支持IEEE802.11ac和IEEE802.11n标准的低功耗优化接收系统的制作方法
【专利摘要】一种无线通信【技术领域】的支持IEEE802.11ac和IEEE802.11n标准的低功耗优化接收系统，包括：依次连接的放大器、下变频器、两组并联的滤波器及其对应的模数转换器和带有接收信号带宽判断器的基带处理器，其中：下变频器与本地振荡器相连，接收信号带宽判断器的输出端与任一一组滤波器及其模数转换器相连。本实用新型使本振频率（flo）向主信道的相反方向偏移载频中心，通过只打开一路I\Q接收模块来监听信道上的信号传输和接收小于或等于信道带宽一半的传输信号，在最优情况下本实用新型比传统方法能节省一半的功耗。
【专利说明】支持IEEE802.11ac和IEEE802.11 η标准的低功耗优化接收
系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种无线通信【技术领域】的装置，具体是一种最高能够实现50%功耗降低，支持ΙΕΕΕ802.1lac和ΙΕΕΕ802.1ln标准的低功耗W1-Fi优化接收系统。
【背景技术】
[0002]W1-Fi技术经过十几年的发展，其应用已从个人电脑扩展到各种手持电子设备中:手机、平板电脑、数码相机、手持游戏机等。W1-Fi技术现已包括ΙΕΕΕ802.lla、llb、llg、IlpUln和Ilac等，其中IEEE802.1ln具有40MHz信道带宽，使用MIMO (多输入-多输出)技术，最大传输速率为600Mbps。随着对无线局域网数据传输速率的更高要求，能带来千兆级别传输速度的IEEE802.1lac标准应运而生。IEEE802.1lac支持20\40\80\160MHz带宽信号的传输，其最高传输速率能达到6.93Gbps。IEEE802.1lac和IEEE802.1ln传统接收机系统包括放大器、下变频、滤波器、模数转换、基带处理、MAC接收模块等，其结构如图1所
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[0003]由图1看出，接收机的处理分为1、Q两路同时进行。在芯片设计中，系统的功耗会影响产品的寿命和可靠性。对使用电池的手持设备来说，低功耗的系统会延长电池的使用时间，所以低功耗设计尤为重要。就图1而言，如果在特定时间段使1、Q两路只工作一路，把另一路的处理模块关闭，则 可降低系统功耗。
[0004]802.1lac 系统支持 20MHz、40MHz、80MHz、160MHz 和 80+80MHz 带宽模式，802.1ln系统支持20MHz和40MHz带宽模式，802.1la和802.1lg系统支持20MHz带宽模式。为保证兼容性，宽带宽模式接收机要能接收窄带宽的数据包。当传输信号小于或等于信道带宽的一半时，接收机只需要接收在主信道上传输信号。802.1ln和802.1lac的40MHz接收系统有3种接收信号的方式:40MHz带宽信号有I种接收方式；20MHz带宽信号有2种接收方式，因信道可分为I个主信道和I个次信道，其主信道可有2种选择。802.1lac的80MHz接收系统有7种接收信号的方式:80MHz带宽信号有I种接收方式；40MHz带宽信号有2种接收方式，因信道可分为I个主信道和I个次信道，其主信道可有2种选择；20MHz带宽信号有4种接收方式，因信道可分为I个主信道和3个次信道,其主信道可有4种选择。802.1lac的160MHz接收系统有15种接收信号的方式:160MHz带宽信号有I种接收方式；80MHz带宽信号有2种接收方式，因信道可分为I个主信道和I个次信道，其主信道可有2种选择；40MHz带宽信号有4种接收方式，因信道可分为I个主信道和3个次信道，其主信道可有4种选择；20MHz带宽信号有8种接收方式，因信道可分为I个主信道和7个次信道，其主信道可有8种选择。
实用新型内容
[0005]本实用新型提出一种支持IEEE802.1lac和IEEE802.1ln标准的优化接收系统，使本振频率(?\。)向主信道的相反方向偏移载频中心，通过只打开一路I\Q接收模块来监听信道上的信号传输和接收小于或等于信道带宽一半的传输信号，实现接收系统的功耗降低。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括:依次连接的放大器、下变频器、两组并联的滤波器及其对应的模数转换器(ADC)和带有接收信号带宽判断器的基带处理器，其中:下变频器与本地振荡器相连，接收信号带宽判断器的输出端与任一一组滤波器及其模数转换器相连。
[0007]所述的下变频器针对本振频率f\。与传输信号载频中心f。产生Δ f的频率偏移。
[0008]所述的两组并联是指:I路和Q路。
[0009]所述的接收信号带宽判断器根据对接收信号频谱能量密度的判断输出控制信号到下变频后的Q路或I路中任意一路的滤波器和模数转换器，控制滤波器和模数转换器下电或上电。
[0010]所述的接收信号带宽判断器包括:快速傅里叶转换单元和与之相连的频谱能量检测器，其中:频谱能量检测器与I路或Q路中的任一滤波器和模数转换器相连，以控制其下电或上电。
[0011]技术效果
[0012]本实用新型设置接收机的本振频率(?\。)在主信道的相反方向与载频中心的偏移量为Af ;只打开一路(I路或Q路)接收模块来监听信道上的传输信号，以降低接收机系统功耗；根据设置的本振频率偏移，可由一路(I路或Q路)接收信号判断出监听到的传输信号带宽以及是否在主信道上传输；据监听信号的判断结果，确定是否保持一路(I路或Q路)接收模块继续保持监听状态或对信号进行接收，以实现低功耗的接收机系统。同时本实用新型只控制一路滤波器和模数转换器的上电或下电，此路既可以是I路，也可以是Q路。因此在最优情况下本实用新型比传统方法能节省一半的功耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为传统接收机示意图。
[0014]图2为本实用新型结构示意图。
[0015]图3为实施例中低功耗实现流程示意图。
[0016]图4为实施例中传输信号带宽等于信道带宽的频谱示意图。
[0017]图5为实施例中传输信号带宽等于一半信道带宽的频谱示意图。
[0018]图6为实施例中传输信号带宽小于一半信道带宽的频谱示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]实施例1
[0021]如图2所示，本实施例包括:依次连接的放大器、下变频器、两组并联的滤波器及其对应的模数转换器 (ADC)和带有接收信号带宽判断器的基带处理器，其中:下变频器与本地振荡器相连，接收信号带宽判断器的输出端与任一一组滤波器及其模数转换器相连。
[0022]所述的下变频器针对本振频率f\。与传输信号载频中心f。产生Δ f的频率偏移。[0023]所述的两组并联是指:1路和Q路。
[0024]所述的接收信号带宽判断器根据对接收信号频谱能量密度的判断输出控制信号到下变频后的Q路或I路中任意一路的滤波器和模数转换器，控制滤波器和模数转换器下电或上电。
[0025]所述的接收信号带宽判断器包括:快速傅里叶转换单元和与之相连的频谱能量检测器，其中:频谱能量检测器与I路或Q路中的任一滤波器和模数转换器相连，以控制其下电或上电。
[0026]本实施例以IEEE802.1ln和IEEE802.1lac接收机40MHz接收机模式为例，低功耗实现流程见图3。其中Af=5MHz。以主信道在负频率段为例(主信道在正频率段的判断过程与主信道在负频率段相同)，图3中的带宽及信道判断和工作状态调整方法是在基带处理中对接收信号做FFT后得到的功率谱密度进行判断，具体过程如下:
[0027]I)当在[0，25]频域内，只有[0，5]MHz区间内没有能量，则在主信道上传输，如图5 (I)右图，fBff=20MHz，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0028]2)当在[0，25]频域内，只有[15，25]MHz区间内没有能量，则在次信道上传输，如图5 (2)右图，fBW=20MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0029]3)当[0，25]MHz频域内都有能量，如图4右图，fBW=40MHz，需打开另一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0030]实施例2`[0031]本实施例以IEEE802.1lac接收机80MHz接收机模式为例，低功耗实现流程见图3。其中fo^SOMHz，Af=5MHz。以主信道在负频率段为例(主信道在正频率段的判断过程与主信道在负频率段相同)，图3中的带宽及信道判断和工作状态调整方法是在基带处理中对接收信号做FFT后得到的功率谱密度进行判断，具体过程如下:
[0032]I)当在[0，45]MHz频域内，只有[0，25]MHz区间内没有能量，则在主信道(20MHz主信道2)上传输，如图6⑴右图，fBW=20MHz，i=2,继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0033]2)当在[0，45]MHz频域内，[O, 5]MHz和[25，45]MHz区间内都没有能量，则在主信道(20MHz主信道I)上传输，如图6 (2)右图，fBff=20MHz，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0034]3)当在[0，45]MHz频域内，只有[15，45]MHz区间内没有能量，则在次信道(20MHz次信道I)上传输，如图6(3)右图，fBW=20MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0035]4)当在[0，45]MHz频域内，[0，15]MHz和[35,45]MHz区间内都没有能量，则在次信道(20MHz次信道2)上传输，如图6(4)右图，fBff=20MHz, i=2，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0036]5)当在[0，45]MHz频域内，只有[0，5]MHz区间内没有能量，则在主信道上传输，如图5 (I)右图，fBW=40MHz，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0037]6)当在[0，45]MHz频域内，只有[35，45]MHz区间内没有能量，则在次信道上传输，如图5(2)右图，fBW=40MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。[0038]7)当[0，45]MHz区间内都有能量，如图4右图，fBW=80MHz，需打开另一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0039]实施例3
[0040]本实施例以IEEE802.1lac接收机160MHz接收机模式为例，低功耗实现流程见图3。其中fo^ieOMHz，Af=5MHz。以主信道在负频率段为例(主信道在正频率段的判断过程与主信道在负频率段相同)，图3中的带宽及信道和工作状态调整方法是在基带处理中对接收信号做FFT后得到的功率谱密度进行判断，具体过程如下:
[0041]I)当在[O，85]MHz 频域内，[O，(20* (1-1)+5)]MHz 和[(20*i+5)，85]MHz 区间内没有能量，则在主信道(20MHz主信道i)上传输，如图6(1)右图，fBff=20MHz, i取值为4、3、2、I，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0042]2)当在[0，85]MHz频域内，只有[15，85]MHz区间内没有能量，则在次信道(20MHz次信道I)上传输，如图6(3)右图，fBW=20MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0043]3)当在[0，85]MHz 频域内，[O, (20* (i_l) _5) ]MHz 和[(20*i_5)，85) ]MHz 区间内都没有能量，则在次信道(20MHz次信道i)上传输，如图6(4)右图，fBff=20MHz, i取值为2、
3、4，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0044]4)当在[0，85]MHz频域内，只有[0，45]MHz区间内没有能量，则在主信道(40MHz主信道2)上传输，如图6 (I) 右图，fBW=40MHz，i=2,继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0045]5)当在[0，85]MHz频域内，[0，5]MHz和[45，85]MHz区间内都没有能量，则在主信道(40MHz主信道I)上传输，如图6 (2)右图，fBff=40MHz，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0046]6)当在[0，85]MHz频域内，只有[35，85]MHz区间内没有能量，则在次信道(40MHz次信道I)上传输，如图6(3)右图，fBW=40MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0047]7)当在[0,85]MHz频域内，[O, 35]MHz和[75,85]MHz区间内都没有能量，则在次信道(40MHz次信道2)上传输，如图6(4)右图，fBff=40MHz, i=2，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0048]8)当在[0，85]MHz频域内，只有[0，5]MHz区间内没有能量，则在主信道上传输，如图5 (I)右图，fBW=80MHz，继续保持一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
[0049]9)当在[0，85]MHz频域内，只有[75，85]MHz区间内没有能量，则在次信道上传输，如图5(2)右图，fBW=80MHz，不必接收数据包，继续保持一路(I路或Q路)接收模块监听信道。
[0050]10)当[0,85]MHz区间内都有能量，则为160MHz带宽信号，如图4右图，fBW=160MHz，需打开另一路(I路或Q路)接收模块接收数据包。
【权利要求】
1.一种支持IEEE802.1lac和IEEE802.1ln标准的低功耗优化接收系统，其特征在于，包括:依次连接的放大器、下变频器、两组并联的滤波器及其对应的模数转换器和带有接收信号带宽判断器的基带处理器，其中:下变频器与本地振荡器相连，接收信号带宽判断器的输出端与任一一组滤波器及其模数转换器相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的两组并联是指:1路和Q路。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述的接收信号带宽判断器根据对接收信号频谱能量密度的判断输出控制信号到下变频后的Q路或I路中任意一路的滤波器和模数转换器，控制滤波器和模数转换器下电或上电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述的接收信号带宽判断器包括:快速傅里叶转换单元和与之相连的频谱能量检测器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的频谱能量检测器与I路或Q路中的任一滤波器和模数转换器相连，以控制其下电或上电。
【文档编号】H04B1/16GK203445865SQ201320548337
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】程方芳, 林豪, 符运生 申请人:乐鑫信息科技（上海）有限公司