一種無線電架構下的TDD‑FDD雙工系統及方法與流程
2023-06-16 14:48:26
相關申請
本專利申請要求於2015年1月26日提交的、申請號為14/605,620、發明名稱為「一種無線電架構下的tdd-fdd雙工系統及方法」的美國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。
本發明涉及一種無線電架構下的tdd-fdd雙工系統和方法。
背景技術：
無線回程通信系統可用於在兩個或者兩個以上端點，例如，在建築物之間，提供點到點通信。無線回程信系統可以使用微波波長，這種微波波長能夠實現高速且低成本的調度，並且能夠在一個回程系統的小區間提供高速無線通信。
在微波無線通信中，可以使用時分雙工(tdd)或頻分雙工(fdd)發送和接收信號。在tdd中，所發送和接收的信號使用相同的頻率，要求在接收器和發射器間進行及時切換。在fdd中，所發送和接收的信號使用由定義的偏移所分開的不同頻率，從而能夠同時發送和接收信號。
現有技術中的雙工器在tdd模式或fdd模式下運行，然而，在無線回程通信系統中，可能希望同時利用tdd和fdd進行發送和接收。因此，一種可同時通過tdd和fdd運行的雙工器是所期望的。
技術實現要素：
第一方面，提供一種多工器，包括：第一帶通濾波器，具有第一頻率通帶和用於與第一發射器相連接的第一埠；第二帶通濾波器，具有第二頻率通帶和用於與第二發射器相連接的第一埠；第三帶通濾波器，具有第三頻率通帶和用於與第一接收器相連接的第一埠，所述第三頻率通帶偏離於所述第二頻率通帶；第四帶通濾波器，具有第四頻率通帶和用於與第二接收器相連接的第一埠；開關，用於將天線連接到：在第一開關位置時，連接到所述第一帶通濾波器的第二埠；在第二開關位置時，連接到所述第二帶通濾波器的第二埠和所述第三帶通濾波器的第二埠；以及在第三開關位置時，連接到所述第四帶通濾波器的第二埠。
進一方面，所述開關設置於：時分雙工(tdd)模式下，信號發送過程中的所述第一開關位置和信號接收過程中的所述第三開關位置；以及頻分雙工(fdd)模式下，所述第二開關位置。
進一方面，所述第一頻率通帶和所述第四頻率通帶基本上相同。
進一方面，所述第二頻率通帶和所述第三頻率通帶偏離於所述第一頻率通帶和所述第四頻率通帶。
進一方面，所述第一頻率通帶和所述第四頻率通帶在約為57ghz-66ghz的v帶頻率範圍內。
進一方面，所述第二頻率通帶在約為71ghz-76ghz的第一e帶頻率範圍內，所述第三頻率通帶在約為81ghz-86ghz的第二e帶頻率範圍內。
進一方面，所述第二頻率通帶在約為81ghz-86ghz的第一e帶頻率範圍內，所述第三頻率通帶在約為71ghz-76ghz的第二e帶頻率範圍內。
進一方面，所述開關為單刀三擲開關。
進一方面，所述第一發射器和所述第二發射器為單發射器。
進一方面，所述第一接收器和所述第二接收器為單接收器。
另一方面，提供了一種方法，包括：確定在時分雙工(tdd)模式下還是在頻分雙工(fdd)模式下運行；當確定在所述tdd模式下運行時：在信號發送過程中，通過具有第一頻率通帶的第一帶通濾波器將天線連接到第一發射器，在信號接收過程中，通過具有第四頻率通帶的第四帶通濾波器將所述天線連接到第二接收器；當確定在所述fdd模式下運行時：通過具有第二頻率通帶的第二帶通濾波器將所述天線連接到第二發射器，同時，通過具有偏離於該第二頻率通帶的第三頻率通帶的第三帶通濾波器將所述天線連接到第一接收器。
進一方面，該方法包括：在所述tdd模式下，基於預定的tdd定時方案在信號發送和信號接收之間進行切換。
結合附圖和下面對具體實施例的描述，本發明的其他方面和特徵對於本領域普通技術人員來說將是顯而易見的。
附圖說明
參照附圖，僅以示例的方式，現在對本發明的實施例進行描述。
圖1是根據一個實施例的無線通信系統的框圖。
圖2是根據一個實施例的交指型四工器的框圖。
圖3是根據另一個實施例的交指型四工器的框圖。
圖4是根據一個實施例的控制交指型四工器的方法的流程圖。
具體實施方式
總體上，本發明提供一種在tdd模式和fdd模式下運行的可重配置的多工器的方法和系統。根據一個實施例，該多工器是一種tdd-fdd雙工器，其包括與單刀三擲射頻開關串聯的交指型四工器。該交指型四工器包括可分別連接到發射器和接收器進行tdd模式雙工的兩個v帶濾波器，以及可分別連接到發射器和接收器進行fdd模式雙工的兩個e帶濾波器。該e帶濾波器包括通過e帶發射頻帶的e帶發射濾波器，和通過偏離於該e帶發射頻帶的e帶接收頻帶的e帶接收濾波器。在v帶接收濾波器和v帶發射濾波器間進行切換，能夠在v帶頻率上實現tdd雙工功能。切換至兩個e帶濾波器，能夠在e帶頻率上實現fdd雙工功能。
為了描述的簡潔和清楚，在附圖中可以用重複的附圖標記來指示相應或類似的元件。為了幫助理解本發明所描述的示例，進行了許多細節描述。在將示例應用於實際的過程中可以不用這些細節。在其他情況下，為避免使所描述的示例模糊不清，對公知的方法、過程和組件不進行詳細描述。本發明中的描述並不限於本文所描述示例的範圍。
參見圖1，其中示出了用於在，例如，無線回程通信系統中發送和接收信息的無線通信系統10。根據一個實施例，該無線通信系統10包括發射器20、接收器30和通過tdd-fdd雙工器100連接到發射器20和接收器30的天線40。該tdd-fdd雙工器100包括用於與發射器20相連接的發射器埠102、用於與接收器30相連接的接收器埠104和用於與天線40相連接的天線埠106。
該發射器20和接收器30可用於在各種頻帶上發送和接收信號。例如，該發射器20和接收器30可用於在v帶或e帶上發送和接收信號。所使用的v帶頻率範圍可以為57-66ghz，所使用的e帶頻率範圍可以為71-76ghz和81-86ghz。由於信道化特徵，對於v帶通信tdd發送或接收是更適合的雙工方法，對於e帶通信fdd發送或接收是更適合的雙工方法。
為了同時提供tdd發送/接收，例如，在v帶上，和fdd發送/接收，例如，在e帶上，tdd-fdd雙工器100可重配置以在tdd雙工模式或fdd雙工模式下運行，從而實現tdd和fdd雙工功能，如下將對其進行更詳細的描述。
該無線通信系統還包括與發射器20、接收器30和tdd-fdd雙工器100相連接的處理器50。該處理器50還與存儲器60相連接。該處理器50可以控制該無線通信系統10的總體操作，例如，在tdd雙工模式或fdd雙工模式下控制tdd-fdd雙工器100。
該處理器50可以包括任意類型的電子數據處理器。該存儲器60可以包括任意類型的系統存儲器，例如，靜態隨機存取存儲器(sram)、動態隨機存取存儲器(dram)、同步dram(sdram)、只讀存儲器(rom)、以及它們的組合等。在一個實施例中，存儲器70可以包括啟動時使用的rom和在執行程序時用來存儲程序和數據的dram。存儲器70還可以包括存儲設備，其用於存儲數據、程序和其他信息，以及將數據、程序和其他信息用於處理器50。該存儲設備可以包括，例如，固態驅動器、硬碟驅動器、磁碟驅動器、光碟驅動器中的一種或多種。
該無線通信系統10還可以包括一個或多個網絡接口70，該網絡接口70可以包括有線鏈路，例如乙太網電纜，和/或無線鏈路，以用於訪問節點或不同網絡80。該網絡接口70允許處理單元通過網絡80與遠程單元通信。在一個實施例中，無線通信系統10連接到區域網或廣域網以進行數據處理並與遠程設備，例如，網際網路、遠程存儲設備等通信。
具體的無線通信系統10可以使用所示的所有部件，或者僅使用這些部件的一個子集，且集成水平可因系統而異。此外，一無線通信系統10中的部件可以有多種示例，例如，多個處理器50、多個存儲器60、多個發射器20和多個接收器30等。該無線通信系統10可包括處理器50，其連接到一個或多個輸入/輸出設備，例如，揚聲器、麥克風、滑鼠、觸控螢幕、鍵盤、小型鍵盤、印表機和顯示器等。
參見圖2，其中示出了同時具有tdd和fdd雙工功能的tff-fdd雙工器100的一個示例。該tdd-fdd雙工器100包括v帶發射濾波器108、e帶發射濾波器110、e帶接收濾波器112和v帶接收濾波器114。該濾波器108-114用於通過期望頻帶範圍內的頻率以及濾除期望頻帶範圍外的頻率。例如，該濾波器108-114可以是用於使期望範圍內或通帶中的頻率通過的帶通濾波器。在一些實施例中，v帶發射濾波器108的通帶與v帶接收濾波器114可以具有基本上相同的通帶。e帶發射濾波器110與e帶接收濾波器112具有相互偏離的通帶。在一些實施例中，e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112的通帶可以偏離於v帶發射濾波器108和v帶接收濾波器114的通帶。
該tdd-fdd雙工器100包括與交指型四工器101串聯的開關116。開關116可以是單刀三擲(1p3t)射頻(rf)開關。開關116的刀129與tdd-fdd雙工器100的天線埠106相連接。
在一個實施例中，v帶發射濾波器108和v帶接收濾波器114用於通過約為57ghz-66ghz範圍內的頻率，並濾除此範圍之外的頻率。由於v帶發射濾波器108和v帶接收濾波器114在tdd雙工模式下使用，因此，它們可配置為具有基本上相同的通帶。
由於e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112在fdd雙工模式下使用，因此，每個濾波器110和濾波器112的通帶是偏離的並且不重疊。e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112的通帶也可偏離於v帶發射濾波器108和v帶接收濾波器114的通帶。在一個實施例中，e帶發射濾波器110用於通過約為71ghz-76ghz範圍內的頻率，並濾除此範圍之外的頻率；e帶接收濾波器112用於通過約為81ghz-86ghz範圍內的頻率，同時濾除此範圍之外的頻率。在另一個實施例中，e帶接收濾波器112用於通過約為71ghz-76ghz範圍內的頻率，同時濾除此範圍之外的頻率；e帶發射濾波器110用於通過約為81ghz-86ghz範圍內的頻率，同時濾除此範圍之外的頻率。
儘管濾波器108-114是涉及v頻帶和e頻帶頻率的，但是，在其他一些實施例中，濾波器108-114可以用於通過除v頻帶和e頻帶以外的頻帶內的頻率。
v帶發射濾波器108包括可連接到發射器20的第一埠118和連接到開關116的第一擲125的第二埠120。e帶發射濾波器110包括可連接到發射器20的第一埠122和連接到開關116的第二擲126的第二埠124。e帶接收濾波器112包括可連接到接收器30的第一埠128和連接到開關116的第二擲126的第二埠130。v帶接收濾波器114包括可連接到接收器30的第一埠132和連接到開關的第三擲127的第二埠134。
因此，當無線通信系統10，例如，圖1所示的無線通信系統10，包括tdd-fdd雙工器100時，發射器20通過v帶發射濾波器108連接到開關116的第一擲125，並通過e帶發射濾波器110連接到開關116的第二擲126；接收器30通過e帶發射濾波器112連接到開關116的第二擲126，並通過v帶發射濾波器114連接到開關116的第三擲127。開關的刀129可以通過埠106連接到天線40。
在如圖2所示的實施例中，布置並連接濾波器108-114以形成第一雙信器136、第二雙信器138和第三雙信器140，從而形成本發明實施例所提到的「交指型四工器」101。
v帶發射濾波器108和e帶發射濾波器110形成該第一雙信器136，從而第一雙信器136的公共埠就是tdd-fdd雙工器100的發射埠102。e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112形成該第二雙信器138，其包括連接到開關116的第二擲126的公共埠142。v帶接收濾波器114和e帶接收濾波器112形成該第三雙信器140，從而第三雙信器140的公共埠就是接收埠104。
在運行過程中，發射埠102與發射器20相連接，接收埠104與接收器30相連接，天線埠106與天線40相連接。如上所述，tdd-fdd雙工器100可以在tdd雙工模式下運行，提供tdd雙工功能，也可以在fdd雙工模式下運行，提供fdd雙工功能。該tdd-fdd雙工器利用開關116在tdd雙工模式和fdd雙工模式間進行重新配置。
在tdd模式下，開關116的刀129，在信號發送過程中被置於第一擲125的位置以與天線40連接，在信號接收過程中被置於第三擲127的位置以與天線40連接。例如，發射器20在v帶頻率範圍內發送信號，該信號通過v帶發射濾波器108，但基本上被e帶發射濾波器110濾除。發射信號通過被置於第一擲125位置的刀129經過開關116到達天線40。
在tdd模式下的信號接收過程中，開關116的刀129被置於第三擲127的位置以與天線40連接。例如，在v帶頻率範圍內所接收到的信號是通過天線40接收的，並通過被置於第三擲127的位置的刀129經過開關116到達v帶接收濾波器114的第二埠134。所接收到的v帶頻率信號通過該v帶接收濾波器114被傳送至接收器30。
在tdd雙工模式下，開關116的刀129在信號發送過程中，與第一擲125相連接，在信號接收過程中與第三擲127相連接。開關116可以由控制器來控制，例如，由控制器50控制，其與開關116、發射器20和接收器30相連接。第一擲125和第三擲127之間的切換定時可以由，例如，所使用的特定的tdd方案的性能來決定。該性能可以包括，例如，信號發送和信號接收之間的定時。所使用的tdd方案的性能可以基於，例如，通信標準來預先設定。例如，處理器50可以通知發射器20在v帶頻率範圍內的tdd模式下發送信號。進一步地，處理器50可以通知發射器20，開關116的刀129被被置於第一擲125的位置，且發射器20能夠將發送信號發送出去。
在fdd模式下，開關116的刀129被置於使得天線40和第二擲126相連接的位置。在fdd模式下，發送和接收同時發生，使用偏離於接收頻帶的發送頻帶。例如，發射器20在e帶頻率範圍內發送發射信號，該發射信號通過v帶發射濾波器108和e帶發射濾波器110。該發射信號通過用於在發射頻帶內通過信號的e帶發射濾波器110，但同時被v帶發射濾波器108濾除。該發射信號通過e帶濾波器110，通過被置於第二擲126的刀129穿過開關116，到達天線40。
在天線40處接收到的接收信號經過開關116到達e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112。該接收信號通過e帶接收濾波器112到達接收器30。該接收信號基本上被e帶發射濾波器110濾除，同時被阻止通過發射器20。雖然，e帶發射濾波器110通過的發射信號到達了e帶接收濾波器112的第二埠130，但e帶發射濾波器110和e帶接收濾波器112所通過的頻率的偏移阻止發射信號與通過e帶接收濾波器112傳送到接收器30的接收信號混合。
圖3示出了另一個實施例，其中發射器20包括v帶發射器250和獨立的e帶發射器252。在這種情況下，tdd-fdd多工器200包括具有與v帶發射器250相連接的第一埠218的v帶發射濾波器208和具有與獨立的e帶發射器252相連接的第一埠222的e帶發射濾波器210。
進一步地，在圖3所示的實施例中，接收器30可以包括e帶接收器254和獨立的v帶接收器256。e帶接收濾波器212通過第一埠228與e帶接收器254相連接，v帶接收濾波器214通過第一埠232與獨立的v帶接收器256相連接。
v帶發射濾波器208的第二埠220與開關216的第一擲225相連接。e帶發射濾波器210的第二埠221和e帶接收濾波器212的第二埠與開關216的第二擲226相連接。v帶接收濾波器214的第二埠234與開關216的第三擲227相連接。在運行過程中，，開關216的刀229被置於上述類似參考圖2的位置，這裡不再詳細描述。
現參考圖4，其中示出了在tdd-fdd多工器中實現tdd和fdd雙工功能的方法的流程圖。例如，該方法可以由處理器50通過執行軟體來實施。通過本發明，實施該方法的軟體編碼在本領域普通技術人員能力範圍之內。相比於上述所示和/或描述的內容，該方法可以包括額外的或更少的過程，並且可以按不同的順序來執行。用於實施該方法的計算機可讀編碼可以通過至少一個處理器50來執行，並可以被存儲於計算機可讀介質，例如，非暫時性計算機可讀介質中。
在402中，判斷該多工器是運行在tdd模式下還是在fdd模式下，若判斷出該多工器運行在tdd雙工模式下，則繼續執行404。在404中，判斷該多工器是正在發送信號還是正在接收信號，若判斷出該多工器正在發送信號，則繼續執行步驟406，並將天線連接到v帶發射濾波器。若在404中判斷出該多工器正在接收信號，則繼續執行408，並將天線連接到v帶接收濾波器。例如，在如圖2所示的tdd-fdd多工器中，開關116的刀129可以在信號發送過程中被置於第一擲125的位置，在信號接收過程中，被置於第三擲127的位置。
當天線在406中被連接到v帶發射濾波器，或在408中被連接到v帶接收濾波器後，返回402。
若在402中判斷出該多工器運行在fdd模式下，則繼續執行410。在410中，在圖2所示的tdd-fdd雙工器100中，例如，通過將開關116的刀129置於第二擲126的位置，將天線連接到e帶發射濾波器和e帶接收濾波器。如上所述，由於e帶發射濾波器和e帶接收濾波器的頻率偏移，e帶發射濾波器和e帶接收濾波器將發射信號和接收信號分離，使得發射頻率信號傳送至天線40，天線40的接收頻率信號傳送至接收器30。當天線在410中被連接到e帶發射濾波器後，返回402。
tdd-fdd多工器可以使用v帶頻率和e帶頻率。fdd和tdd雙工方案廣泛應用於毫米波頻段通信中，包括v帶(57-66ghz)、e帶(71-76ghz和81-86ghz)。
在現有技術中，收發器使用fdd雙工器或者tdd雙工器中的一個來運行，導致會產生一個fdd或tdd模式下運行的專用收發器。
本發明公開的可重配置tdd-fdd多工器，通過例如將開關置於三個位置中的任一位置，能夠在tdd模式和fdd模式運行中進行切換。本發明所述的tdd-fdd多工器和方法將tdd和fdd功能結合在一個緊湊型的簡單構架中。
在前面的描述中，為了方便說明，給出了許多細節以幫助深入理解實施例。然而，對於本領域技術人員顯而易見的是，這些具體細節是不需要的。在其他情況下，為了避免使理解模糊不清，以框圖形式示出了公知的電氣結構和電路。例如，對關於是否通過軟體程序、硬體電路、固件或它們的結合來實施本發明所述的實施例的具體細節不進行描述。
本發明的實施例可以表示為一種存儲在機器可讀介質(也稱為計算機可讀介質、處理器可讀介質或包括計算機可讀程序代碼的計算機可用介質)中的電腦程式產品。機器可讀介質可以是任何合適的有形的且非暫時性的介質，包括磁、光或者電存儲介質，包括硬碟、光碟只讀存儲器(cd-rom)、存儲器設備(易失的或非易失的)或類似存儲機制的存儲介質。機器可讀介質可以包括不同的指令集、代碼序列、配置信息或其他數據，當其被執行時，會使得處理器根據本發明一個實施例來執行方法中的步驟。本領域普通技術人員將會理解，實現本發明描述的實施例所需要的其他指令和操作也可以存儲在機器可讀介質上。存儲在機器可讀介質上的指令可以由處理器或其他合適的處理設備執行，並可以和電路連接以完成所描述的任務。
上述實施例僅旨在舉例。本領域技術人員可以對特定的實施例進行改動、修改和變形。權利要求的範圍不應限於本申請所述的具體實施例，而應以與說明書整體保持一致的方式進行理解。