無線收發機結構和方法
2023-10-09 01:33:49 1
專利名稱：無線收發機結構和方法
技術領域：
本發明總的來說涉及無線通信，並且具體涉及，例如，在無線通信設備中的自適應和多模式無線收發機結構及其方法。
背景技術：
通過仔細考慮下面結合附圖的本發明的詳細說明，本領域普通技術人員將可以完全理解本發明的各個方面、特徵和優點。
圖1是示例性通信設備的示意性電氣結構框圖。
圖2是示例性數字-相位合成器的示意性電氣結構框圖。
圖3是具有多個輸出的示例性數字-相位合成器的示意性電氣結構框圖。
圖4是示例性無線接收機的示意性電氣結構框圖。
圖5是示例性接收機處理流程圖。
圖6是示例性頻率/相位調製發射器。
圖7是示例性幅度調製發射器。
具體實施例方式
圖1是包括收發機110的示例性通信設備100，例如，移動無線蜂窩通信收發器或基站收發器。在其它實施例中，通信設備僅是接收器或僅是發射器，將在下面討論其實例。
示例性通信設備100通常還包括處理器120，其具有和收發器110連接的數位訊號處理器(DSP)。示例性DSP和處理器集成，儘管在其它實施例中DSP是分立的元件，並且在一些實施例中可能不需要DSP。
處理器120和存儲器130連接，存儲器130包括，例如，RAM和ROM並且在一些實施例中包括一些類型的快閃記憶體存儲器。示例性設備包括顯示器140，例如低功率LCD顯示設備。示例性通信設備通常還包括輸入和輸出設備130，例如，字母數字鍵盤、卷屏和/或指向設備、麥克風、音頻輸出、輸入和輸出信號埠等，這取決於設備的特性。
本發明的通信設備優選的包括具有一個或多個固定的或可變的頻率和相位輸出的數字-相位合成器，其中輸出和發射器和/或接收器連接，或者和在圖1中示意性示出的類型的收發器連接。
圖2示出了通常包括集成鎖相環(PLL)壓控振蕩器(VCO)210的數字-相位合成器200，該集成鎖相環(PLL)壓控振蕩器(VCO)210具有基準頻率輸入FREF212和集成PLL VCO信號輸出FCLK214，該集成PLL VCO信號輸出FCLK214和延遲線220的輸入連接，該延遲線220產生基準頻率輸入(圖2中的PLL VCO信號輸出FCLK214)的受控延遲版本。
在圖2的示例性實施例中，延遲線220包括串聯連接的多個反向器緩存器222，僅由參考數字標識了其中的一些。以具有和延遲線的輸出連接的輸入232的相位檢測器和低通濾波器230將延遲線220的輸入和輸出鎖定到所需的延遲時間。相位檢測器和低通濾波器230還包括連接到延遲線的輸入的輸出234。
在一個實施例中，將延遲線調諧到被輸入延遲線220的VCO信號輸出FCLK214的單一波長。在示例性實施例中，以1.0GHz輸入時鐘FCLK214驅動每個都具有31.25皮秒延遲的32個緩存器的串聯布置，並且將其鎖定到1000.0皮秒的總延遲。
在於2000年8月7日提交的、題目為「Digital-To-Phase Converter」的未授權美國申請No.09/633,705，於2001年2月9日提交的、題目為「Direct Digital Synthesizer Based On Delay Line With Sorted Taps」的未授權美國申請No.09/780,077，於2001年11月2日提交的、題目為「Cascaded Delay Locked Loop Circuit」的未授權美國申請No.10/000,914和於2001年12月21日提交的、題目為「Digital-To-PhaseConverter With Extended Frequency Range」的未授權美國申請No.10/365,558中更為全面地公開了數字-相位合成器和延遲鎖定環路，將這些主題在此完全包括並作為參考。
在圖2的示例性實施例中，延遲線220包括在32個緩存器的每一個之間的多個輸出接頭。每個輸出接頭提供具有相對於之前的輸出接頭的360/32＝11.25度偏移的1.0GHz輸出信號。在圖2中，多路復用器240包括沿著延遲線220和輸出信號接頭連接的多個輸入。數字相位處理器250包括控制多路復用器240的輸出，其中控制的方式是沿著延遲線的輸出接頭選擇相移信號的組合以生成具有獨立於原始輸入時鐘信號FCLK214的相位和頻率參數的新的輸出信號FOUT242。可以對數字-相位合成器的輸出信號進行頻率或相位調製，這在將在下面進一步描述的發射器應用中具有效用。
在於2000年8月7日提交的、題目為「Digital-To-Phase Converter」的未授權美國申請No.09/633,705，於2001年2月9日提交的、題目為「Direct Digital Synthesizer Based On Delay Line With Sorted Taps」的未授權美國申請No.09/780,077，和於2001年12月21日提交的、題目為「Digital-To-Phase Converter With Extended Frequency Range」的未授權美國申請No.10/365,558中更為全面地公開了數字-相位合成器，將這些主題在此完全包括並作為參考。
用在本發明中的類型的數字-相位合成器的數字處理和接頭選擇窗口通常包括確定何時選擇一個或多個接頭，並且選擇哪一個。更為具體的說，由頻率累加器確定其間處理接頭信號輸出的輸入時鐘周期，並且相位累加器確定將哪個接頭連接到輸出路徑。所選延遲的基準時鐘信號脈衝到接下來的延遲線或輸出埠的連接由窗口觸發信號控制。
在於2002年1月16日提交的、題目為「Delayed Locked LoopSynthesizer With Multiple Outputs And Digital Modulation」的未授權美國申請No.10/050,233和於2001年12月21日提交的、題目為「Digital-To-Phase Converter With Extended Frequency Range」的未授權美國申請No.10/365,558中更為全面地公開了數字-相位合成器的數字處理和接頭選擇窗口，將它們的主體在此完全包括並作為參考。
圖3示出了包括單一延遲線320的數字-相位合成器結構300，其輸出接頭可由多個並聯的多路復用器346、344、342和340獨立選擇，這些多路復用器具有相應的獨立的輸出信號FOUTD、FOUTC、FOUTB和FOUTA，並且所有的信號具有獨立可控的頻率和/或相位。
圖4是包括數字-相位合成器410的示例性無線接收器400，如上面總的所述的，該數字-相位合成器410具有基準頻率輸入FREF和具有獨立受控的頻率和/或相位的一個或多個輸出。該示例性數字-相位合成器包括多個信號輸出FOUT1、FOUT2和FOUT3。接收器400可能是分立的接收器或收發器的一部分。
在一個實施例中，數字-相位合成器輸出被連接到具有和一個或多個接收器天線連接的相應輸入的相應混頻器。在圖4中，數字-相位合成器輸出FOUT1、FOUT2和FOUT3被分別連接到相應混頻器420、422和424。混頻器420、422和424分別連接到相應的天線430、432和434，但是在其它實施例中，兩個或多個混頻器可以被連接到相同天線。在一些實施例中，在混頻之前，可能包括接收的信號的放大和頻率選擇。而且，可以將一個或多個接收的信號和數字-相位合成器輸出信號的正交分量混頻。
通常將一個或多個混頻器的輸出連接到解調器。在圖4中，由濾波器440、442和444對混頻器的輸出濾波，並且在由基帶處理器460、462和464處理之前在A/D轉換器450、452和454數位化。在圖4的示例性數字接收器結構中，如在圖1中總的示出的，由數位訊號處理器(DSP)執行基帶處理。在具有多個混頻器的實施例中，可以由一個或多個處理器執行基帶處理，這些處理器可以是集成的或分立的元件。
在一些實施例中，在圖5的接收器處理流程圖中示出，在模塊510接收一個或多個信號。通過混頻520以第一數字-相位合成器輸出信號下變頻接收的信號，並且在模塊530解調下變頻的信號。注意到，可以在混頻之前對接收的一個或多個信號進行放大和頻率選擇。在其中接收多個信號的一些實施例中，通過以第二數字-相位合成器輸出信號混頻來下變頻第二信號，同時下變頻第一接收的信號。
在分集接收器應用中，通過以具有相同頻率和相同相位的第一和第二數字-相位合成器輸出信號混頻來下變頻接收的信號。在一個實施例中，在具有分集關係，例如，空間分集的第一和第二天線處接收信號。其它分集接收器實施例的特徵在於極化分集，或其它形式的傳播模式分集，或時間分集等，如本領域普通技術人員通常所知的。
在多輸入多輸出(MIMO)接收器應用中，以具有相同頻率的至少兩個數字-相位合成器輸出信號混頻在接收器的不同天線處接收的信號。
在自適應陣列接收器應用中，以具有相同頻率的相應的多個數字-相位合成器輸出信號混頻由多個天線接收的信號。通過改變以接收的信號混頻的至少一個數字-相位合成器輸出信號的相位來實現自適應陣列。
在多模式接收器應用中，接收器接收具有不同頻率的多個信號，例如啟用全球定位系統(GPS)的無線通信設備，以及多系統蜂窩設備，組合廣域網(WAN)和蜂窩通信設備等。因此多模式接收器通常包括能夠處理多種接收的信號的一個或多個基帶處理器。在一些應用中，接收器包括用於接收多種信號的不同天線，例如，GPS天線和多帶蜂窩天線。在基帶處理、或解調之前，以具有不同頻率和/或相位的數字-相位合成器輸出信號混頻接收的信號。
在蜂窩網絡鄰居列表掃描應用中，接收具有不同頻率的至少兩個信號並以具有不同頻率的相應數字-相位合成器輸出信號混頻。因此可以在廣播或專用信道上接收另一信號的同時掃描鄰居列表。
圖6是包括數字-相位合成器610的示例性無線發射器600，該數字-相位合成器610具有的一個或多個頻率或相位調製的信號輸出連接到相應的天線620、622和624用於傳輸。該發射器可以是分立的設備或收發器的一部分。該數字-相位合成器的調製的信號輸出典型地被在傳輸之前放大，例如，通過圖6中的放大器630、632和634。在具有來自數字-相位合成器的多於一個調製的輸出信號的一些實施例中，從公共天線發送調製的輸出，這取決於特定應用的需要。
在圖6中，數字-相位合成器610頻率或相位調製一個或多個信息信號用於通過沿著數字-相位合成器的延遲線選擇性分接相移輸出信號來進行發送，如在上面所述和在上面參考的一個或多個未授權專利申請中提到的。在圖6中，可以通過改變由發射器發射的多個頻率調製的信號的至少一個的相位來實現自適應陣列發射器。
圖7是包括數字-相位合成器710的另一示例性無線發射器700，該數字-相位合成器710具有在加法器720相加的兩個頻率調製的輸出，其輸出可以在發射之前被放大。
雖然以建立發明者對其的所有權和使得本領域普通技術人員能夠做出和使用本發明的方式描述了本發明及當前認為是其最好的模式，應該理解和認可，對於在這裡公開的示例性實施例存在很多等效，並且在不脫離本發明的範圍和精神的情況下可以作出多種修改和變更，其不是由示例性的實施例所限定，而是由所附的權利要求限定。
權利要求
1.一種無線發射器中的方法，其包括接收第一信號；通過以第一數字-相位合成器輸出信號對其混頻來下變頻接收的第一信號；在接收第一信號時接收第二信號；在下變頻接收的第一信號時，通過以第二數字-相位合成器輸出信號對其混頻來下變頻接收的第二信號。
2.如權利要求1所述的方法，通過多路復用沿著延遲線分接的第一組多個信號來產生該第一數字-相位合成器輸出信號；通過多路復用沿著延遲線分接的第二組多個信號來產生該第二數字-相位合成器輸出信號。
3.如權利要求1所述的方法，在第一天線接收該第一信號，在第二天線接收該第二信號，該第一和第二數字-相位合成器輸出信號具有相同頻率和相同相位。
4.如權利要求1所述的方法，在第一天線接收該第一信號，在第二天線接收該第二信號，該第一和第二數字-相位合成器輸出信號具有相同頻率，通過改變第一和第二數字-相位合成器輸出信號的至少一個的相位來實現自適應陣列。
5.如權利要求1所述的方法，該第一和第二信號具有不同頻率，該第一和第二數字-相位合成器輸出信號具有不同頻率。
6.如權利要求1所述的方法，該第一信號和第二信號相同，在第一天線接收該第一信號，在第二天線接收該第二信號，該第一和第二數字-相位合成器輸出信號具有相同頻率。
7.如權利要求1所述的方法，該第一信號具有和第二信號不同的頻率，通過在接收第一信號時接收第二信號來掃描鄰居列表，該第一和第二數字-相位合成器輸出信號具有不同頻率。
8.如權利要求1所述的方法，該第一信號被以第一數字-相位合成器輸出信號的正交分量混頻。
9.如權利要求1所述的方法，通過以相應的第一和第二固定頻率的數字-相位合成器輸出信號混頻第一和第二信號來下變頻接收的第一和第二信號。
10.一種無線收發器，其包括數字-相位合成器，其具有基準頻率輸入和多個數字-相位合成器信號輸出，天線；第一混頻器，其具有和天線連接的第一輸入，多個數字-相位合成器信號輸出的第一個輸出和第一混頻器連接；第二混頻器，其具有和天線連接的第二輸入，多個數字-相位合成器信號輸出的第二個輸出和第二混頻器連接；解調器，該第一混頻器的輸出連接解調器的第一輸入，該第二混頻器的輸出連接解調器的第二輸入。
11.如權利要求10所述的無線收發器，該數字-相位合成器包括集成鎖相環(PLL)壓控振蕩器(VCO)，其具有基準頻率輸入和集成PLL VCO信號輸出；延遲線，其具有和該集成PLL VCO信號輸出連接的延遲線輸入；相位檢測器，其具有和延遲線的輸出連接的輸入，相位檢測器的輸出和延遲線的輸入連接；第一多路復用器，其具有和沿著延遲線的信號接頭連接的多個輸入，該第一多路復用器的多個數字-相位合成器信號輸出中的第一個輸出和第一混頻器的輸入連接；第二多路復用器，其具有和沿著延遲線的信號接頭連接的多個輸入，該第二多路復用器的多個數字-相位合成器信號輸出中的第二個輸出和第二混頻器的輸入連接。
12.如權利要求11所述的無線收發器，該數字-相位合成器包括數字-相位處理器和接頭選擇器，用於控制第一和第二多路復用器的輸入。
13.如權利要求10所述的無線收發器，該多個數字-相位合成器信號輸出中的第一和第二個輸出具有相同頻率。
14.如權利要求10所述的無線收發器，該多個數字-相位合成器信號輸出中的第一和第二個輸出具有相同相位。
15.如權利要求10所述的無線收發器，該多個數字-相位合成器信號輸出中的第一和第二個輸出具有不同相位。
16.如權利要求10所述的無線收發器，該多個數字-相位合成器信號輸出中的第一和第二個輸出之一包括正交分量。
17.如權利要求10所述的無線收發器，該解調器包括全球定位系統(GPS)基帶處理部分，該解調器包括蜂窩通信基帶處理部分。
18.如權利要求10所述的無線收發器，該解調器包括無線廣域網(WAN)基帶處理部分，該解調器包括蜂窩通信基帶處理部分。
19.一種在無線發射器中的方法，其包括通過以數字-相位合成器調製第一信號來提供第一調製信號；發送第一調製信號。
20.如權利要求19所述的方法，通過選擇性地沿著數字-相位合成器的延遲線分接信號，以數字-相位合成器來頻率調製第一信號。
21.如權利要求19所述的方法，通過選擇性地沿著數字-相位合成器的延遲線分接信號，以數字-相位合成器來相位調製第一信號。
22.如權利要求19所述的方法，通過以數字-相位合成器頻率調製第二信號來提供第二調製信號；發送第二調製信號。
23.如權利要求22所述的方法，通過對第一和第二相位調製信號相加求和來提供幅度調製信號；發送幅度調製信號。
24.如權利要求22所述的方法，通過改變第一和第二頻率調製的信號的至少一個的相位來實現自適應陣列發射器。
25.如權利要求22所述的方法，從兩端子差分天線發送該第一和第二調製信號。
26.一種無線收發器，其包括數字-相位合成器，其具有基準頻率輸入，該數字-相位合成器具有第一頻率調製的信號輸出；天線，該數字-相位合成器的第一調製信號輸出連接到天線。
27.如權利要求26所述的無線收發器，該數字-相位合成器包括集成鎖相環(PLL)壓控振蕩器(VCO)，其具有基準頻率輸入和集成PLL VCO信號輸出；延遲線，其具有和該集成PLL VCO信號輸出連接的延遲線輸入；相位檢測器，其具有和延遲線的輸出連接的輸入，相位檢測器的輸出和延遲線的輸入連接；第一多路復用器，其具有和延遲線連接的多個輸入，該第一多路復用器的多個數字-相位合成器信號輸出中的第一個輸出和第一混頻器的輸入連接；第二多路復用器，其具有和延遲線連接的多個輸入，該第二多路復用器的多個數字-相位合成器信號輸出中的第二個輸出和第二混頻器的輸入連接。
28.如權利要求26所述的無線收發器，該數字-相位合成器具有和天線連接的第二調製的信號輸出，以數字-相位合成器頻率調製第一和第二調製輸出。
29.如權利要求28所述的無線收發器，該天線是兩端子差分天線。
30.如權利要求26所述的無線收發器，該數字-相位合成器具有第二頻率調製信號輸出；加法器，具有輸入，該加法器具有和天線連接的輸出，該數字-相位轉換器的第一頻率調製信號輸出連接加法器的第一輸入，該數字-相位轉換器的第二頻率調製信號輸出連接加法器的第二輸入。
31.一種在無線收發器中的方法，其包括接收信號；通過以數字-相位合成器輸出信號將其混頻來下變頻接收的信號；解調下變頻的信號。
32.如權利要求31所述的方法，通過以具有相同頻率和相位的第一和第二數字-相位合成器輸出信號將其混頻來下變頻接收的信號。
33.如權利要求31所述的方法，在第一和第二單獨的天線接收信號；以具有相同頻率的第一和第二數字-相位合成器輸出信號混頻該信號，通過改變第一和第二數字-相位合成器輸出信號的至少一個的相位來實現自適應陣列。
34.如權利要求31所述的方法，通過沿著數字-相位合成器的延遲線選擇接頭來產生數字-相位合成器的輸出信號。
35.如權利要求31所述的方法，通過在兩端子差分天線接收第一和第二信號來接收所述信號，通過以相應的第一和第二數字-相位合成器輸出信號混頻第一和第二信號來下變頻接收的第一和第二信號，解調下變頻的信號。
全文摘要
無線通信設備(100)包括具有和收發器(110)連接的數位訊號處理器(DSP)的處理器(120)。該收發器包括具有和發射器和/或接收器連接的一個或多個獨立可變的頻率或相位信號輸出的數字－相位合成器。以相應的接收信號混頻數字－相位合成器的可變頻率和相位輸出，並且其能夠頻率或相位調製信息信號用於發送。可以在加法器組合合成器輸出、通過極化調製來提供幅度調製信號。
文檔編號H04B1/40GK1672333SQ03817897
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月22日 優先權日2002年7月26日
發明者小威廉姆·阿爾貝特, 阿明·克洛姆斯多夫, 羅伯特·施滕格爾 申請人:摩託羅拉公司(在德拉瓦州註冊的公司)