专利名称：具有共用低噪声放大器的蓝牙和wlan共存结构的制作方法
具有共用低噪声放大器的蓝牙和WLAN共存结构
背景技术：
近年来手持平台的数量的增长产生了在一个通信集成电路(IC)上集成多个无线 联网技术的需求。在这些技术中，两个最广泛使用的无线联网技术是无线局域网(WLAN) (也叫作Wi-Fi)和蓝牙。WLAN和蓝牙都占用一段2. 4GHz工业、科学以及医学(ISM)频带。蓝牙是可以用于无线个人区域网(“PANs”)的工业规范。当在低带宽情况下彼 此接近的两个或多个装置之间传递信息时，蓝牙可能特别有用。蓝牙可以用于在诸如移动 电话、膝上型计算机、个人计算机、手持式计算机、打印机、数码相机以及视频游戏控制台的 装置之间连接并交换信息。蓝牙的一般应用可以包括在移动电话和免提头戴式耳机(例 如，蓝牙耳塞式耳机)的无线控制和在移动电话和免提头戴式耳机(例如，蓝牙耳塞式耳 机)之间的通信、在用于某些应用的计算机之间的无线联网以及在计算机和输入与输出装 置(例如，鼠标、键盘及打印机)之间的无线通信。蓝牙使用跳频扩频(“rass”)且被允许 在ISM频带内的79个不同的1MHz宽的信道之间跳跃。WLAN指的是基于IEEE 802. 11标准的无线技术，其通常用于局域联网。WLAN的一 般应用包括消费者电子设备的互联网接入和网络连接。WLAN —般使用与蓝牙一样的射频， 但使用较高的功率操作，通常导致可以覆盖较大距离的较强连接。WLAN使用直接序列扩频 (DSSS)来代替HISS。它的载波不跳跃或改变频率，并且反而保持在一个22MHz宽的信道上。 在ISM频带中存在可用于11个重叠的WLAN信道的空间，但只有可用于3个非重叠的信道 的空间。这意味着不超过3个的不同的WLAN网络可彼此极接近得操作。因为WLAN和蓝牙无线技术都共用频谱且可以经常被设置成物理地极接近于彼 此，所以存在一些干扰将出现的可能。虽然WLAN和蓝牙技术可以在干扰期间继续起作用， 由于更多的包需要被再发送，增加的干扰水平可能导致数据率的减慢。在一些过分干扰的 情况下，通信可能完全停止。虽然WLAN和蓝牙都使用相同的无需许可的2. 4GHz ISM频带，但用于通过这两个 技术中的每一个通信的链路层协议是非常不同的。这引起设计能够运行用于WLAN和蓝牙 的链路层协议的集成电路(IC)和外部逻辑组件的难题。换句话说，为了使最终用户在同一 装置上同时使用WLAN和蓝牙，这两种技术需要在时间和频率上相互共存。除了其它技术以 外，寻找适当的时分双工(TDD)和RF隔离技术来解决该问题。
发明内容
一种射频(RF)前端配置成共用蓝牙信号和WLAN信号的发送和接收。在示例性实 施方式中，所述RF前端包括专用于所述WLAN信号的发送的耦合在天线和收发器之间的第 一路径；专用于所述蓝牙信号和所述WLAN信号的同时接收的耦合在所述天线和所述收发 器之间的第二路径；以及耦合在所述天线和所述收发器之间的第三路径。所述第三路径可 专用于当WLAN链路是活动的时仅仅所述蓝牙信号的发送；以及当所述WLAN链路是活动 的且在功率节省状态中时，以及当所述WLAN链路是非活动的时，所述蓝牙信号的发送和接 收。
在另一实施方式中，系统包括天线、收发器以及耦合在所述天线和所述收发器之 间的前端，所述前端配置成共用蓝牙信号和WLAN信号的发送和接收。开关被耦合在所述天 线和所述收发器之间，并且三个路径被耦合到开关专用于所述WLAN信号的发送的耦合在 所述开关和所述收发器之间的第一路径；专用于所述蓝牙信号和所述WLAN信号的同时接 收的耦合在所述开关和所述收发器之间的第二路径；以及耦合在所述开关和所述收发器之 间的第三路径。所述第三路径专用于当WLAN链路是活动的时，所述蓝牙信号的发送；当 所述WLAN链路是活动的但在功率节省状态中时，所述蓝牙信号的发送和接收；以及当所述 WLAN链路是非活动的时，所述蓝牙信号的发送和接收；其中所述开关控制所述第一、第二 以及第三路径的哪个连接到所述天线。
图1说明用于在电子装置中的蓝牙和WLAN的共存的系统结构的示例性实施方式。图2是说明根据一个实施方式的RF前端结构的方块图。
具体实施例方式本发明涉及WLAN和蓝牙的共存结构。下面的描述被提出以使本领域的普通技术 人员能够执行并使用本发明，并且在专利申请的上下文和它的要求中被提供。在此描述的 实施方式的各种修改以及一般的原则和特征可以被做出。因此，本发明并没有被规定为被 限制于所示的实施方式，而是符合与在此描述的原则和特征一致的最宽的范围。本发明主要在特定的实现中提供的特定的系统方面被描述。例如，描述用在无线 局域网(WLAN)上的系统。然而，该方法和系统可在其他实现中有效地操作。例如，本发明 可用的系统、装置及网络可以采用很多不同的形式，如和Wi-Max (全球微波互联接入)技术 一起使用。本发明还将在具有某些步骤的特定方法的上下文中被描述。然而，对于具有与 本发明不抵触的不同的和/或附加的步骤的其他方法，本方法和系统有效地操作。图1说明用于在电子装置中的蓝牙和WLAN的共存的系统结构的示例性实施方式。 系统10包括电子装置12、蓝牙同位体14以及WLAN接入点或同位体(WLANAP/同位体)16。 电子装置12可以是操作来利用蓝牙和WLAN发送和接收的任何装置。电子装置12通常可 以是任何便携式的、移动的或手持式的无线电子装置，其具有并置在同一装置上的蓝牙和 WLAN功能。这样的电子装置的例子包括蜂窝电话、电池供电的媒体播放机、便携式游戏控制 台、智能电话、个人数字助理(PDA)以及超低功率计算平台。电子装置12可包括天线18、射频(RF)前端20、蓝牙和WLAN片上系统22 (以下称 作SoC 22)以及主处理器24。电子装置12可以利用共用天线18以维持与蓝牙同位体14 的蓝牙链路28，并维持与WLAN AP/同位体16的WLAN链路30。在其他实施方式中，多于一 个的天线可以用于提供天线18的功能。RF前端20被耦合在天线18和SoC 22之间，并且 SoC 22被耦合到主处理器24。在一个实施方式中，RF前端20和SoC 22可为电子装置12提供集成的蓝牙基带 /RF 和 802. lla/b/g WLAN。SoC 22 的一个例子是可在市场上从 Marvell Semiconductor, Inc买到的802. 11 b/g 88W8688 WLAN/BT组合SoC。SoC 22充当WLAN和蓝牙的收发器。 SoC 22可以使用用于WLAN和蓝牙连接的统一主接口或独立主接口被连接到主处理器24。
SoC 22包括控制RF前端20的操作以允许蓝牙信号和WLAN信号的实质上同时的 发送和接收的发送/接收(T/R)控制逻辑26，如下面所描述的。T/R控制逻辑26可作为软 件、硬件或二者的组合被实现。图2是说明根据一个实施方式的RF前端结构的方块图，其中来自图1的相似的组 件具有相似的参考数字。虽然RF前端结构20被示出结合SoC 22收发器用在电子装置12 内，但是RF前端结构20还适用于具有其他类型的收发器和并置的WLAN和蓝牙装置的装置。在一个示例性实施方式中，RF前端结构20可包括开关200、RF路径202a、202b及 202c、带通滤波器(BPF)208。带通滤波器(BPF) 208可被耦合在共用天线18和开关200之 间，并且可起到过滤输入和输出信号到期望频率带宽的作用。路径202a、202b及202c可被耦合在SoC 22和开关200的三个发送和接收(TX/RX) 端口 204a、204b及204c之间。路径202a和端口 204a可专用于WLAN信号的发送(WLAN TX)。 路径202b和端口 204b可专用于蓝牙信号和WLAN信号的同时接收(BT-RX/WLAN RX)。并且 端口 204c被示出专用于仅仅蓝牙信号的发送，而对应的路径202c可专用于1)当WLAN链 路是活动的时仅仅蓝牙信号的发送(BT-TX)，以及2)当WLAN链路是活动的且在功率节省状 态中时，以及当WLAN链路是非活动的时，蓝牙信号的发送和接收(BT-RX)。开关200可控制三个路径202a、202b及202c的哪个连接到天线18。在一个实施 方式中，开关200可作为单刀三掷开关(SP3T)被实现。开关200的功能被来自SoC22的T/ R控制逻辑26的信号CI、C2及C3控制。例如，C1可促使开关200选择端口 204a，C2可促 使开关200选择端口 204b，并且C3可促使开关200选择端口 204c。在一个实施方式中，仅专用于WLAN发送的路径202a可包括放大WLAN发送的功率 放大器(PA)210。这使WLAN发射功率增加到期望的范围。在一个实施方式中，路径202b可包括放大器和分频器。在一个实施方式中，虽然 也可使用分布式放大器，但放大器包括低噪声放大器(LNA) 212，并且分频器214包括RF分 频器。在一个实施方式中，分频器214可包括RF分频器。分频器214允许路径202b从天 线18接收WLAN信号和BT信号，使SoC 22能够及时地同时接收WLAN信号和BT信号。因 为进入的WLAN和BT接收信号在BPF 208、开关200及分频器214处经受信号强度损失，由 所接收的蓝牙和WLAN信号共用的LNA 212放大这两个信号以补偿信号强度的损失。分频 器214将由LNA 212输出的放大的蓝牙和WLAN信号分离到WLAN接收路径216和蓝牙接收 路径218上。WLAN接收路径216耦合到SoC 22，而蓝牙接收路径218被作为路径202c的 蓝牙接收的一个输入。在一个实施方式中，LNA 212可放大所接收的蓝牙信号和WLAN信号 大约14dB，而分频器214可在WLAN接收路径216和蓝牙接收路径218上产生大约_3. 5dB 的损失。在一个实施方式中，LNA 212可具有两个输入控制，启动(EN)信号224和旁路信 号226，这两者都来源于T/R控制逻辑26。启动信号224可以启动和禁止LNA212，以便每 当路径202b未被选择时LNA 212可以被关闭以减少RF前端20的总电流消耗。当选择路 径202b但不需要增益时，旁路信号226可促使蓝牙信号和WLAN信号通过LNA 212传递而 没有放大。这是为了避免在SoC 22内的WLAN和蓝牙接收路径216和218的过饱和。路径202b和202c的蓝牙信号进一步使用例如是单刀双掷(SPDT)开关的开关220被复用。当RF前端20在路径202b上正接收蓝牙信号时，开关220选择蓝牙接收路径218， 并且当RF前端20正发送蓝牙信号时，选择路径202c。来自T/R控制逻辑26的信号D1 228 控制开关220的选择。信号D1 228可被来自SoC 22的两个单独的(或派生出来的)信号 代替，因为在开关220包括SPDT开关的实施方式中，需要两个分立的输入，在这种情况下， 到开关的其他输入在一些情况下可以是第一输入的逻辑非(NOT)开关220的输出可被耦合到平衡_不平衡转换器(balun) 222，平衡-不平衡转换 器222又耦合到SoC 22上。平衡-不平衡转换器将平衡线路(具有在相反方向上有相等 电流的两个导线，如双绞线电缆)连接到不平衡线路(仅具有一条导线和地，如同轴电缆)。 在一个实施方式中，平衡_不平衡转换器222可被用于提高进入SoC 22的蓝牙信号的质量。在一个实施方式中，路径202c提供三个互斥的功能。1)当与协同定位的WLANAP/ 同位体16 —起操作且采用活动的WLAN链路30时，路径206仅专用于蓝牙发送。2)当与协 同定位的WLAN AP/同位体16 —起操作且采用活动的WLAN链路30但在功率节省状态(例 如，睡眠状态)中时，路径202c专用于蓝牙发送和接收。3)当与协同定位的WLAN AP/同位 体16 —起操作且采用非活动的WLAN链路30 (例如，WLAN在装置12中被关闭(OFF))时， 路径202c用于蓝牙发送和接收。在开关200上切换端口 204a、204b及204c的逻辑在SoC 22的T/R控制逻辑26 内。该逻辑是可配置的，取决于蓝牙业务的类型、WLAN业务的类型以及两个并置的蓝牙同 位体14和WLAN AP/同位体16装置的每一个的单独状态。表1示出逻辑真值表，其可被用 于在不同的WLAN和BT状态期间实现控制信号CI、C2、C3及D1，其中X表示无关紧要。
WLAN TXWLAN TXWLANRXWLAN RXBT唤醒BT关闭BT唤醒BT关闭C11100C20011C30000D1XXXX结果路径202a路径202a路径202b路径202b表 1在表1中的列示出路径202a、202b及202c中的哪个用于WLAN发送(Tx)或接收 (Rx)，并且还同时用于在唤醒状态或关闭状态中的并置的蓝牙装置14。
权利要求
一种配置成共用蓝牙信号和WLAN信号的发送和接收的射频(RF)前端，所述RF前端包括第一路径，其耦合在天线和收发器之间，专用于所述WLAN信号的发送；第二路径，其耦合在所述天线和所述收发器之间，专用于所述蓝牙信号和所述WLAN信号的同时接收；以及第三路径，其耦合在所述天线和所述收发器之间，专用于当WLAN链路是活动的时，仅仅所述蓝牙信号的发送；以及当所述WLAN链路是活动的且在功率节省状态中时，以及当所述WLAN链路是非活动的时，所述蓝牙信号的发送和接收。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述RF前端还包括耦合在所述天线和所述第一路 径、第二路径以及第三路径之间的开关，以控制所述第一路径、第二路径以及第三路径的哪 个连接到所述天线。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第二路径还包括耦合在所述天线和分频器之间 的放大器，所述分频器具有耦合到所述收发器的WLAN接收输出路径和蓝牙接收输出路径， 其中所述放大器由从所述天线接收的所述蓝牙信号和所述WLAN信号共用以放大所述蓝牙 信号和所述WLAN信号来补偿信号强度的损失，并且输出放大的蓝牙信号和WLAN信号，以及 其中所述分频器将所述放大的蓝牙信号和WLAN信号分离到WLAN接收路径和蓝牙接收路径 上。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述放大器包括低噪声放大器。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述WLAN接收路径被耦合到所述收发器，并且所述 蓝牙接收路径被耦合到用于蓝牙接收的所述第三路径的输入。
6.如权利要求3所述的系统，其中所述放大器接收来源于所述收发器的启动信号，以 便每当所述第二路径未被选择时所述放大器能够被关闭以减少所述RF前端的电流消耗。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述放大器接收来源于所述收发器的旁路信号，其 中当选择所述第二路径但不需要增益时，所述旁路信号促使所述蓝牙信号和所述WLAN信 号通过所述放大器传递而没有放大。
8.如权利要求3所述的系统，其中所述第二路径和第三路径使用另一开关被复用，当 所述RF前端在所述第二路径上正接收所述蓝牙信号时，所述另一开关选择由所述分频器 输出的所述蓝牙接收路径，并且当所述RF前端正发送所述蓝牙信号时，选择所述第三路 径。
9.一种用于提供用于共用蓝牙信号和WLAN信号的发送和接收的射频(RF)前端的方 法，所述方法包括提供专用于所述WLAN信号的发送的耦合在天线和收发器之间的第一路径；提供专用于所述蓝牙信号和所述WLAN信号的同时接收的耦合在所述天线和所述收发 器之间的第二路径；以及提供耦合在所述天线和所述收发器之间的第三路径，所述第三路径专用于当WLAN链路是活动的时，仅仅所述蓝牙信号的发送；以及当所述WLAN链路是活动的但在功率节省状态中时，以及当所述WLAN链路是非活动的 时，所述蓝牙信号的发送和接收。
10.如权利要求9所述的方法，还包括提供耦合在所述天线和所述第一路径、第二路径 以及第三路径之间的开关，以控制所述第一路径、第二路径以及第三路径的哪个连接到所 述天线。
11.如权利要求10所述的方法，还包括提供带有耦合在所述开关和分频器之间的放大 器的所述第二路径，其中所述放大器由从所述天线接收的所述蓝牙信号和所述WLAN信号 共用以放大所述蓝牙信号和所述WLAN信号来补偿信号强度的损失，并且输出放大的蓝牙 信号和WLAN信号，以及其中所述分频器将所述放大的蓝牙信号和WLAN信号分离到WLAN接 收路径和蓝牙接收路径上。
12.如权利要求11所述的方法，还包括提供低噪声放大器作为所述放大器。
13.如权利要求11所述的方法，还包括将所述WLAN接收路径耦合到所述收发器，并且 将所述蓝牙接收路径耦合到用于蓝牙接收的所述第三路径的输入。
14.如权利要求11所述的方法，还包括将启动信号输入到所述放大器，以便每当所述 第二路径未被选择时所述放大器能够被关闭以减少电流消耗。
15.如权利要求11所述的方法，还包括将来源于所述收发器的旁路信号输入到所述放 大器，其中当选择所述第二路径但不需要增益时，所述旁路信号促使所述蓝牙信号和所述 WLAN信号通过所述放大器传递而没有放大。
16.如权利要求11所述的方法，还包括使用另一开关复用所述第二路径和第三路径， 当所述RF前端在所述第二路径上正接收所述蓝牙信号时，所述另一开关选择由所述分频 器输出的所述蓝牙接收路径，并且当所述RF前端正发送所述蓝牙信号时，选择所述第三路 径。
17.一种系统，包括 天线；收发器；耦合在所述天线和所述收发器之间的前端，所述前端配置成共用蓝牙信号和WLAN信 号的发送和接收，所述前端包括 耦合到所述天线的开关；专用于所述WLAN信号的发送的耦合在所述开关和所述收发器之间的第一路径； 专用于所述蓝牙信号和所述WLAN信号的同时接收的耦合在所述开关和所述收发器之 间的第二路径；以及耦合在所述开关和所述收发器之间的第三路径，所述第三路径专用于 当WLAN链路是活动的时，所述蓝牙信号的发送；当所述WLAN链路是活动的但在功率节省状态中时，所述蓝牙信号的发送和接收；以及当所述WLAN链路是非活动的时，所述蓝牙信号的发送和接收；其中所述开关控制所述第一路径、第二路径以及第三路径的哪个连接到所述天线。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述第二路径包括耦合在所述开关和分频器之 间的低噪声放大器，其中所述低噪声放大器由从所述天线接收的所述蓝牙信号和所述WLAN 信号共用，其中所述低噪声放大器放大所述蓝牙信号和所述WLAN信号以补偿信号强度的 损失，并且将放大的蓝牙信号和WLAN信号输出到所述分频器，以及其中所述分频器将所述 放大的蓝牙信号和WLAN信号分离到WLAN接收路径和蓝牙接收路径上。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述WLAN接收路径被耦合到所述收发器，并且所 述蓝牙接收路径被耦合到用于蓝牙接收的所述第三路径的输入。全文摘要
射频(RF)前端配置成共用蓝牙信号和WLAN信号的发送和接收。在示例性实施方式中，RF前端包括专用于WLAN信号的发送的耦合在天线和收发器之间的第一路径；专用于蓝牙信号和WLAN信号的同时接收的耦合在天线和收发器之间的第二路径；以及耦合在天线和收发器之间的第三路径。第三路径可专用于当WLAN链路是活动的时，仅仅蓝牙信号的发送；以及当WLAN链路是活动的但在功率节省状态中时，而且当WLAN链路是非活动的时，蓝牙信号的发送和接收。
文档编号H04B1/38GK101978610SQ200980109792
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年3月18日
发明者乔治·李, 尼恩·特兰, 格拉迪斯·月·岩·王, 特德·图库伯, 罗纳克·安简·赤奥克史, 肯·伊洋, 蒂莫西·李 申请人:马维尔国际贸易有限公司