专利名称：用于无线通信的收发信机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线通信的收发信机。更具体地讲(但不是仅限于此)，本发明涉及这样一种收发信机，它具有两种工作方式，其中，在第一种工作方式中，由该收发信机接收的信号和发射的信号处于不同的频段，在第二种工作方式中，接收的和发射的信号处于相同的频段。
在大多数蜂窝式电信网络中，在与一个收发信基站相关的一个网孔中，移动站采用第一频段向收发信基站发射信号。收发信基站则采用第二个不同的频段，向与此收发信基站相关的网孔中的移动站发射信号。这就是公知的频分双工(FDD)通信方式，并且已经应用于模拟蜂窝式电信系统以及目前的诸如GSM之类的数字蜂窝式电信系统中。
参照
图10a，此图示出了在频分多址系统中FDD操作的原理。将第一频段F1用于从移动站向基站发射信号，将第二频段F2用于从基站向移动站发射信号。实际上，频段F1和F2又各自分为多个较小的频段f1和f2。因此，在一个特定的网孔中的一个移动站将被配置一个较小的频段f1，以便与该网孔相联系的基站通信，与此移动站处于该网孔中。同样，基站将被配置一个较小的频段f2，以便与移动站通信。
在诸如GSM系统之类的采用时分多址(TDMA)的系统中，将每一个较小的频段又分为多帧(frame)100，其中的一帧显示在图10d中。每帧100包括多个时隙102。基站将在连续的帧中被分配一个特定的时隙102，以便与一个较小的频段f2中的一个给定的移动站通信。同样，移动站将在连续的帧中被配置一个特定的时隙，以便与一个较小的频段f1中的基站通信。
还已提出了这样的技术，即，在某些系统中，收发信基站与移动站通信采用的频段也可以和移动站与基站通信采用的频段相同。这就是公知的时分双工(TDD)通信方式，并且被(例如)应用于DECT系统中。也可采用图10d中所示的帧和时隙结构。由此，在TDD方式中，每帧中的某些时隙将被分配用于由移动站向收发信基站发射信号。每帧中的其余时隙将被用于由收发信基站向移动站发射信号。
已经提出了具有两种工作方式的移动站，这种移动站例如可以采用GSM和DECT两种工作方式。
在前面所述的采用时分多址的系统中，一个移动站不能同时接收和发射信号。因此，没有必要考虑由移动站接收和发射的信号的隔离问题。
另一种无线通信接入方法是码分多址(CDMA)方法，这种方法也是对于从移动站向收发信基站发射的信号采用第一频段F1，而对于从收发信基站向移动站发射的信号采用第二频段F2。就象上述的FDMA/TDMA系统那样，如图10b所示，CDMA系统将第一和第二频段分成较小的频段。不过，不采用相同的帧和时隙结构。而是每个信号在一个较小的频段中被发射，并且同一较小频段中的多个信号通过施加至信号中的扩展码(spreading code)来区分。在CDMA方法中，移动站可以同时接收和发射信号。因此，采用CDMA方法的移动站具有一个连接至天线的双工滤波器(duplex filter)。此双工滤波器需要具有足够的隔离度(isolation)，以防止接收的信号和发射的信号相互干扰。
为了实现可以工作在FDD和TDD通信方式中并且可以在FDD工作方式中同时接收和发射信号的移动站，本发明人已经考虑了三种不同的收发信机。在这两种工作方式中，采用CDMA、TDMA或任何其它合适的方法。应当指出的是，图1-3中所示的这三种收发信机不能作为现有技术的组成部分。
这三种收发信机中的第一种显示在图1中，现在对其进行详细描述。一个天线2被设置用于接收信号并且还用于发射信号。天线2在频段F1中发射信号，并且在频段F2和F1中接收信号。天线2连接至一个开关4，此开关选择性地将一个双工滤波器6或者一个带通滤波器8连接至天线2。开关4的位置取决于工作方式，这将在后面进行详细讨论。双工滤波器6包括一个接收滤波器部分6a和一个发射滤波器部分6b，前者被调谐至频段F2，后者被调谐至频段F1。带通滤波器8被调谐至频段F1。一个开关10选择性地将滤波器8或者双工滤波器6的接收滤波器部分6a连接至一个低噪声放大器12。低噪声放大器12的输出连接至一个混频器14，此混频器将接收的信号与从一个高频合成器16输出的一个信号相混合。高频合成器16起到一个本机振荡器的作用。混频器14的输出为中频(IF)，此中频通常低于由天线2接收的信号的频率。此收发信机的其它部分是本领域的技术人员公知的，因此将不再说明。
按照相似的方式，要发射的信号以中频被输入至第二混频器18。第二混频器18还有一个输入来自于第二高频合成器20，此高频合成器也起到本机振荡器的作用。第二混频器18的输出表示要以射频(RF)发射的信号，并且处于频段F1中。此射频是信号在信道上向收发信基站发射的频率。第二混频器18的输出被输入至一个功率放大器22，此放大器对信号进行放大。功率放大器22的输出由双工滤波器6的发射部分6b接收，在此信号被滤波，以去除频段F1之外的不希望的信号分量和噪声。
图1中所示的收发信机具有两种工作方式。在FDD工作方式中，开关4将天线2连接至双工滤波器6的接收滤波器部分6a。天线2不连接到滤波器8。第二开关10将双工滤波器6的接收部分6a连接至低噪声放大器12。由此，由天线2接收的信号通过双工滤波器6的接收滤波器部分6a到达低噪声放大器12。从低噪声放大器12，所接收的信号被传送至混频器14。
在FDD方式中，要发射的信号从第二混频器18传送至功率放大器22。随后，要发射的信号由双工滤波器6的发射部分6b滤波并输出到天线2。在这种工作方式中，天线2可以同时接收和发射信号。
在TDD工作方式中，开关4和10处于图1中所示的位置。天线2连接至带通滤波器8，后者又通过开关10连接至低噪声放大器12。双工滤波器6不连接至天线2或低噪声放大器12。在TDD方式中，天线2不同时发射和接收信号。如果要发射一个信号，开关4的位置将需要改变。发射和接收的信号都将处于频段F1中。
这种收发信机具有以下缺点两个开关4和10都需要具有良好的隔离度。通常，这些开关所需的隔离度的总量级在50-60分贝之间。要求这种隔离度是为了防止在FDD工作方式中发射的信号部分地通过带通滤波器8馈入低噪声放大器12，即使在开关4将天线2连接至双工滤波器6时，也是需要的。如果要发射的信号到达低噪声放大器12，因为第一和第二开关4和10不具备足够的隔离度来防止这种情况发生，在要以频段F1发射的信号与应以频段F2接收的信号之间会产生干扰。如果到达低噪声放大器12的发射信号部分具有比应接收的信号高得多的功率电平，应接收的信号可能被阻碍。由应接收的信号所承载的信息可能因此丢失或出错。
这个问题是由这样的事实形成的发射的信号将具有比接收的信号大得多的强度。如果两个开关4和10具有足够的隔离度来防止发射的信号的反馈，这个问题可以避免。具有处理这个问题所需的隔离度的射频开关是昂贵的并且难以在实际中实现。
与图1中所示的收发信机相关的另一个问题是为防止要由天线2发射的信号的失真，第一开关4需要具有良好的线性。这进一步增加了与第一开关4相关的造价以及与这个开关的实现相关的困难。尤其是，实现具有良好的隔离度以及良好的线性的开关是困难的。
图2示出了第二种双工收发信机，它具有FDD工作方式和TDD工作方式。FDD工作方式可以采用CDMA，而TDD工作方式可以采用TDMA或CDMA/TDMA混合工作方式。与图1中相同的元件以相同的参考数字标识，并且将不再描述。图2和图1的结构之间的主要区别是双工滤波器6包括一个可调谐的接收滤波器部分6′a和发射滤波器部分6b。发射滤波器部分6b与图1的双工滤波器6的此部分相同。
在FDD工作方式中，接收滤波器部分6′a被调谐至频段F2。由此该收发信机能够以频段F2中的频率接收信号，并以频段F1中的频率发射信号。在TDD工作方式中，接收滤波器部分6′a被调谐至频段F1。因此，在TDD工作方式中，信号是以频段F1接收和发射的，虽然接收和发射不是同时的。不过，实现这样一种可调谐的双工滤波器同样是困难的，即，这种双工滤波器具有足够的隔离度，以防止在FDD方式中至少部分要发射的信号到达低噪声放大器12。例如，可能需要50-60分贝的隔离度。隔离度是标准双工滤波器的一个固有问题，但如果双工滤波器具有一个可调谐的滤波器部分，这个问题会变得更为恶化。
第三种收发信机显示于图3中。与图1中相同的元件以相同的参考数字表示，并且将不再对这些元件进行描述。天线2连接至一个双工滤波器6，此滤波器具有一个接收滤波器部分6a和一个发射滤波器部分6b，前者被调谐至频段F2，后者被调谐至频段F1。设置有一个开关23。在FDD工作方式中，开关23处于图3中所示的位置，并且将接收滤波器部分6a连接至低噪声放大器12。接收的信号通过接收滤波器部分6a，并经开关23传送至低噪声放大器12。要发射的信号从功率放大器22传送至双工滤波器6的发射滤波器部分6b。
在TDD工作方式中，开关23将双工滤波器6的发射滤波器部分6b连接至低噪声放大器12，以便接收的信号通过发射滤波器部分6b到达低噪声放大器12。这种结构的缺点是开关23要处理射频信号，并且要提供良好的隔离度，通常为50-60分贝。在FDD工作方式中，如果由开关23提供的隔离不足，要发射的信号与接收的信号之间可能产生干扰。这个问题与图1中所示的结构产生的问题相似。另外，开关23还需要有良好的线性，其原因与结合图1描述的情况相同。实现既具有所需的线性又具有所需的隔离度的开关是困难的和昂贵的。
在公知的CDMA和TDMA系统中，为提高性能，有时采用最大比值合并空间分集技术。采用这种技术的一种收发信机显示于图4中。这种收发信机仅仅是针对单一通信方式的系统(FDD或TDD)而被采用的，对于双工方式的移动站，尚未使用这种收发信机。与图1-3中所示的相同的元件以相同的参考数字表示。图4中所示的结构包括一个天线2，它连接至一个双工滤波器6，双工滤波器6具有一个调谐至频段F2的接收滤波器部分6a和一个调谐至频段F1的发射滤波器部分6b。双工滤波器6的接收滤波器部分6a的输出被输入至一个低噪声放大器12，后者的输出连接至第一混频器14。第一混频器14接收来自于一个高频合成器16的输入信号，于是，混频器14的输出是以中频表示的接收信号。
要发射的信号的路径由第二混频器18、功率放大器22和双工滤波器6的发射滤波器部分6b构成，混频器18也具有来自于第一高频合成器16的输入。
图4的收发信机包括第二天线30，它与第一天线2物理地(physically)隔离。第二天线30仅仅用于接收信号，并且连接至一个接收滤波器32，此滤波器被调谐至频段F2。滤波器32的输出连接至第二低噪声放大器34，后者的输出连接至第三混频器36。第三混频器36具有来自于第二高频合成器38的输入，于是，第三混频器36的输出是以中频表示的接收信号。
第二天线30用作一个分集接收机。例如，如果来自于一个基站的信号未能由天线2强接收，它可能由天线30强接收，反之亦然。这是因为由第一和第二天线接收的信号是沿不同的路径从基站至移动站。由天线2和30接收的信号可以采用最大比值合并技术相干(coherently)合并，这种技术能给出更好的性能，或者按另一种方式，选择最强的信号。信号的合并或最强信号的选择是由该收发信机的在图4中未示出的元件实现的。
本发明的实施例的目的是要提供一种收发信机，这种收发信机能够支持两种工作方式，并且至少能减少前面讨论的结构所存在的问题。这两种工作方式最好为TDD工作方式和FDD工作方式。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于无线通信的收发信机，它包括第一天线和与之耦合的第一滤波器装置，用于发射第一频段中的信号；第二天线和与之耦合的第二滤波器装置，根据该收发信机的工作方式接收第一频段中的信号或不同的第二频率的信号，由此，在该收发信机的第一种工作方式中，该收发信机通过第一天线发射第一频段中的信号，并且通过第二天线接收第二频段中的信号，而在第二工作方式中，该收发信机通过第二天线接收第一频段中的信号。
由于信号是由不同的天线接收和发射的，所需的隔离度降低了。这是因为天线之间将存在耦合损耗，这种损耗会降低所需的隔离度。这种耦合损耗产生的原因是第一和第二天线被彼此物理地隔开。
本发明的实施例可以与使用不同的频段的任何系统联用，用于上行线路和下行线路通信。
第一工作方式可以是FDD工作方式，而第二工作方式可以是TDD工作方式。
虽然所有信号可仅由第二天线接收，并且所有信号仅由第一天线发射，但最好是，在第一种工作方式中，第一天线和第一滤波器装置用于接收第二频段中的信号。在这种结构中信号最好仅通过第一天线发射。
最好是，处理装置处理在第一种工作方式中由所述第一天线和所述第二天线接收的信号，以提供空间分集，从而改善性能。信号可以相干合并，或者可以选择由第一和第二天线接收的信号中的较强信号。合并可以是相干合并诸如最大比值合并。由该收发信机接收的信号通常将通过多个不同的路径传输。这被称为多径效应。由于信号传输的路径导致信号衰减所引起的任何问题通过另外的路径传输到达另一天线的信号足够强可以减轻。因此，本发明的实施例能够既提供空间分集又提供，能够工作在FDD和TDD工作方式中的收发信机，但它不会产生前面讨论的结构的缺点。
第一滤波器装置最好包括一个双工滤波器，此双工滤波器具有调谐至第一频段的第一部分和调谐至第二频段的第二部分，由此在使用时要发射的信号由第一部分滤波，而接收的信号由所述第二部分滤波。
第二滤波器装置可包括调谐至第一频段的第一滤波器和调谐至第二频段的第二滤波器。最好设置开关装置，以用于在第一种工作方式中将第二天线耦合至第二滤波器，并且在第二种工作方式中将第二天线耦合至第一滤波器。由于第一和第二天线之间的耦合损耗，开关装置不需要提供与前面讨论的结构所需的相同的隔离度。因此，开关装置可以更容易地和更便宜地实现。
或者，第二滤波器装置可以包括一个可调谐滤波器，在第一种工作方式中此可调谐滤波器调谐至第二频段，而在第二种工作方式中将它调谐至第一频段。同样，由于天线之间的耦合损耗，降低了需要由此可调谐滤波器提供的隔离度。因此，这个可调谐滤波器可以比图2中所示的公知结构更容易地实现。
第一和第二滤波器装置的输出最好耦合至相应的放大器装置和混频器装置。在第一种工作方式中，该收发信机最好用于同时接收和发射信号。不过，在第二种工作方式中，该收发信机设置成不同时发射和接收信号。在第二种工作方式中，该收发信机最好设置成通过第一天线发射第一频段中的信号，该收发信机在第二种工作方式中不是同时发射和接收信号。
第一频段可以具有第一部分和第二部分，在第一种工作方式中，所述第一天线以第一频段的第一部分发射信号，在第二种工作方式中，所述第二天线以第一频段的第二部分接收信号。在第二种工作方式中，第一天线最好设置成以第一频段的第二部分发射信号。
该收发信机最好设置成以码分多址格式、时分多址格式或者任何其它的合适格式接收和发射信号。
因此，本发明的实施例可以与任何其它的扩展频谱或非扩展频谱接入技术联用。移动站最好包括前面描述的收发信机。
为了更好地理解本发明及其如何实施，下面将以举例方式参照附图进行描述，附图中图1显示出提出的第一种收发信机，该收发信机支持两种工作方式；图2显示出提出的第二种收发信机，该收发信机支持两种工作方式；图3显示出提出的第三种收发信机，该收发信机支持两种工作方式；图4显示出第四种收发信机，该收发信机仅支持单一工作方式并且采用最大比值合成空间分集技术；图5是本发明的第一实施例的示意图，此实施例支持两种工作方式；图6是本发明的第二实施例的示意图，此实施例支持两种工作方式；图7是本发明的第三实施例的示意图，此实施例支持两种工作方式；图8是本发明的第四实施例的示意图，此实施例支持两种工作方式并且采用直接转换；
图9是一种蜂窝式电信网络的部分示意图，其中可以采用本发明的实施例；图10a显示出用于F/TDMA系统的FDD工作方式的原理；图10b显示出为CDMA工作方式采用FDD工作方式的一个系统；图10c显示出采用FDD工作方式和TDD工作方式的一个系统；图10d显示出图10a的系统中使用的帧结构。
现在参照图5，此图显示出本发明的第一实施例。应当理解的是，与前面的各图中相同的元件仍由相同的参考数字表示。
图5中所示的结构具有两种工作方式。最佳方案是，FDD工作方式采用CDMA,TDD工作方式采用TDMA或TDMA/CDMA混合工作方式。在FDD工作方式中，第一天线2以频段F1发射信号。应当理解的是，信号将是在第一频段内的信道之一中发射的。要发射的信号以中频输入至第二混频器18。第二混频器18具有来自于第一高频合成器16的输入，高频合成器16按给定的频率产生一个信号。第二混频器18的输出是射频的发射信号。随后，此射频信号由功率放大器22放大。功率放大器22的输出通过双工滤波器6的发射滤波器部分6b传送。双工滤波器6的发射滤波器部分6b滤除包括接收频段F2中的频率在内的不希望的频率。
在FDD工作方式中，第一天线2接收一个信号，此信号的所需要的部分处于射频频段F2中。同样，信号将是在第二频段内的信道之一中被接收的。F1和F2限定了不同的、不重叠的频段。这两个频段可能是分离的。接收滤波器部分6a将滤除处于所要求的频段F2之外的任何信号，包括由天线以频段F1发射的信号。所接收的并经滤波的信号被输入至低噪声放大器12，后者对信号进行放大。放大的信号被输入至第一混频器14。通过第一混频器14，接收的信号与来自于第一合成器16的一个信号混合，从而提供一个输出信号，此信号是以中频表示的接收信号。
另外，在FDD工作方式中，第二天线30用于接收处于频率F2的信号。第一开关40处于这样的位置第二天线30连接至第一接收滤波器32。第一开关40在一侧连接至第二天线30，在另一侧连接至第一接收滤波器32或者第二接收滤波器44。第二接收滤波器44的用途将在后面讨论。第一接收滤波器32对接收的信号进行滤波，去除不处在频段F2中的任何分量。第一和第二接收滤波器32和44均是带通滤波器。
第二开关42将第一接收滤波器32的输出连接至第二低噪声放大器34。第二开关42在一侧连接至第一接收滤波器32或第二接收滤波器44，在另一侧连接至第二低噪声放大器34。第二低噪声放大器34的输出被输入至第三混频器36，第三混频器还接收来自于第二高频合成器38的输入信号。由此，第三混频器36使接收的信号从射频降频至中频，因此第三混频器36的输出是以中频表示的接收信号。这个中频可以与第一混频器14输出的信号或者输入第二混频器18的信号的中频相同，也可以不同。
因此，在FDD工作方式中，图5中所示的电路将采用空间分集技术。两个天线2和30通常隔开与终端的尺寸相应的距离。一般情况下，天线之间的间隔越大越有利。间隔可以(例如)等于1/2-1波长。同一信号将由这两个天线2和30接收。不过，由这两个天线接收的信号可能经过了不同的路径，并因此具有不同的强度和不同的多径效应。从这两个天线2和30接收的信号可以简单地采用最大比值合成方法相干合成，或者，采用由这两个天线2和30接收的两个信号中的较强的一个信号，而废弃较弱的一个信号。
FDD工作方式允许接收频段F2中的信号和发射频段F1中的信号。信号可以同时接收和发射。另外，要接收的信号可以由两个分开的天线接收，由此给出接收信号的空间分集。
在TDD工作方式中，第一开关40将处于图5中所示的位置，并且将第二天线30连接至第二接收滤波器44。第二接收滤波器44调谐至频段F1，这是在FDD工作方式中发射信号采用的频率。由第二天线30接收的信号通过第二接收滤波器44滤波，去除不处在频段F1中的任何分量。第二开关42处于图5中所示的位置，并且将第二接收滤波器44的输出连接至第二低噪声放大器34的输入。接收信号由此被放大。低噪声放大器34的输出连接至第三混频器36，正如FDD工作方式中那样。接收信号从射频降频至中频。
如果第二合成器38仅仅提供与FDD工作方式中相同的频率，那么在FDD和TDD工作方式中从第三混频器36输出的中频将是不同的。不过，由第二合成器38输出的频率是可以改变的，这样，在FDD和TDD工作方式中第三混频器36的输出可以是相同的。
在TDD工作方式中，信号将由第二天线30在频段F1中接收。由于连接至第一天线的双工滤波器6的接收滤波器部分6a被调谐至频段F2，所接收的具有频率F1的信号将被接收滤波器部分6a滤出并因此去除。在TDD工作方式中，要接收的信号仅仅通过第二天线30被成功地接收，第二接收滤波器44被调谐至频率F1。正如第一种工作方式中那样，在TDD工作方式中，要发射的任何信号均采用由第二混频器18、低噪声放大器22和双工滤波器6的发射滤波器部分6b限定的路径。在TDD工作方式中，信号发射和接收将不是同时的，但接收和发射的信号将处于同一频段F1中。
在TDD工作方式中，信号由第二天线30接收并由第一天线2发射。在FDD工作方式中，信号仅由第一天线2发射，而由第一和第二天线2和30两者接收。由于两个天线是分开的，这会导致两个天线之问的耦合损耗。通常，这种损耗将大于30dB。因此，在FDD工作方式中，要发射的信号的至少一部分将通过第二接收滤波器44的可能性降低了。在FDD工作方式中，第二接收滤波器44是旁路的。因此，在FDD工作方式中，为了避免要发射的信号妨碍接收的信号，第一和第二开关40和42所需的隔离度远低于图1-3中所示的结构。另外，由于第一和第二开关40和42用于该收发信机的仅接收信号的那一部分中，当如图1-3中所示的结构中那样发射信号通过这些开关时所要求的高线性度也是不需要的。由此，与图1-3中的结构所需的开关相比，第一和第二射频开关40和42需要较低的隔离度和线性度。这使得实现开关40和42要比实现图1-3的结构所需的开关更为便宜和容易。另外，在FDD工作方式中，采用这种结构还可以实现空间分集的有益性。
图5中描绘的实施例可以采用一种不对称工作方式，这种方式作为一种变换的工作方式，其中，需要从基站向移动站发射的信息量可以超过需要从移动站向基站发射的信息量。
在这种不对称方式中，为一个移动站和一个基站之间的通信配置了两个信道，一个信道处于第二频段F2，一个信道处于第一频段F1。由于上行线路和下行线路之间的不对称方式，基站将连续地在配置于第二频段F2中的信道中发射信号。移动站将通过第一天线2接收第二频段F2中的那些信号。在不对称方式中，第一频段F1中配置的信道用于TDD方式，以便移动站仅在部分时间例如1/8时间内通过第一天线2在这个信道中发射信号，而在其余时间例如剩余的7/8时间内，此信道用于由基站向移动站发射信号。在第一频段F1中由基站发射的信号是通过移动站的第二天线30接收的。由此，在不对称方式中，移动站在7/8时间内同时从基站接收两个信道(的信号)，一个信道处于第二频段F2中并且通过第一天线接收，另一信道处于第一频段F1中并且通过第二天线接收。在1/8时间内，移动站将通过第一天线接收频段F2中的信号，并且同时将通过第一天线发射第一频段F1中的信号。不对称方式有效地允许基站使用除了第二频段F2中的信道之外的第一频段F1中的可用信道。
在图5中描绘的实施例的一种改进方案中，在TDD工作方式中，第二天线30将接收第一频段F1中的信号，而第一天线2将同时接收第二频段F2中的信号。在与图5中描绘的实施例相同的或者其另一改进的方案中，信号可以同时在频段F1中发射和接收，尽管使用了频段F1中的不同的频段。例如，可以使用图10c中所示的均处于频段F1中的频段Fa和Fb，其中一个频段用于接收，一个频段用于发射。这是可能的，因为使用了两个不同的天线。应当理解的是，这些改进方案也可以应用于后面描述的其它实施例。
现在参照图6，此图显示出本发明的第二实施例。除了以下区别外图6中所示的结构与图5中所示的结构是相同的第一和第二开关40和42以及第一和第二接收滤波器32和34已由一个可调谐接收滤波器46替代，根据工作方式，这个可调谐接收滤波器可以被调谐至频段F1或F2。在FDD工作方式中，可调谐滤波器46将调谐至频段F2。由此，频段F2中的同一信号将通过能产生空间分集的第一和第二天线2和30接收。信号通过第一天线2发射并且处于频段F1中。
在TDD工作方式中，可调谐滤波器46将调谐至频率F1，这是在FDD工作方式中用于发射信号的频率。可调谐滤波器46具有一个控制输入，它根据工作方式控制滤波器46被调谐的频率。频段F1中的信号只能成功地通过第二天线30被接收，并且通过第一天线2在相同频段中但不同时地被发射。
图6中所示的可调谐滤波器46不会受到图2中所示的可调谐双工滤波器在FDD工作方式中产生的相同问题的影响。这是因为可调谐接收滤波器46与用于发射信号的输出路径的相关部分物理地分离。输出路径的相关部分是由双工滤波器的发射滤波器部分6b和第一天线2确定的。这是第一天线2和第二天线30分离的结果。因此，可调谐滤波器46和用于发射信号的输出路径的相关部分之间存在固有的隔离。在FDD工作方式中，由于要发射的信号干扰接收信号所带来的困难可以减小，或者甚至在不需要可调谐滤波器46具有很高隔离度的情况下就可消除这些困难。因此，可调谐滤波器46所需的隔离度远低于图2的双工滤波器所需的隔离度。因此实现图6的可调谐滤波器要比实现图2的滤波器容易得多且便宜得多。
第二实施例可以按照与相对于第一实施例描述的相同的方式改进。
现在将参照图7，此图显示出本发明的第三实施例。对与图5和6中所示的相同的那些元件将不再描述，并且将以相同的参考数字表示。在这个实施例中，第一频段F1分为两个部分，正如从图10c中所看到的。具体地讲，此频段的第一部分Fa用于在FDD方式中从移动站向基站发射信号。第一频段的第二部分Fb用于在TDD工作方式中由基站向移动站发射信号。另外，这个相同的频段Fb可用于在TDD工作方式中由移动站向基站发射信号。在FDD工作方式中，基站使用第二频段F2向移动站发射信号。
在这个实施例中，除了第二接收滤波器44′外，连接至第二天线30的元件与第一实施例中连接至第二天线30的元件基本上相同。在图7所示的实施例中，第一接收滤波器32′被调谐至频段F2，而第二接收滤波器44′被调谐至频段Fb。应当指出的是，在图7所示的实施例中连接至第二天线30的元件，其工作方式与图5所示的实施例中连接至第二天线30的元件相同。
连接至第一天线2的元件与第一实施例的区别在于设置了一个附加滤波器70，它带有两个附加的开关72和74。第一附加开关72将第一天线2连接至附加滤波器70或双工滤波器6。第二附加开关74将附加滤波器70或双工滤波器6的发射部分6b连接至功率放大器22。附加滤波器70是一个带通滤波器，它被调谐至频段Fb。双工滤波器6的发射部分6b被调谐至频段Fa。
在FDD工作方式中，第二天线30连接至第一接收滤波器32，以接收F2频段的信号。第一天线2也接收频段F2中的信号，这些信号被传送至双工滤波器6的接收部分6a。要发射的信号处于频段Fa中，并且从功率放大器22输出至双工滤波器6的发射部分6b，此部分被调谐至频段Fa。随后，这些信号由天线2发射。
在TDD工作方式中，第二天线30连接至第二接收滤波器44′，以接收频段Fb中的信号。第一天线2如此设置要发射的信号从功率放大器22输出至附加滤波器70，并且随后由第一天线2发射。
就象图6中所示的实施例那样，第一和第二接收滤波器32和44′可以由一个可调谐滤波器替代。
图7中所示的实施例的一个优点是，在FDD工作方式中，附加开关72和74需要比图1-3所示的结构中的开关低的隔离度。这是因为在TDD方式中使用了与FDD方式中不同的频段。在FDD方式中，滤波器70使通过这个旁路路径泄漏至天线的处于F2频段中的发射信号噪声衰减，这样任何反馈干扰均是可容许的。同时，附加开关72和74应当是线性的，这些开关的实现是不难的，因为这些开关需要提供的隔离远低于图1-3中所示的结构。
本发明的第四实施例显示在图8中。图8与图6中所示的实施例相似。不过，不是将接收信号转换为中频，而是接收信号被直接转换为基带频率。采用图6(以及图5和7)中所示的结构，必需将接收的信号降频至中频并且再从中频转换至基带频率。在图8所示的结构中，接收的信号在单一步骤中从射频降频至基带I和Q频率，并且发射信号在一个步骤中从基带I和Q频率转换为射频。换句话说，没有使用中频。
在无线通信中，通常以I和Q格式表示信号，这是数据流的一种正交(正弦和余弦)表示方式。这种正交(quadrature)表示方式是一个调制信号，它包括正弦和余弦部分，并且上行转换形成一个中频的或者射频的信号。因此，对于接收的信号，如果它从射频直接转换为基带I和Q频率，就必需同时再生正弦和余弦分量。为实现这个过程，第一混频器14′和第三混频器36′为正交混频器，并且各自包括两个混频器，一个用于I分量，一个用于Q分量。第一和第三混频器14′和36′各自具有两个输入40、41、48和49，它们分别来自于第一和第二合成器16′和38′。第一和第二合成器16′和38′的输出之一将相对于另一输出相位变化90°。因此，相应的第一和第三混频器14′和36′从相应的合成器16′和38′接收两个信号，这两个信号频率相同但相位相差90°。采用不同的合成器输入48、49、40、41，相应的混频器14′和36′产生独立的输出44、45、51、53。每个混频器14′和36′的两个输出之一44和53表示基带频率的接收信号的正弦分量，而每个混频器14′和36′的第二输出45和51表示基带频率的接收信号的余弦分量。接收信号的正弦和余弦分量随后将由一个解调器(未示出)解调。
相似地，对于发射信号，必需将处于基带频率的要发射的信号的正弦和余弦部分合成。因此，正弦和余弦(I和Q)分量各自通过独立的输入46和47被输入至第二混频器，第二混频器是一个正交混频器，它具有来自于第一合成器16′的两个输入42和43。来自于第一合成器16′的两个输入42和43彼此相位差90°。通过正弦和余弦分量合成为单一信号，混频器18′的输出提供了要发射的中频信号。此信号将处于频段F1中。
应当理解的是，图5、6和7中所示的实施例可以按相似的方式改进，以实现直接的下行转换，即，接收信号直接为基带频率，并且要发射的信号直接从基带频率转换为射频。
以下情况也是可能的接收信号的一个或两个直接转换为基带频率，而发射信号转换为中频。同样，发射信号可以从基带频率直接转换为射频，而接收信号的一个或两个下行转换为中频。
在本发明的实施例的一种改进方案中，TDD方式可以用于特殊(adhoc)网络方式，其中移动站直接相互通信而不通过基站。这种改进方案可以用于无线局域网(LAN)。或者，FDD也可以用于终端之间的直接通信而不使用任何基站。
在图5-8所示的实施例的一种改进方案中，第一天线仅用于发射频段F1中的信号。由此第一天线被设置成不接收任何信号。第二天线根据工作方式仅接收处于频段F1或频段F2的信号。这种改进避免了图1-3中所示的结构的困难。还可以省略双工滤波器和与双工滤波器的接收部分相关的元件。
为了应用于FDD和TDD两种方式的收发信机中，图5、6和8中所示的结构可以根据图10d所示的以及图7所示的实施例中采用的原理进行改进。
参照图9，它示出了可以采用本发明的实施例的典型蜂窝式通信网络的部分。一个移动站50或52用于和一个基站54进行通信，基站54起到一个网孔的作用，两个移动站50和52设置于其中。在一种改进方案中，单个移动站可以与多个基站通信。移动站可以采用FDD工作方式与一个基站通信，并且采用TDD工作方式与其它基站通信。在本发明的另一种改进方案中，通信可以(例如)直接发生在两个移动站之间而不通过收发信基站。应当理解的是，用于工作在TDD方式以及FDD方式的收发信基站可以不同于仅工作在FDD方式的收发信基站。
应当理解的是，FDD和TDD系统可以是不同的，并且采用例如不同的多址方法、不同的调制方法、不同的调制带宽等。
尽管已经通过采用TDMA和CDMA系统的通信方式描述了本发明的实施例，但本发明的实施例还可以适用于其它类型的扩展频谱通信和非扩展频谱通信方法。本发明的实施例尤其适用于FDD和TDD两种工作方式的设备，这些设备要求按至少一种工作方式同时接收和发射信号。在不同的工作方式中可以采用不同的接入方法。本发明的实施例还可包括在除移动站之外的设备中。例如可引入本发明的基站或固定站。
权利要求
1．一种用于无线通信的收发信机，包括第一天线和与之耦合的第一滤波器装置，用于发射第一频段中的信号；和第二天线和与之耦合的第二滤波器装置，用于根据该收发信机的工作方式接收第一频段中的信号或不同的第二频率的信号，其中，在该收发信机的第一种工作方式中，该收发信机通过第一天线发射第一频段中的信号，并且通过第二天线接收第二频段中的信号，而在第二工作方式中，该收发信机通过第二天线接收第一频段中的信号。
2．根据权利要求1的收发信机，其中，第一天线和第一滤波器装置接收第二频段中的信号。
3．根据权利要求2的收发信机，其中，处理装置处理在第一种工作方式中由所述第一天线和所述第二天线接收的信号，以提供空间分集。
4．根据权利要求2或3的收发信机，其中，所述第一滤波器装置包括一个双工滤波器，此双工滤波器具有调谐至第一频段的第一部分和调谐至第二频段的第二部分，由此在使用时要发射的信号由所述第一部分滤波，而接收的信号由所述第二部分滤波。
5．根据前述任一权利要求的收发信机，其中，所述第二滤波器装置包括调谐至所述第一频段的第一滤波器和调谐至所述第二频段的第二滤波器。
6．根据权利要求5的收发信机，其中，设置有开关装置，用于在第一种工作方式中将第二天线耦合至第二滤波器，并且在第二种工作方式中将第二天线耦合至第一滤波器。
7．根据权利要求1-4中任一权利要求的收发信机，其中，所述第二滤波器装置包括一个可调谐滤波器，在第一种工作方式中此可调谐滤波器调谐至第二频段，而在第二种工作方式中它调谐至第一频段。
8．根据前述任一权利要求的收发信机，其中，第一和第二滤波器装置的输出耦合至相应的放大器装置和混频器装置。
9．根据前述任一权利要求的收发信机，其中，在第一种工作方式中，该收发信机用于同时接收和发射信号。
10．根据权利要求1-9中任一权利要求的收发信机，其中，在第二种工作方式中，该收发信机用于通过第一天线发射第一频段中的信号，该收发信机在所述第二种工作方式中不同时发射和接收信号。
11．根据前述任一权利要求的收发信机，其中，所述第一频段具有第一部分和第二部分，在第一种工作方式中，所述第一天线发射第一频段的第一部分中的信号，在第二种工作方式中，所述第二天线接收第一频段的第二部分中的信号。
12．根据权利要求11的收发信机，其中，在第二种工作方式中，第一天线发射第一频段的第二部分中的信号。
13．根据前述任一权利要求的收发信机，其中，该收发信机以码分多址格式接收和发射信号。
14．一种移动站，包括根据前述任一权利要求的收发信机。
15．根据权利要求1的收发信机，其中，该收发信机仅通过第一天线发射信号并且仅通过第二天线接收信号。
16．根据权利要求15的收发信机，其中，要发射的信号处于第一频段中，要接收的信号处于第一频段中或者不同的第二频段中。
17．一种用于无线通信的收发信机，包括第一天线和与之耦合的第一滤波器装置，用于发射第一频段中的信号；和第二天线和与之耦合的第二滤波器装置，用于根据该收发信机的工作方式接收不同的第二频段或第三频段中的信号，由此，在该收发信机的第一种工作方式中，该收发信机通过第一天线发射第一频段中的信号，并且通过第二天线接收第二频段中的信号，而在第二工作方式中，该收发信机通过第二天线接收第三频段中的信号。
18．根据权利要求17的收发信机，其中，第三频段与第一频段相同或者包含在第一频段中。
19．根据权利要求17的收发信机，其中，第三频段不同于第一和第二频段。
20．根据权利要求17、18或19的收发信机，其中，在第二种工作方式中，该收发信机通过所述第一天线发射第三频段中的信号。
全文摘要
本发明提供了一种用于无线通信的收发信机，它包括第一天线和与之耦合的第一滤波器装置，用于发射第一频段中的信号；和第二天线和与之耦合的第二滤波器装置，用于根据该收发信机的工作方式接收第一频段中的信号或不同的第二频率的信号。在该收发信机的第一种工作方式中,该收发信机通过第一天线发射第一频段中的信号，并且通过第二天线接收第二频段中的信号，而在第二工作方式中，该收发信机通过第二天线接收第一频段中的信号。或者，第二天线和第二滤波器可以接收第三频段中的信号，并且在第二种工作方式中，该收发信机通过第二天线接收第三频段中的信号。
文档编号H04B7/02GK1237866SQ9910809
公开日1999年12月8日 申请日期1999年5月27日 优先权日1998年5月27日
发明者J·武奥里奥, H·利尔亚 申请人:诺基亚流动电话有限公司