無線電設備的製作方法

2023-04-28 18:25:01 1

專利名稱：無線電設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及結合天線分集的無線電設備。
技術背景眾所周知天線分集是用於改進系統中的通信質量的方法，該系統 中的無線信號經歷多徑傳播。 一些天線分集的配置提供了在多個天線 之間選擇用於發射或接收，其它配置提供了經由多個天線所接收的信 號的組合。後一種配置需要比較複雜的能夠組合信號的接收機。將前 一種配置(稱為天線選擇分集)需要比較簡單的接收機並與本發明最 相關。圖1中示出了使用天線選擇分集的無線電設備的示例。它包括耦合到選擇器開關16的收發機(Tx/Rx) 10。可以控制選擇器開關16 以將兩個天線12、 13的任一耦合到收發機10。因此可以選擇天線用 於發射和接收二者。控制器(未示出)控制選擇器開關16，選擇基於 所接收的信號質量。無線電設備配備用於對多於一個的信號類型進行操作也是已知 的，例如配備用於不僅發射和接收用於與行動電話網絡通信的移動電 話信號、而且還發射和接收用於與具有藍牙功能的手機或個人計算機 通信的藍牙信號的行動電話，以及還配備用於接收全球定位系統 (GPS)信號的行動電話。可以設想其它的組合，例如還配備用於接 收電視信號的行動電話。在本說明書中將這樣的設備稱為"雙信號設 備"，其特徵在於具有同時發射和接收傳輸不同數據比特的不同信號的 能力。術語"雙信號設備"並不意欲排除該設備適用於同時發射和接 收多於兩個信號的可能性。圖2示出了雙信號設備的示例。該雙信號設備包括兩個收發機 10、 11，每個收發機耦合到各自的天線12、 13。可以用接收機代替收 發機之一，例如如同接收來自不需要返回傳輸的廣播系統的廣播信號 所需要的。如圖2所示，雙信號設備可以包括至少一個天線用於每個 接收機或收發機，以提供所同時發射和接收的不同信號之間的隔離。 兩個收發機10、 11可能會使用公共天線，但在這種情況下需要結合濾 波器以確保兩個收發機10、11之間適當的隔離。不期望這樣的濾波器， 這是因為它們將增加通帶損耗並降低發射機效率，同時增加了組件數 量和成本。為了改進雙信號設備的通信質量，可將圖1所示的天線分集應用 於圖2所示的設備。圖3示出了作為結果的設備結構，其中對與圖3 和圖l或2相同的元件分配了相同的附圖標記。為了為兩個收發機10、 ll提供天線分集，提供了四個天線12、 13、 14、 15並需要包括兩個 選擇器開關16的雙選擇器開關18。未示出用於控制這些開關的控制 器，但是將獨立地控制每個選擇器開關16，這是因為每個信號所經歷 的多徑傳播一般是獨立的。圖3所示的設備具有需要四個天線的缺點， 這增加了設備的大小。發明內容本發明的目的是提供改進的適用於雙信號操作並結合了天線分集 的無線電設備。根據本發明提供了無線電設備，包括第一和第二天線；第一收發機，包括第一發射機和第一接收機； 第二接收機；切換裝置，設置用於提供可選擇的第一和第二狀態，其中在第一 狀態中將第一發射機的輸出耦合到第一天線而不耦合到第二天線，將 第二接收機的輸入耦合到第二天線而不耦合到第一天線；以及在第二狀態中將第一發射機的輸出耦合到第二天線而不耦合到第 一天線，將第二接收機的輸入耦合到第一天線而不耦合到第二天線； 以及
控制裝置，適用於在第一和第二狀態間進行選擇，用於同時進行 第一發射機的發射和第二接收機的接收。該設備用於確保經由不同天線發生不同信號的同時發射和接收。 本發明提供了結合天線分集但與圖3所示的設備相比需要更少的天線 的雙信號設備，因此實現了更緊湊的設備，並簡化了對提供發射機和 接收機之間的隔離的需要。為了受益於這些優點，該設備不能獨立地 選擇天線用於不同信號的同時發射和接收。但是，在諸如針對信號的 天線的任意選擇更可能導致可接受的信號電平而非不可接受的信號電 平的環境(在無線電系統的覆蓋區域內的大多數位置中期望是這樣的 情況)中，這樣的限制是可以接受的。在一個實施例中，當第一和第二接收機同時進行接收時，該設備 適用於將第一和第二接收機耦合到第一和第二天線中的不同天線。這 樣的實施例具有易於實現的優點。在另一實施例中，當第一和第二接收機同時進行接收時，該設備 適用於將第一和第二接收機的任一獨立地耦合到第一或第二天線的任 一。這樣的實施例具有對於兩個接收機提供獨立的接收分集的優點。控制裝置對狀態的選擇可以取決於對信號質量的指示。多種可選 的不同信號質量標準可用於選擇天線。例如，可以經由第一和第二天 線的任一或二者，根據針對第一接收機所接收的信號和第二接收機所 接收的信號的一個或更多個進行測量的質量參數，來生成對信號質量 的指示。通過這種方式，該設備可以執行優化其本身的接收質量的選 擇。控制裝置對狀態的選擇可以響應於經由第一和第二天線的至少一 個所接收的信號的值。通過這種方式，該設備可以通過外部設備來執 行選擇以優化接收，該外部設備接收該設備所發射的信號並向該設備 發送用於改變狀態的命令或對該外部設備所測量的信號質量的指示。可以使用上述狀態選擇標準的組合。


將僅通過示例方式參照附圖描述本發明，其中
圖l是現有技術天線分集設備的原理框圖；圖2是現有技術雙信號設備的原理框圖；圖3是具有天線分集的雙信號設備的原理框圖；圖4是根據本發明的設備的原理框圖；圖5是操作圖4的設備的方法的流程圖；以及圖6是根據本發明的另一設備的原理框圖。
具體實施方式
參照圖4，示出了根據本發明的無線電設備400的第一實施例， 包括第一天線42、第二天線44、包括第一發射機60和第一接收機61 的第一收發機40以及第二接收機62。例如第一收發機40可以是用於 與GSM (全球移動通信系統)或UMTS (通用移動通信系統)或其它 行動電話網絡的行動電話收發機。第二接收機62適用於接收傳輸不同 於第一接收機61的數據比特的不同信號。例如，第二接收機62可以 是用於接收諸如DVB (數字視頻廣播)或特別是DVB-H (數字視頻 廣播-手持)信號或任何其它廣播信號的數位電視信號的廣播接收機。存在包括天線選擇器裝置46和路由選擇裝置45的切換裝置45、 46。天線選擇器裝置46作為變換開關工作，設置用於通過路由選擇裝 置45將天線42或44的任一耦合到第一收發機40，以及將天線42或 44的另一個耦合到第二接收機62。如果第一收發器40適用於半雙工 操作，也就是說，它可以(但不是同時地)發射或接收信號，則路由 選擇裝置45可以是用於將第一發射機60和第一接收機61的任一耦合 到天線選擇器裝置的開關。可以在時分復用多址(TDMA)系統中使 用半雙工操作，在該系統中即使操作可給予用戶全雙工操作的印象， 發射和接收也不需要同時發生。可選地，如果第一收發機40適用於全 雙工操作(即可以同時發射和接收信號)，或者甚至如果第一收發機 40適用於半雙工操作，則路由選擇裝置45可以是雙工器。切換裝置45、 46提供第一狀態(在該第一狀態中將第一發射機 60的輸出耦合到第一天線42而不耦合到第二天線44，將第二接收機 62的輸入耦合到第二天線44而不耦合到第一天線42)和第二狀態(在
該第二狀態中將第一天線60的輸出耦合到第二天線44而不耦合到第 一天線42，將第二接收機62的輸入耦合到第一天線42而不耦合到第 二天線44。通過諸如微控制器的控制裝置50控制切換裝置45、 46的 狀態選擇。當需要同時進行第一發射機60的發射和第二接收機62的 接收時，控制裝置50適用於選擇第一和第二狀態之一。可選地，存在耦合到控制裝置50的信號質量測量裝置52、 53， 用於測量第一接收機61所接收的信號和第二接收機62所接收的信號 的至少一個的質量參數。該質量參數可以是一個或多個的信號電平、 信噪比、信幹比、誤碼率、誤幀率或任何其它表示信號質量的參數。 控制裝置50根據所測量的質量參數的值選擇切換裝置45、46的狀態。可選地，或者另外地，設備400可以從外部設備接收包括命令或 對設備400所發射的和外部設備所接收的信號的質量的指示的信號， 並實施該命令或指示以選擇切換裝置45、 46的狀態。例如，當外部設 備從設備400所接收的信號在預定的持續時間內在預定的質量閾值之下時，外部設備可以報告。參照圖5，示出了選擇切換裝置45、 46的狀態的方法的示例。通 過示例的方式，將第一收發機40視為GSM收發機，將第二接收機62 視為DVB接收機。該方法開始於步驟100，在該步驟任意地選擇切換 裝置45、 46的初始狀態，由此任意地選擇用於第一收發機40和第二 接收機62中每個的天線。流進入步驟110，在該步驟進行測試以根據用戶接口裝置所指示 的用戶需求來確定當前是否需要該設備作為GSM電話和/或DVB接 收機操作。如果需要該設備僅作為GSM電話操作，則流進入步驟120， 在該步驟通過信號質量測量裝置52 (例如接收信號強度指示(RSSI) 電路)對所接收的GSM信號進行信號質量測量，並進行測試以確定 所測量的值是否超過預定值TCSM。如果所測量的值超過預定值TCSM， 則流返回到步驟110。保持切換裝置的當前狀態，以循環方式重複在 步驟110的測試以檢測用戶何時指示接收DVB信號的需求。如果在步驟120的測試指示所測量的值不超過預定值TCSM，則流 進入步驟130，在該步驟交換天線，使得現在將另一天線耦合到第一
收發機40。然後在步驟140進行與步驟120相同的測試，以確定另一 天線現在正接收的GSM信號是否滿足質量標準。如果所測量的值超 過預定值TcjsM，流返回步驟IIO。如果在步驟140的測試指示所測量的值不超過預定值TesM，則這 指示天線42或44均未正接收具有超過質量閾值需求TQSM的足夠質量 的GSM信號，因此在步驟150選擇接收更好質量的GSM信號的天線 用於第一收發機40。然後流返回到步驟UO。如果在步驟110需要該設備僅作為DVB接收機操作，則流進入 步驟160，在該步驟通過信號質量測量裝置53 (例如接收信號強度指 示(RSSI)電路)對所接收的DVB信號進行信號質量測量，並進行 測試以確定所測量的值是否超過預定值TDVB。如果所測量的值超過預 定惶Tdvb，則流返回到步驟IIO。保持切換裝置的當前狀態，以循環 方式重複在步驟IIO的測試以檢測用戶何時指示需要接收GSM信號。如果在步驟160的測試指示所測量的值不超過預定值TDVB，則流 進入步驟170，在該步驟交換天線，使得現在將另一天線耦合到第二 接收機62。然後在步驟180進行與步驟160相同的測試，以確定第二 接收機62當前正接收的DVB信號是否滿足質量標準。如果所測量的 值超過預定值tdvb，則流返回到步驟IIO。如果在步驟180的測試指示所測量的值不超過預定值TDVB，則這 指示天線42或44均未正接收具有超過質量閾值需求TDVB的足夠質量 的DVB信號，因此在步驟190選擇接收更好質量的DVB信號的天線 用於第二接收機62。然後流返回到步驟IIO。可以使用其它天線選擇標準。例如，當需要該設備僅以一種模式 (如GSM行動電話或DVB接收機)操作時，控制裝置50可操作用 於選擇提供了更高質量的信號的天線42或44，而不選擇提供了超過 適合的質量閾值TGSM或TDVB的信號。如果在步驟110的測試指示需要該設備同時作為GSM行動電話 和DVB接收機而操作，則流進入步驟160至190，其中關於將哪個天 線耦合到第二接收機62的決定基於在步驟160和180滿足用於DVB 信號的選擇標準；將第一收發機40耦合到第二接收機62所未使用的
可選地，如果在步驟110的測試指示需要該設備同時作為GSM 行動電話和DVB接收機而操作，則流可以進入步驟120至150，其中 關於將哪個天線耦合到第一收發機40的決定基於在步驟120和140 滿足用於GSM信號的接收標準；將第二接收機62耦合到第一收發機 40所未使用的天線42或44。可選地，如果在步驟110的測試指示需要該設備同時作為GSM 行動電話和DVB接收機而操作，則選擇標準可以考慮所接收的GSM 信號和所接收的DVB信號的質量。例如，這樣的方案可以用於在可能時確保以高於適合的質量閾值即T(3SM或TDVB的級別接收GSM信號和DVB信號。可選地或者另外地，選擇標準可以考慮如上所述的第一和第二接 收機61、 62的任一所接收的信號的值。通過這種方式，該設備可以通 過外部設備來執行選擇以優化接收，該外部設備接收該設備所發射的 信號和向該設備發送命令以改變狀態或發送對外部設備所測量的信號 質量的指示。參照圖4，如上文所述，當需要同時進行第一發射機60的發送和 第二接收機62的接收時，控制裝置50適用於選擇第一和第二狀態之 一。如果根據設備400在其上操作的系統的需求、或者根據用戶需求， 需要設備400通過第一接收機61和第二接收機62同時接收不同信號， 則可選地，控制裝置50可以適用於選擇第三和第四狀態之一。在第三 狀態中，將第一接收機61的輸入耦合到第一天線42而不耦合到第二 天線44，將第二接收機62的輸入耦合到第二天線44而不耦合到第一 天線42。在第四狀態中，將第一接收機62的輸入耦合到第二天線44 而不耦合到第一天線42，將第二接收機62的輸入耦合到第一天線42 而不耦合到第二天線44。控制裝置50適用於使用一個或多個上述的 選擇標準在第三和第四狀態間進行選擇，用於第一和第二接收機61、 62的同時接收。如果第一收發機40在發射和接收之間來回切換(也即半雙工操 作)，則控制裝置50將使設備400在第一和第二狀態之一與第三和第四狀態之一之間切換。典型地但並非排它地，第一接收機61的接收和 第一發射機60的發射在大部分時間可以經由公共的天線發生，儘管對 天線的特定選擇將隨著傳播條件變化而變化。這與在大部分時間使用 狀態一和三以及狀態二和四的相對應。可選地，在發射和接收之間的 變換時可以發生對狀態的重新選擇。如果第一收發機40同時操作第一發射機60的發射和第一接收機 61的接收(也即全雙工操作)，則如參照圖4所述的設備400將同時 以狀態一和三操作或者同時以狀態二和四操作，控制裝置50將基於上 述選擇標準的一個或多個來控制對這些對的選擇。參照圖6，示出了根據本發明的無線電設備500的第二實施例。 除了下面所述的差別之外，第二實施例的元件與上文參照附圖4所述 的第一實施例的元件相同，並具有相同的附圖標記。所述差別是(i) 圖6的天線選擇器裝置46用作一對選擇器開關48，配置用 於使得第一收發機40和第二接收機62能夠每個被獨立地耦合到天線 42、 44的任一，包括耦合到相同的或者不同的天線42、 44。(ii) 第二實施例中的切換裝置45、 46提供上述的與第一實施例 相關的第一、第二、第三和第四狀態，並另外提供第五和第六狀態。 在第五狀態中，將第一接收機61的輸入和第二接收機62的輸入耦合 到第一天線42而不耦合到第二天線44。在第六狀態中，將第一接收 機61的輸入和第二接收機62的輸入耦合到第二天線44而不耦合到第 一天線42。該控制裝置適用於使用上述選擇標準的一個或多個，當需 要同時進行第一發射機60的發射和第二接收機62的接收時選擇第一 和第二狀態之一，並當需要第一和第二接收機61、 62同時接收時選擇 第三、第四、第五或第六狀態之一。(iii) 如果第一收發機40能夠全雙工操作(也即同時進行第一發 射機60的發射和第一接收機61的接收)，則假設符合對所選擇的兩種 狀態的配置，可以同時選擇第三、第四、第五或第六狀態之一與第一 和第二狀態之一。例如，對第一和第三狀態的選擇同時將第一發射機 60和第一接收機61耦合到第一天線42和將第二接收機62耦合到第 二天線44。如另一示例，對第一和第六狀態的選擇同時將第一發射機
60耦合到第一天線42和將第一和第二接收機61 、 62耦合到第二天線 44。因此通過第一收發機40的發射和接收可以經由不同天線而同時發 生。由於相衝突的狀態而不能實現狀態組合的示例是狀態1和5的同 時組合。圖6的實施例可以根據上述方法參照圖5而操作，或者可以使用 附加的第五和第六狀態的方法的變化。第一和第二接收機61、 62的至少一個可以適用於接收被劃分為 時間幀的信號，例如GSM信號或DVB-H信號。在這種情況下，當正 接收這樣的信號時，控制裝置50可以適用於僅在時間幀邊界重新選擇 切換裝置45、 46的狀態，使得所接收的信號不被重新選擇惡化。第一收發機40可以適用於以時分模式交替地進行發射和接收， 並可以包括發射或接收均不發生的時間段，在該時間段中可以實現功 率節省。類似地，第二接收機62可適用於交替接收的時間段和無接收 發生的時間段，因此在無接收的時間段內實現功率節省。控制裝置(50) 可以適用於僅當滿足以下條件的一個或多個時重新選擇切換設備45、46的狀態第一發射機60不正在發射；第一接收機61不正在接收；第二接收機62不正在接收。可選地，設備400或500可包括第二收發機，該第二收發機包括 第二接收機62和第二發射機。在這種情況下，控制裝置50和切換裝 置45、 46還可以適用於確保經由天線42、 44中的不同天線發生第一 發射機60和第二發射機的同時發射，因此避免經由公共天線42或44 的同時發射，並且可以適用於確保經由天線42、 44中的不同天線發生 第二發射機和第一接收機61的同時發射和接收，因此避免經由公共天 線42或44的第二發射機和第一接收機61的同時發射和接收。測量裝置52、 53可以與相應的接收機61、 62構成整體或可以是 獨立的。可以使用電子或電機技術實現切換裝置45、 46。 儘管已經參照兩個天線和兩個接收機以及可選的兩個發射機的 情況描述了本發明，並非排除對更多的天線、接收機或發射機的使用。 儘管已經參照GSM和DVB描述了實施例，還可以結合其它無線
系統來使用本發明，例如無線區域網(WLAN)或數字音頻廣播 (DAB)。儘管已經描述了用於選擇設備400或500的狀態的示例標準，並 非排除對其它選擇標準的使用。在本說明書和權利要求中，在元件之前的術語"一"或"一個" 並非排除數個這樣的元件的存在。而且，術語"包括"並非排除除了 所列出的之外的其它元件或步驟的存在。權利要求中的括號中包括的附圖標記用於幫助理解而非限制。根據對本公告的閱讀，其它修改對本領域的技術人員而言將是顯 而易見的。這樣的修改可引入其它在無線電通信和天線分集方案的領 域中已知的特徵，可使用該特徵代替或補充這裡已經描述的特徵。
權利要求
1、一種無線電設備，包括第一和第二天線(42，44)；第一收發機(40)，包括第一發射機(60)和第一接收機(61)；第二接收機(62)；切換裝置(45，46)，設置用於提供可選的第一和第二狀態，其中，在所述第一狀態中，將所述第一發射機(60)的輸出耦合到所述第一天線(42)而不耦合到所述第二天線(44)，並且將所述第二接收機(62)的輸入耦合到所述第二天線(44)而不耦合到所述第一天線(42)，以及在所述第二狀態中，將所述第一發射機(60)的輸出耦合到所述第二天線(44)而不耦合到所述第一天線(42)，並且將所述第二接收機(62)的輸入耦合到所述第一天線(42)而不耦合到所述第二天線(44)；以及控制裝置(50)，適用於在所述第一和第二狀態間進行選擇，用於所述第一發射機(60)和所述第二接收機(62)的同時發射和接收。
2、 如權利要求l所述的設備，其中，所述切換裝置(45， 46)具有可選的第三和第四狀態，其中在所 述第三狀態中，將所述第一接收機(61)的輸入耦合到所述第一天線 (42)而不耦合到所述第二天線(44)，並且將所述第二接收機(62) 的輸入耦合到所述第二天線(44)而不耦合到所述第一天線(42)，以 及在所述第四狀態中，將所述第一接收機(62)的輸入耦合到所述 第二天線(44)而不耦合到所述第一天線(42)，並且將所述第二接收 機(62)的輸入耦合到所述第一天線(42)而不耦合到所述第二天線 (44);以及所述控制裝置(50)適用於在所述第三和第四狀態間進行選擇， 用於所述第一和第二接收機(61， 62)的同時接收。
3、 如權利要求2所述的設備，其中，所述切換設備(45， 46)具有可選的第五和第六狀態，其中，在所述第五狀態中，將所述第一接收機(61)的輸入和所述第二 接收機(62)的輸入耦合到所述第一天線(42)而不耦合到所述第二 天線(44)，以及在所述第六狀態中，將所述第一接收機(61)的輸入和所述第二 接收機(62)的輸入耦合到所述第二天線(44)而不耦合到所述第一 天線(42);以及所述控制裝置(50)適用於在所述第三、第四、第五和第六狀態 間進行選擇，用於所述第一和第二接收機(61， 62)的同時接收。
4、 如權利要求l， 2或3所述的設備，包括測量裝置(52， 53)， 用於通過測量所述第一接收機(61)所接收的信號和所述第二接收機(62)所接收的信號的至少一個的質量參數來生成對信號質量的指示， 其中所述控制裝置(50)適用於基於所述對信號質量的指示來選擇所 述切換裝置的狀態。
5、 如權利要求1， 2， 3或4所述的設備，其中所述控制裝置(50) 適用於響應於所接收的信號的值來選擇所述切換裝置(45， 46)的狀 態。
6、 如權利要求l-5任一所述的設備，其中所述控制裝置(50) 適用於僅當滿足以下條件的一個或多個時重新選擇所述切換裝置(45， 46)的狀態所述第一發射機60不正在發射；第一接收機61不正在 接收；第二接收機62不正在接收。
7、 如權利要求l-6任一所述的設備，其中所述第一收發機(40) 適用於在行動電話網絡上操作。
8、 如權利要求l-7任一所述的設備，其中所述第二接收機(62) 適用於接收廣播信號。
9、 如權利要求8所述的設備，其中所述廣播信號是數位電視信 號或數字音頻信號。
全文摘要
無線電設備(400)包括第一和第二天線(42，44)、具有第一發射機(60)和第一接收機(61)的第一收發機(40)、第二接收機(62)、設置用於提供可選的第一和第二狀態的切換裝置(45、46)和適用於在第一和第二狀態間進行選擇以用於第一發射機(60)和第二接收機(62)的同時發射和接收的控制裝置(50)。切換裝置(45、46)使得能夠將第一發射機(60)耦合到第一和第二天線(42，44)的任一，同時將第二接收機(62)耦合到第一和第二天線(42，44)的另一個，但是禁止將第一發射機(60)和第二接收機(62)耦合到相同的天線(42或44)。
文檔編號H04B7/04GK101167266SQ200680014210
公開日2008年4月23日 申請日期2006年4月20日 優先權日2005年4月28日
發明者大衛·H·埃文斯 申請人:Nxp股份有限公司