天线分集接收机和跳频通信系统中操作其和发射机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及天线分集接收机以及跳频通信系统中操作天线分集接收机和发射机的方法。
【背景技术】
[0002]支持天线分集的跳频通信系统，例如蓝牙或IEEE 082.15.4e_2012兼容系统，通常使用天线选择方案，在该方案中，活动天线被选择用于每个新数据分组。更具体地说，可以在接收上述数据分组的前导的同时对来自多个天线的信号质量值采样。为此，多个天线中的每个可以操作以接收前导的至少一部分，并且对应的信号质量值可以被确定。然后具有最佳信号质量值的天线可以被选为用于接收剩余数据分组的活动天线，尤其用于接收数据分组的有效负载。这种方法要求前导足够长以允许在接收前导期间选择活动天线。如果前导太短就可能失败。
【发明内容】
[0003]正如所附权利要求中所描述的，本发明提供了一种接收机、一种跳频系统以及一种方法。
[0004]本发明的具体实施例在从属权利要求中被陈述。
[0005]根据下文中描述的实施例，本发明的这些或其它方面将会很明显并且被阐述。
【附图说明】
[0006]根据附图，仅仅通过举例的方式，本发明的进一步细节、方面和实施例将被描述。在附图中，相似的参考符号被用于表示相同或功能相似的元素。为了简便以及清晰，附图中的元素不一定按比例绘制。
[0007]图1示意性地显示了跳频通信系统的实施例的一个例子的方框图。
[0008]图2示意性地显示了天线分集接收机的一个例子的方框图。
[0009]图3示意性地显示了通告单元序列的一个例子的时序图。
[0010]图4示意性地显示了天线采样模式的实施例的一个例子的流程图。
[0011]图5示意性地显示了通告分组序列的一个例子的时序图。
[0012]图6示意性地显示了天线采样模式的实施例的一个例子的流程图。
[0013]图7示意性地显示了通告单元序列和对应的天线切换序列(toggling sequence)的一个例子的时序图。
[0014]图8示意性地显示了天线采样模式的实施例的一个例子的流程图。
[0015]图9示意性地显示了根据信道和天线测量的RSSI值的三维立体图。
【具体实施方式】
[0016]图1示意性地显示了跳频通信系统10，例如蓝牙或IEEE 082.15.4e_2012兼容系统的一个例子。该系统包括发射机12和接收机14。通信系统10可能包括另外的发射机和另外的接收机(未显示)。在操作中，发射机12发射射频(RF)信号16，此信号16被接收机14接收。接收机14转而可能发射射频信号18，此信号被发射机12接收。RF信号16和18可以是窄带信号，其频率是根据跳频方案而改变的。例如，RF信号16的载波频率可以周期性地从一个值改变到另一个不同的值。与其它电子设备(例如，在通信系统10之外的设备)干扰的风险因此可以被降低。
[0017]在跳频方案的一个例子中，发射机12以被调制在RF信号16的载波上的分组的形式发射信息。可以以规则或不规则间隔，即，随着每个新间隔的开始，而将RF信号16的载波频率设定为新值，g卩，设定为不同于当前频率值的频率值。例如，跳频方案可能具有固定的可以配置的信道集合。该信道集合可能包括两个或更多个信道，其中每个信道具有它自身不同的载波频率。因此，跳频可以相当于从信道集合的一个信道转换到另一个信道。
[0018]接收机14可以是天线分集接收机。天线分集接收机具有多个天线，即，两个或更多个天线，和用于选择天线之一作为活动天线的开关，以及仅仅有效利用活动天线作为接收天线的电路。也就是说，仅仅使用来自活动天线的输出，而忽略来自接收机的一个或多个其它天线的输出。根据特定的实现方案，用于选择活动天线的开关可以被布置在接收路径的多种位置。例如，开关可能具有直接连接到多个天线的多个输入和连接到例如下变频器，例如混合器的输出。在另一个例子中，接收机包括每个天线一个下变频器，并且开关位于多个下变频器的下游。
[0019]在跳频通信系统10的例子中，发射机12具有数据传输模式，在其中RF信号16在多个数据信道上执行跳频的同时传送数据分组的序列。数据分组也被称为数据单元、协议数据单元或有效负载数据单元。每个数据分组可能包括前导和有效负载。前导例如可以使得接收机14能够与发射机12同步，或者识别每个新接收数据分组的开始。有效负载可能包括实际数据，所述实际数据被发射到接收机14，并且其可以预期被进一步处理、存储、分析或以其它方式被使用。
[0020]图2显示了可以被用于跳频通信系统中的接收机14。如图2的例子中所示，接收机14可能包括天线集合20，22、天线开关24、收发信机单元26和控制单元28。虽然在下文中接收机14被描述为具有所有这些元件，很明显，接收机可以仅仅使用一部分元件来实现，例如不存在天线集合和/或天线开关24，但却可以连接到那里。如图所示，接收机14可能还包括给接收机14供电的电源管理单元30或其组件。
[0021]在操作中，收发信机单元26可以交替地作为接收机单元和发射机单元来操作。换句话说，收发信机单元26可能具有:第一操作模式，在该模式中，它经由开关24从天线20、22之一接收射频信号；以及第二操作模式，在该模式中，收发信机单元26经由开关24驱动天线20、22之一以发射射频信号，例如给发射机单元12。这两种操作模式分别被叫做接收模式和发射模式。
[0022]控制单元28，例如，微控制器或其它类型的微处理器，可以被布置成控制开关24，以便选择天线20和22之一作为活动天线。更具体地说，开关24可以被布置成将所选择的天线连接到收发信机单元26，以及将其它天线例如天线22从收发信机单元26断开。取决于对于每个信道的每个天线单独测量的信号质量值，活动天线可以被例如控制单元28选择。例如，对于特定信道当天线20产生了比天线22更好的信号质量时，控制单元28可能借助于开关24而选择天线20作为活动天线。在本例子的变型(未显示)中，天线集合包括多于两个天线。
[0023]向接收机单元14发射的发射机，例如，图1中显示的发射机12，可能具有通告模式和数据传输模式。在通告模式中，发射机可能发射通告信号，用于使其环境中的设备能够检测到它的存在，并且用于使它们能够根据通信协议，例如，蓝牙而与发射机单元建立通信链路。虽然通信链路可以是无线电链路，但是在发射机和接收机之间建立通信链路的过程也被称为将接收机连接到发射机。当发射机12在通告模式中时，接收机14可能因此例如通过根据通信协议交换信息而连接到发射机12。这种用于将接收机连接到发射机的信息交换被称为握手(handshake)。
[0024]当接收机14已经连接到发射机12时，发射机12可能从通告模式转换到其数据传输模式。在数据传输模式中，发射机12可能将数据信号发射到接收机单元14。数据信号可能包括有效负载数据。在两种模式中，即在通告模式中以及在数据传输模式中，发射机12可能执行跳频。也就是说，发射机12可能在特定时间改变其载波频率，例如，周期性地或在发射一定数目的比特之后。换句话说，发射机可以被布置成根据信道使用间隔的序列而从一个信道转换到另一个信道。信道使用间隔也被称为停顿时间或简称为间隔，它是发射机停留在特定信道上的时间段。信道使用间隔可能都具有相同的长度。根据该实施方案，这个长度可以是相应信道使用间隔的持续时间，或者是包含在信道使用间隔中的比特或分组的数目。在另一个实施方案中，一些间隔可以比其它的更长或更短。
[0025]由于对用于接收数据分组的天线的选择是基于在更早阶段期间，即在先于数据传输阶段的通告阶段期间所确定的信号质量值，因此可以消除与选择天线相关联的、基于相同数据分组的前导来测试可用天线的挑战，正如通过额外参考图3-图9将被更加详细地阐述的那样。
[0026]图3示意性地说明了通告阶段的第一个例子，在其中发射机12发射通告信号。在这个例子中，发射机12在编号为O至P-1的通告信道上相继地发射。P是用于跳频方案的这个例子中的通告信道的总数目。在通告间隔Adv。期间，发射机可能在通告信道O上发射。在下一个通告间隔Adv1期间，发射机12可能在通告信道I上发射，以此类推。在通告间隔Advp i之后可以跟随有通告间隔Adv p (未显示)，在此期间发射机12再次在通告信道O上发射。换句话说，被发射机12使用的通告信道的序列可以是周期性的。然而，也可能使用非周期性方案(未显示)。非周期性方案可能提供更高水平的数据安全