信號路徑中沒有合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)的互斥操作。
10.根據權利要求8所述的方法，包括當所述功率狀態信息指示僅第二收發器(118)處於通電狀態時，從主機處理器(106)發送控制信號，來將開關設置到第二開關位置，以在所述第二收發器(118)和所述天線(110)之間形成第二信號路徑，在所述第二信號路徑中沒有合併器(204)，以允許所述第二收發器(118)的互斥操作。
11.根據權利要求8所述的方法，包括當所述功率狀態信息指示第一收發器(114)和第二收發器(118)均處於通電狀態，並且所述活動信息指示所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)均處於活躍狀態時，從主機處理器(106)發送控制信號，來將開關設置到第三開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)中的每個收發器和所述天線(110)之間分別形成第三信號路徑和第四信號路徑，在所述第三信號路徑和所述第四信號路徑中具有合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)的同時操作。
12.根據權利要求8所述的方法，包括當所述活動信息指示僅第一收發器(114)處於活躍狀態時，從通信控制器發送控制信號，來將開關設置到第一開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述天線(110)之間形成第一信號路徑，在所述第一信號路徑中沒有合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)的互斥操作。
13.根據權利要求8所述的方法，包括當所述活動信息指示第一收發器(114)處於空閒狀態時，從通信控制器發送控制信號，來將開關設置到第二開關位置，以在第二收發器(118)和所述天線(110)之間形成第二信號路徑，在所述第二信號路徑中沒有合併器(204)，以允許所述第二收發器(118)的互斥操作。
14.根據權利要求8所述的方法，包括當所述活動信息指示第一收發器(114)和第二收發器(118)均處於活躍狀態時，從通信控制器發送控制信號，來將開關設置到第三開關位置，以在所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)中的每個收發器和所述天線(110)之間分別形成第三信號路徑和第四信號路徑，在所述第三信號路徑和所述第四信號路徑中具有合併器(204)，以允許所述第一收發器(114)和所述第二收發器(118)的同時操作。
15.—種包括計算機可讀存儲介質的製品，所述計算機可讀存儲介質包含指令，所述指令在被執行時能使系統實現權利要求8至14中任一項所述的方法。
全文摘要
公開了用於控制多個共駐無線電模塊的共享天線體系結構(150)的技術。例如，一種方法可以包括接收一組收發器(114、118)的功率狀態信息；接收該組收發器(114、118)的活動信息；以及基於功率狀態信息和活動信息，生成同時操作或互斥操作的控制信號，以使共享天線結構(150)將該組收發器(114、118)連接至天線(110)。公開並要求保護其它實施例。
文檔編號H04W88/06GK103141154SQ201180046474
公開日2013年6月5日 申請日期2011年10月6日 優先權日2010年10月8日
發明者詹姆斯·貝寧豪斯, 邁克·羅賓遜, 傑羅姆·C·圖 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業