专利名称：具有gps能力的块通信收发机的制作方法
技术领域：
本发明的背景1.本发明的领域本发明总的涉及使用射频(RF)发射机和接收机(收发机)的通信系统和过程，并在特别的实施例中涉及为使尺寸、重量、复杂度、功耗、以及成本等达到最小而共享功能块的、带有通信和全球定位系统(GPS)能力的多种服务系统和过程。
2.相关技术说明使各种电子装置，特别是个人通信装置，例如移动电话、个人寻呼机、无绳电话等的尺寸、重量、复杂度、功耗以及成本等达到最小变得越来越重要。使这些特点达到最小的一种方法是使电子装置中需要的元件和功能的数量达到最小，或者使用相同的元件执行多种功能。然而，象移动电话等个人通信装置通常需要具有用于执行特殊功能的多个电源效率低的元件的复杂电路。在现代移动通信中更是如此，因为在全世界范围内使用几种不同的通信标准，而从消费者和制造的观点上很希望移动电话具有在多种通信标准下工作的灵活性。
例如，GSM900(900全球移动系统)是目前欧州和亚州使用的工作在900MHz频带的数字蜂窝标准。DCS1800是目前在欧州和亚州使用的工作在1800MHz频带的基于GSM技术的另外一种数字蜂窝标准。美国使用PCS1900，它是与DCS1800类似的第三种数字蜂窝标准，但它工作在1900MHz频带。能够在所有这些标准下工作的多频带移动电话给消费者提供了广泛的适应性，并能够使制造商从共通的设计中获得高的成本效率。
然而，多频带移动电话给设计上带来了多种挑战。传统的单频带发射机一般需要两个独立的频率，一个用于调制的固定的中间频率(IF)和一个用于上变频的可调的RF。传统的单频带接收机一般也需要两个独立的频率，一个用于下变频的可调的RF和一个用于解调的固定的IF。因此，单频带移动电话需要四个之多的不同的频率源。多频带移动电话使问题复杂了，因为每个频带的调制、上变频、下变频以及解调过程都需要不同的频率。而且，每个频带使用的不同的频率可能需要不同的滤波器来完成每个频带的发射和接收功能。
移动电话的可移动性也给设计带来了与移动电话的基本功能无关的附加的挑战。在全国范围的用于报告紧急情况的911系统中，一般情况下从发出911呼叫的地方向911接线员提供电话的位置，来帮助应急人员响应求救信号。然而，因为移动电话是可移动的，当呼叫是从移动电话发出时，当前的用于跟踪911电话呼叫的方法不能提供其位置信息。这个问题不容忽视，因为研究表明所有911呼叫中的30％-40％是从移动电话发出的。为解决这个问题，联邦通信委员会(FCC)已下令，要求到2001年底之前，蜂窝服务提供者除了提供基本的蜂窝通信外，还必须提供将呼叫911的移动电话自动定位到大约20米以内的能力。这种位置识别能力在工业中以及在此被称作是E911支持。
即使在非紧急状态下，了解移动电话的位置也是消费者极为感兴趣的。在陌生的地方旅行的旅行者即可以使用他们的移动电话来辨别他们目前的位置，也可以接收关于如何前进才能到达他们所希望的目的地的指示。相反地，陌生地域的人们可以使用他们的移动电话辨别他们目前的位置并帮助其他人定位。能够提供定位信息的移动电话会使租用的汽车恰好装备有能够使用这样的定位信息的导航系统的商务旅行者受益。房地产代理商、货运局等可以使用定位信息找到房屋或业务的位置。
因此，FCC强加的对移动电话定位信息的要求和用户驱动的对移动电话定位信息的需求创造了带多种服务能力的移动电话的大市场，增加了生产尺寸最小、重量最轻、复杂度最低、功耗最小、以及成本最低的移动电话设计上的挑战性。
本发明的概述因此，本发明的实施例提供了用于带E911支持、当收发机进行911呼叫时自动提供收发机的位置的共享功能块通信收发机的系统和过程。
本发明的实施例还提供了用于具有完全的全球定位系统(GPS)解决方案、当操作员请求时提供收发机的位置的共享功能块通信收发机的系统和过程。
本发明的实施例还提供了用于共享频率源、放大器、和混频器，使尺寸、重量、复杂度、功耗、和成本达到最小的具有GPS能力的共享功能块通信收发机的系统和过程。
这些及其他的目的靠能够通过公共天线、以多种通信标准中的任何一种标准通信RF信号的通信系统实现。通信系统包括至少有一个RF信息信号输出装置的发射装置、至少有一个接收RF信息信号输入装置和GPS RF信息信号输入装置的接收装置。发射装置包括调制器，用于用发射基带信息信号调制发射IF来产生发射IF信息信号；上变频器，用于用发射RF对发射IF信息信号进行上变频来产生至少一个发射RF信息信号。接收装置包括接收下变频器，用于用接收RF对至少一个接收RF信息信号进行下变频，来产生接收IF信息信号；GPS下变频器，用于用接收RF对GPS RF信息信号进行下变频，来产生GPS IF信息信号；以及解调器，用于用接收IF对接收IF信息信号和GPS IF信息信号进行解调来产生GPS和接收基带信号。天线与用于发射和接收RF信息信号的至少一个发射RF信息信号输出装置、至少一个接收RF信息信号输入装置以及GPS RF信息信号输入装置耦合。
从下面结合附图和附加的权利要求对本发明的实施例所做的详细说明中，本发明的实施例的这些以及其他目的、特性和优点对本领域的技术人员将变得更加明显。
附图的简要说明
图1是本发明的实施例的系统环境方框图表示。
图2是图1中的系统的调制器的详细的方框图表示。
图3是本发明的实施例的、具有GPS能力的共享功能块的通信收发机的方框图表示。
图4是本发明的实施例的、与用于提供完整的GPS解决方案的完全的GPS处理器耦合的解调器的方框图表示。
图5是本发明的实施例的、包括用于提供E911支持的Coleman滤波器的解调器的方框图表示。
优选实施例的详细说明在下面的优选实施例的说明中，参考了已形成这里的一部分的附图，附图以可以实现本发明的特定的实施例的图解说明的方式表示。我们应该明白，也可以利用其他的实施例，并且在不脱离本发明的优选实施例的范围的情况下可以进行结构上的改变。
蜂窝通信系统在世界范围内使用几种不同的通信标准。具有在多种通信标准下工作的灵活性的多频带移动电话给用户提供了广泛的适应性，并且能够使生产商从公共设计的高成本效率中获利。
为实现高成本效率的设计，多频带移动电话必须在尺寸、重量、复杂度、以及功耗上达到最小。然而，移动电话的可移动性产生了与移动电话的基本功能无关的附加的要求，增加了设计的负担。因为移动电话是可移动的，FCC已下令，要求蜂窝服务提供者到2001年年底之前提供E911支持，E911支持是指自动定位呼叫911的移动电话的能力。即使在非紧急状态下，了解移动电话的位置通常有助于协助操作员导航。这些FCC强加的和消费者驱动的性能增加了生产尺寸、重量、复杂度、功耗以及成本最小化的移动电话设计上的挑战性。
在本发明的实施例中，使用全球定位系统(GPS)技术产生定位信息。GPS是使用卫星群确定由GPS卫星群发射的GPS信号的接收者的位置的系统。提供E911支持不需要完整的GPS能力。本发明的实施例的只带E911支持的移动电话仅使用完整的GPS解决方案的处理能力的一部分，在进行计算的基站向服务器发射信息。然而，本发明的实施例还包括包含基本的GPS引擎、在移动电话内执行大部分或全部RF和基带处理及采集的具有完整的GPS解决方案的移动电话。如果有完整的GPS能力，就可以在任意时间调用GPS来提供移动电话的经度和纬度坐标(或其他地理坐标信息)。
因此，本发明的实施例涉及具有GPS能力、在频带和服务之间共享频率源、放大器、及混频器的共享功能块的通信收发机。然而，应该注意的是，本发明的实施例的收发机不是蜂窝通信所特有的，它可以用在各种通信的电子设备上，包括无线发射系统及有线系统。因此，这里描述的本发明的实施例可能涉及多种形式的通信系统。然而，为简化本发明的公开，这里描述的本发明的优选实施例是关于个人无线通信系统的，包括但不仅限于数字移动电话、数字无绳电话、数字寻呼机、以及他们的组合等。这样的个人通信系统典型地包括一个或多个移动式的或者位于偏远处的接收机和/或发射机装置。
特别地，为了说明的方便，下面的讨论集中在GPS和一种蜂窝通信标准-码分多址(CDMA)。在CDMA-900中，对频带如下进行分配，移动用户装置通过824-849MHz的发射频带发射信号，而通过869-894MHz的接收频带接收信号。另外，当CDMA服务不可用时，这里讨论的CDMA-900能力能够工作在模拟的高级移动电话系统(AMPS)模式下。然而，以下对CDMA的引用也适用于CDMA-1900(工作在1900MHz频带的CDMA)或者其他任何一种通信标准，值得注意的是，其他通信标准，象GSM、EGSM、DCS和PCS等，但并不限于这些标准，也能以与这里就CDMA描述的方式相似的方式与GPS能力组合使用。
本发明的实施例的通信系统的一般化表示见图1，其中，收发机10包括发射装置12和接收装置14，通过通信信道42耦合通信。发射装置12包括耦合成接收来自信号源(图1中未示出)的发射基带信息信号18的调制器16。在一个代表性的实施例中，信号源可能包括，例如扩音器，用于将声波转换成电子信号并采样；模数转换器电子设备，用于采样并将电子信号转换成代表声波的数字信号。在其他的实施例中，信号源可能包括产生通过信道42通信的数字数据信号的任何合适的装置，例如，键盘、数字语音编码器、鼠标或其他用户输入设备，传感器、监视器或测试装置等，但不限于此。
调制器16提供发射IF信息信号32输出到发射机20。发射机20产生发射RF信息信号26，从天线22发射出去。接收装置14包括与天线22耦合来处理接收RF信息信号44的接收机24。接收机24向解调器28提供调制的接收IF信息信号34，解调器28对接收IF信息信号34进行解调并产生接收基带信息信号46。
来自解调器28的解调的接收基带信息信号46可能被提供到信号处理电子设备、声音处理电子设备或类似的设备，这要看发收机10的使用性质而定。发射和接收装置12和14包括更多的元件、电源等，用于实现在本领域中众所周知的信号的发射和接收，以及用于执行为使用收发机10的特性和应用所特有的其他功能。
在优选的收发机实施例中，例如移动电话实施例或无绳电话实施例中，将每个发射装置12和接收装置14配置成既起发射装置的作用又起接收装置的作用。在一个系统实施例中，发射装置12和接收装置14直接在其两者间发射和接收信号。在其他系统实施例中，发射装置12和接收装置14通过一个或多个另外的收发信台30(例如中继器、基站或小区台等)进行通信。
如图2中所示的调制器16，在数字移动电话或无绳电话系统实施例中，发射基带信息信号18以基带I和Q信道信号的形式向编码器36提供采样的语音(或声音)信号。在一个优选的移动电话实施例中，编码器36包括一个相移键控编码器，例如，带差分编码器的￡K4四相相移键控映射程序(￡K4DQPSK)，但不限于此，整形滤波器38包括用于使编码器的输出信号变平滑的脉冲整形滤波器。在1994年IEEE第五届国际座谈会会议论文集中，由Tetsu Sakata、KazuhikoSeki、Shuji Kubota和Shuzo Kato等人撰写的关于个人、室内及移动无线电通信的、题目为“用于个人通信终端的￡K4相移QPSK数字调制器LSIC”的文章(通过引用包含于此)说明了￡K4DQPSK和脉冲整形电子设备的例子。其他实施例可能使用其他的合适的编码方案，包括振幅键控和频移键控方案但不限于此。
编码器的I和Q输出经过整形滤波器38，然后进入频率转换和调制电子装置40，其输出包括发射IF信息信号32。然后将发射IF信息信号32送到图1中所示的发射机20，发射机20向天线22提供用于发射的发射RF信息信号26。
本发明的实施例的具有GPS能力的共享功能块的通信收发机48示于图3中。收发机48包括上面参考图2说明的调制器16。为了说明和讨论方便，图3中的具有GPS能力的通信收发机48可以在CDMA和GPS两种通信标准之间转换。
在CDMA发射路径上，频率转换和调制电子装置40接收整形滤波器38的I和Q输出，并且用I和Q输出调制发射IF LO 50来产生发射IF信息信号32。发射IF频率发生器52产生发射IF LO 50，它包括被发射IF回路电子设备56、相对于参考信号源58锁相了的发射IF频率源54。在本发明的优选实施例中，发射IF频率源54是一个压控振荡器(VCO)。然而，在本发明的另一个实施例中，发射IF频率源54可以是任何可调节的频率源。
然后，在发射机20内，发射IF可变增益放大器(VGA)60将发射IF信息信号32放大。CDMA通信标准要求天线的发射功率控制在23dB到-50dB之间，即73dB的动态范围要求。发射IF VGA 60通过根据从基站接收到的命令调节它的增益来提供这种功率控制。
然后，发射IF滤波器62对发射IF VGA 60的输出进行滤波，滤掉由发射IF VGA 60在接收频带产生的噪声，以便满足接收频带噪声最低限度的要求。发射IF滤波器62具有大约等于IF载波频率的中心频率和足以以最小失真通过调制的和放大的发射IF信息信号的带宽。在图3中的CDMA例子中，发射IF信息信号的调制带宽是1.25MHz，因此发射IF滤波器62的带宽必须最小是1.25MHz。在优选实施例中，发射IF滤波器62的带宽大约是5MHz。然后在发射上变频器混频器66中将经过调制、放大、和滤波的发射IF信息信号与发射RF LO 64进行混频。在优选实施例中，发射上变频器混频器66产生发射IF滤波器62的输出与发射RF LO 64之间的差分。在另一个(非CDMA的)实施例中，转换回路上变频器(图3中未示出)取代发射上变频器混频器66。
在本发明的实施例中，包含由发射RF回路电子装置72、相对于参考信号源58进行相位锁定了的发射RF频率源70的发射RF频率发生器68产生发射RF LO 64。在优选实施例中，发射RF频率源70包括一个VCO。然而，在另一个实施例中，发射RF频率源70可以是任意可调节的频率源。
第一发射RF滤波器74对发射上变频器混频器66的输出进行滤波，其通频带包含CDMA/模拟AMPS的824-849MHz的发射带宽，以便消除由发射上变频器混频器66产生的寄生频率。然后发射RF激励放大器76对第一发射RF滤波器74的输出进行放大，它取第一发射RF滤波器74的低电平输出，然后将它放大到大约0.10dBm的中电平。然后第二发射RF滤波器78对发射RF激励放大器76的输出进行滤波，其通频带包含CDMA/模拟AMPS的824-849MHz的发射频带，以便滤出由发射RF激励放大器76在CDMA/模拟AMPS接收频带中产生的噪声。然后发射RF功率放大器80将第二发射RF滤波器78的输出放大，以便以满足天线22的输出功率要求的电平产生发射RF信息信号26。然后，双工器82对发射RF信息信号26进行滤波，其发射通频带包含CDMA的824-849MHz的发射频带，以便滤出由发射RF功率放大器80产生的频带外噪声。然后双工器82的输出通过天线耦合电子装置86内的服务选择开关84，然后由天线22发送出去。
在CDMA/模拟AMPS接收通路中，来自天线22的信号进入天线耦合电子装置86，在这里他们通过服务选择开关84，并由双工器82进行滤波，双工器82的接收通频带包含CDMA/模拟AMPS的869-894MHz的接收带宽，以便只通过CDMA/模拟AMPS信号。本发明的优选实施例中的双工器82的输出是通过可变增益衰减器88的接收RF信息信号44。可变增益衰减器88有选择性地对接收到的信号进行衰减，以便满足CDMA通信标准蜂窝接收频带互调的要求。然而，在另一个实施例中，衰减控制可以通过选择性地旁通接收RF低噪声放大器(LNA)90来实现，或者可以使用可变增益接收RFLNA90替代可变增益衰减器88。
然后接收RF LNA 90对可变增益衰减器88的输出进行放大。在本发明的优选实施例中，接收RF LNA 90的噪声指数(NF)大约是1.5dB，增益大约是20dB。
然后，接收RF图象抑制滤波器92对接收RF LNA 90的输出进行滤波。接收RF图象抑制滤波器92是带宽包含CDMA/模拟AMPS的869-894MHz的接收频带、以便滤出由能够在接收下变频器混频器96中与接收RF LO 94进行混频以及在IF频带中产生多余信号的接收RF LNA 90产生的图象噪声的带通滤波器。在另一个实施例中，使用图象抑制混频器可省去RF图象抑制滤波器。
在本发明的实施例中，接收RF频率发生器130产生接收RF LO94，它包括由接收RF回路电子装置136、相对于参考信号源58进行相位锁定了的接收RF频率源134。在优选实施例中，接收RF频率源134是一个VCO。然而，在另一个实施例中，接收RF频率源134可以是任何可调节的频率源。
在本发明的优选实施例中，接收下变频器混频器96产生接收RF图象抑制滤波器92的输出与接收RF LO 94之间的差分，在这里叫做接收IF信息信号158。然后接收IF信息信号158通过带宽包含CDMA的1.25MHz的调制带宽的窄带CDMA接收IF滤波器98，或者是带宽包含AMPS的30kHz的调制带宽的窄带AMPS接收IF滤波器99。可根据是使用CDMA还是AMPS来切换选择滤波器。这些滤波器消除了由接收下变频器混频器96产生的寄生频率。然后将窄带CDMA接收IF滤波器98和窄带AMPS接收IF滤波器99的输出输入到公共IF VGA 100。在优选实施例中，公共IF VGA 100具有大约90dB的动态范围。公共IF VGA 100通过调节它的增益使接收通路中进入数字转换器118的电平保持相对稳定来提供自动的增益控制。公共IFVGA 100的输出是公共IF信息信号156。
在解调器28中，频率变换和解调电子装置114将公共IF信息信号156与接收IF LO 132进行混频并进行解调。在本发明的实施例中，接收IF LO 132由接收IF频率发生器122产生，它包括由接收IF回路电子装置128、相对于参考信号源58进行相位锁定的接收IF频率源124。在优选实施例中，接收IF频率源124是VCO。然而，在另一个实施例中，接收IF频率源124可以是任何可调节的频率源。
频率转换和解调电子装置114产生基带信息信号148，这里称为DC或者“接近DC”IF(例如大约1MHz的中心频率)。在CDMA模式中，这些基带信息信号148包括由CDMA基带滤波器116和模拟AMPS基带滤波器140进行滤波、以便消除由频率转换和解调电子装置114产生的寄生频率的接收基带信号。模拟AMPS基带滤波器140具有容纳模拟AMPS接收基带信号的调制带宽的大约30kHz的带宽，如果接收基带信号是DC，则可以是低通滤波器，或者，如果接收基带信号是接近DC的，则可以是带通滤波器。CDMA基带滤波器116具有容纳CDMA接收基带信号的调制带宽的、大约1.25MHz的带宽，如果接收基带信号是DC的，则可以是低通滤波器，如果接收基带信号是接近DC的，则可以是带通滤波器。然后，数字转换器118对经过滤波的和解调的接收基带信号进行处理，产生CDMA I和Q输出150以及模拟AMPS I和Q输出152。在优选实施例中，数字转换器118是模拟数字转换器(ADC)。
在GPS接收通路中，从天线22收集的GPS RF信息信号104通过服务选择开关84和预选器滤波器102，预选器滤波器102的通频带包含1575.42MHz±1MHz的GPS接收带宽，以便只通过GPS频率而除去频带外的频率。然后，经过滤波的GPS RF信息信号通过GPSRF LNA 106，用于将从天线22接收的GPS RF信息信号放大。在本发明的优选实施例中，GPS RF LNA 106的噪声指数(NE)大约是1.5dB，增益大约是20dB。
然后，GPS RF图象抑制滤波器108对接收GPS RF LNA 106的输出进行滤波。GPS RF图象抑制滤波器108是带宽大约为1575.42MHz±1MHz的带通滤波器，用来滤出由能够与接收RF LO 94进行混频并在IF频带中产生多余的信号的GPS RF LNA 106产生的图象噪声。在另一个实施例中，使用图象抑制混合器可省去RF图象抑制滤波器。
在本发明的实施例中，GPS下变频器混频器110产生GPS RF图象抑制滤波器108的输出与接收RF LO 94之间的差分，在这里叫做GSP IF信息信号160。因为CDMA和GPS的RF频率不同，GPS下变频器混频器110使用的接收RF LO 94不是由接收RF频率源134产生的，而是由与接收RF频率源134并列、由接收RF回路电子装置136相对于参考信号源58进行相位锁定了的GPS RF频率源138产生的。在优选实施例中，GPS RF频率源138是VCO。然而，在另一个实施例中，GPS RF频率源138可以是任何可调节的频率源。
然后，GPS IF信息信号160通过窄带GPS IF滤波器112，滤掉由GPS下变频器混频器110产生的寄生频率。窄带GPS IF滤波器112具有包含GPS调制带宽的、大约2MHz的带宽。然后公共IF VGA 100对窄带GPS IF滤波器112的输出进行放大。在另一个实施例中，如果窄带GPS IF滤波器112和窄带CDMA接收IF滤波器98组合在一个带宽包含GPS和CDMA两者的调制带宽的滤波器中，则可以进一步共享接收机前端的功能块。
如前所述，窄带CDMA接收IF滤波器98和窄带AMPS接收IF滤波器99的输出都由公共IF VGA 100进行放大，来产生公共IF信息信号156。因为在服务选择开关84的控制下、在任一时刻只有一个滤波器正在通过信号，所以可以实现这些滤波器的输出的直接耦合。然而，在本发明的另一个实施例中，如果使用能够包含CDMA和GPS两者的带宽的混频器和可转换的宽带LNA，则可以进一步共享接收机前端块。在该实施例中，并列的LNA、滤波器和混频器可以由一个可与GPS RF信息信号104或接收RF信息信号44切换耦合的单个的LNA、滤波器和混频器代替。
然后，在解调器28中，频率转换和解调电子装置114将公共IF信息信号156与接收IF LO 132进行混频并解调。因为CDMA/模拟AMPS与GPS的IF频率不同，所以用于GPS解调的接收IF LO 132不是由接收IF频率源124产生的，而是由与接收IF频率源124并列、由接收IF回路电子装置128相对于参考信号源58进行相位锁定的GPS IF频率源126产生的。在本发明的优选实施例中，GPS IF频率源126是VCO。然而，在另一个实施例中，GPS IF频率源126可以是任何可调节的频率源。
频率转换和解调电子装置114产生基带信息信号148。在GPS模式中，这些基带信息信号148包括经过GPS基带滤波器142滤波、以便除去由频率转换和解调电子装置114产生的寄生频率的GPS基带信息信号。GPS基带滤波器142具有包含GPS基带信号的调制带宽的大约2MHz的带宽，并且，如果接收基带信号是DC，它可以是低通滤波器，或者，如果接收基带信号是接近DC的，则它可以是带通滤波器。然后，数字转换器118对经过滤波和解调的信号进行处理，产生GPS I和Q输出154。
在图4所示的本发明的实施例中，通过将数字转换器118的GPSI和Q输出154耦合到完整的GPS处理器144来提供完整的GPS处理。在本发明的优选实施例中，完整GPS处理器144是ScorpioTM设备，Rockwell的部件号是11577，已通过引用包含于此。
在图5所示的本发明的另一个实施例中，通过在频率转换和解调电子装置114与GPS基带滤波器142之间耦合Coleman滤波器146来提供E911支持能力。Coleman滤波器146是完整GPS处理器144的子设备，包括对扩频频普GPS的I、Q输出进行解扩，以便以准备好由基带调制解调器(包括接收机、控制器、以及所有基带数字信号处理(DSP))进行基带处理的格式产生基带信号的匹配滤波器。因为Coleman滤波器146是完整GPS处理器144的子设备，所以具有完整GPS能力和E911支持的本发明的另一个实施例只需要完整GPS处理器144，不需要Coleman滤波器146。
参考图3，在本发明的实施例中，服务选择器电子装置120将具有GPS能力的通信收发机48配置成用于CDMA业务或GPS业务。在本发明的优选实施例中，服务选择器电子装置120是可由远程命令编程的处理器。在另一个实施例中，服务选择器电子装置120可以包括出厂编程的逻辑电路设备或用户配制的逻辑电路。当服务选择器电子装置120配置成用于CDMA业务时，服务选择开关84则配置成将双工器82耦合到天线22，接收RF频率发生器130配置成将接收RF频率源134耦合到接收下变频器混频器96，接收IF频率发生器122配置成将接收IF频率源124耦合到频率转换和解调电子装置114。当服务选择器电子装置120配置成用于GPS业务时，服务选择开关84配置成将预选器滤波器102耦合到天线22，接收RF频率发生器130配置成将GPS RF频率源138耦合到接收下变频器混频器96，接收IF频率发生器122配置成将GPS IF频率源126耦合到频率转换和解调电子装置114。
上述本发明的实施例使用单独的发射IF频率源54、接收IF频率源124、以及GPS IF频率源126、以及单独的发射IF回路电子装置56和接收IF回路电子装置128。然而，在本发明的另一个实施例中，接收IF频率源124和GPS IF频率源126可以包括公共的IF频率源，或者在其他的实施例中，发射IF频率源54、接收IF频率源124、以及GPS IF频率源126可以包括公共的IF频率源，发射IF回路电子装置56和接收IF回路电子装置128可以包括相同的电子装置。在这些实施例中，服务选择器电子装置120对公共回路电子装置进行配置，以便从公共频率源产生所需要的频率。
上述本发明的实施例使用单独的发射RF频率源70、接收RF频率源134、GPS RF频率源138、以及单独的发射RF回路电子装置72和接收RF回路电子装置136。然而，在本发明的另一个实施例中，接收RF频率源134和GPS RF频率源138可以包括公共的RF频率源，或者在其他实施例中，发射RF频率源70、接收RF频率源134、以及GPS RF频率源138可以包括公共的RF频率源，发射RF回路电子装置72和接收RF回路电子装置136可以包括相同的电子装置。在这些实施例中，服务选择器电子装置120对公共回路电子装置进行配置，以便从公共频率源中产生所需要的频率。
应该值得注意的是，虽然前面的讨论集中在多种服务的CDMA/模拟AMPS和GPS能力，但本发明的另一个实施例可以扩展到包括多频带、多服务的收发机。例如，可以使用具有GPS能力、又能工作在象CDMA和GSM等多种通信标准下的蜂窝通信。另一个实施例的多频带收发机在RF部使用并列功能块的组合，在IF部使用共享的功能块。
因此，根据前面的说明，本发明的优选实施例提供用于在发射机和接收机之间、以及在频带之间共享相同的频率源和滤波器、以便使尺寸、重量、复杂度、功耗以及成本等达到最小的多频带通信装置的系统和过程。
为了举例说明和表达的方便，前面给出了本发明的优选实施例的说明。我们的意图不是包含所有的形式，或者是将本发明严格地限定在所公开的形式上。我们的意图是本发明的范围不是由这里的详细描述限定的，而是由所附的权利要求限定的。
权利要求
1.一种通过公共天线、以多种通信标准中的任何一种标准通信第一信息信号的通信系统，该通信系统包括发射装置，它具有调制器，用于用发射基带信息信号来调制发射第二本地振荡器(LO)的频率，以产生发射第二信息信号；上变频器，用于用发射第一LO频率对发射第二信息信号进行上变频，来产生至少一个发射第一信息信号；至少一个发射第一信息信号输出装置，用于通信至少一个发射第一信息信号；接收装置，它具有至少一个接收第一信息信号输入装置，用于通信至少一个接收第一信息信号；全球定位系统(GPS)第一信息信号输入装置，用于通信GPS第一信息信号；至少一个接收下变频器，用于用接收第一LO频率对至少一个接收第一信息信号进行下变频，来产生接收第二信息信号；GPS下变频器，用于用接收第一LO频率对GPS第一信息信号进行下变频，来产生GPS第二信息信号；解调器，用于用接收第二LO频率对接收第二信息信号和GPS第二信息信号进行解调，来产生GPS和接收基带信号；以及天线，用于耦合到用于发射和接收第一信息信号的至少一个发射第一信息信号输出装置、至少一个接收第一信息信号输入装置、以及GPS第一信息信号输入装置。
2.如权利要求1所述的通信系统，进一步包括耦合成用于接收GPS基带信号的GPS处理器，GPS处理器具有用于执行GPS处理和采集的GPS引擎。
3.如权利要求1所述的通信系统，进一步包括耦合成用于接收GPS基带信号的Coleman滤波器，Coleman滤波器具有用于解扩GPS基带信号和提供E911支持的匹配滤波器。
4.如权利要求1所述的通信系统，其中多个通信标准中之一是码分多址(CDMA)。
5.如权利要求1所述的通信系统，接收装置进一步包括公共第二可变增益放大器，耦合成用于接收第二信息信号和GPS第二信息信号；公共第二可变增益放大器，用于将接收第二信息信号和GPS第二信息信号放大并发射到解调器，公共第二可变增益放大器具有大约90dB的动态范围。
6.如权利要求5所述的通信系统，接收装置进一步包括在天线与GPS下变频器之间耦合的、用于放大从天线接收的GPS第一信息信号的GPS第一低噪声放大器，GPS第一低噪声放大器具有大约1.5dB的噪声指数和大约20dB的增益。
7.如权利要求6所述的通信系统，接收装置进一步包括在天线与GPS第一低噪声放大器之间耦合的、用于对从天线接收的GPS第一信息信号进行滤波的预选器滤波器，预选器滤波器具有大约1574.42～1576.42MHz的通频带。
8.如权利要求6所述的通信系统，接收装置进一步包括在GPS第一低噪声放大器和GPS下变频器之间耦合的、用于对由GPS第一低噪声放大器产生的图象频率进行滤波的GPS第一图象抑制滤波器，GPS第一图象抑制滤波器具有大约1574.42～1576.42MHz的通频带。
9.如权利要求5所述的通信系统，接收装置还包括在GPS下变频器和公共第二可变增益放大器之间耦合的、用于对由GPS下变频器产生的寄生频率进行滤波的GPS窄带第二滤波器，GPS窄带第二滤波器具有大约2MHz的带宽。
10.如权利要求1所述的通信系统，进一步包括用于产生接收第一LO频率的公共第一频率源，其中，至少一个接收下变频器将至少一个接收第一信息信号与接收第一LO频率进行混频以产生接收第二信息信号，GPS下变频器将GPS第一信息信号与接收第一LO频率进行混频以产生GPS第二信息信号。
11.如权利要求1所述的通信系统，进一步包括用于产生接收第二LO频率的公共第二频率源，其中，解调器将接收第二信息信号与接收第二LO频率进行混频以产生接收基带信号，将GPS第二信息信号与接收第二LO频率进行混频以产生GPS基带信号。
12.如权利要求1所述的通信系统，进一步包括用于产生接收第一LO频率和发射第一LO频率的公共第一频率源，其中，至少一个接收下变频器将至少一个接收第一信息信号与接收第一LO频率进行混频以产生接收第二信息信号，GPS下变频器将GPS第一信息信号与接收第一LO频率进行混频以产生GPS第二信息信号，并且上变频器将发射第二信息信号与发射第一LO频率进行混频以产生至少一个发射第一信息信号。
13.如权利要求1所述的通信系统，还包括用于产生接收第二LO频率和发射第二LO频率的公共第二频率源，其中，解调器将接收第二信息信号与接收第二LO频率进行混频以产生接收基带信号，将GPS第二信息信号与接收第二LO频率进行混频以产生GPS基带信号，并且，调制器将发射基带信息信号与发射第二LO频率进行混频以产生发射第二信息信号。
14.一种用于通过公共天线、以多种通信标准中的任何一种标准来通信第一信息信号的方法，该方法包括用发射基带信息信号调制发射第二LO频率来产生发射第二信息信号，用发射第一LO频率对发射第二信息信号进行上变频来产生至少一个发射第一信息信号，然后通过天线发射该至少一个发射第一信息信号；从天线接收至少一个接收第一信息信号，用接收第一LO频率对至少一个接收第一信息信号进行下变频来产生接收第二信息信号，并且用接收第二LO频率解调接收第二信息信号来产生接收基带信息信号；以及从天线接收GPS第一信息信号，用接收第一LO频率对GPS第一信息信号进行下变频来产生GPS第二信息信号，用接收第二LO频率解调GPS第二信息信号来产生GPS基带信息信号。
15.如权利要求14所述的方法，还包括以下的步骤对接收基带信号进行滤波以便除去带外频率，并把接收基带信号数字化；以及对GPS基带信号进行滤波以便除去带外频率，并把GPS基带信号数字化。
16.如权利要求15所述的方法，其中，在对GPS基带信号进行滤波以便除去带外频率的步骤之前，该过程还包括用于对GPS基带信号进行解扩并提供E911支持的、对GPS基带信号进行Coleman滤波的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，其中，在对GPS基带信号进行数字化的步骤之后，该过程还包括在数字化的GPS基带信号上进行GPS处理和采集的步骤。
18.一种用于通过公共天线、以多种通信标准中的任何一种标准通信第一信息信号的通信系统，该通信系统包括用于用发射基带信息信号调制发射第二LO频率来产生发射第二信息信号、用发射第一LO频率对发射第二信息信号进行上变频来产生至少一个发射第一信息信号、以及通过天线发射至少一个发射第一信息信号的装置；用于从天线接收至少一个接收第一信息信号、用接收第一LO频率对至少一个接收第一信息信号进行下变频来产生接收第二信息信号、以及用接收第二LO频率对接收第二信息信号进行解调来产生接收基带信息信号的装置；以及用于从天线接收GPS第一信息信号、用接收第一LO频率对GPS第一信息信号进行下变频来产生GPS第二信息信号、以及用接收第二LO频率对GPS第二信息信号进行解调来产生GPS基带信息信号的装置。
19.如权利要求18所述的系统，还包括用于对接收基带信号进行滤波以便除去带外频率并将接收基带信号数字化的装置；以及用于对GPS基带信号进行滤波以便除去带外频率并将GPS基带信号数字化的装置。
20.如权利要求19所述的系统，还包括用于对GPS基带信号进行Coleman滤波以便对GPS基带信号进行解扩并提供E911支持的装置，用于对GPS基带信号进行Coleman滤波的装置，其耦合在用于用接收第二LO频率对GPS第二信息信号进行解调的装置和用于对GPS基带信号进行滤波的装置之间。
21.如权利要求19所述的系统，还包括用于对数字化的GPS基带信号进行GPS处理和采集的装置，该用于进行GPS处理和采集的装置耦合到用于将GPS基带信号数字化的装置。
22.一种用于通过公共天线接收第一信息信号的通信系统接收装置，包括用于接收所述的第一信息信号的第一信息信号输入设备，以及用于接收GPS第一信息信号的全球定位系统(GPS)信息信号输入设备；用于根据接收第一本地振荡器频率对所述的第一信息信号进行下变频来产生第二信息信号的下变频器；用于根据接收第一本地振荡器频率对GPS信息信号进行下变频来产生第二GPS信息信号的GPS下变频器，以及用于用接收第二本地振荡器频率解调第二信息信号和第二GPS信息信号来产生GPS和接收基带信号的解调器。
23.如权利要求1所述的通信系统接收装置，还包括用于接收GPS基带信号的GPS处理器，该GPS处理器包括用于进行GPS处理和采集的GPS引擎。
24.如权利要求1所述的通信系统接收装置，还包括耦合成用于接收GPS基带信号的Coleman滤波器，该Coleman滤波器具有用于解扩GPS基带信号并提供E911支持的匹配滤波器。
25.一种用于通过公共天线接收第一信息信号的过程，包括从公共天线接收第一信息信号；用接收第一本地振荡器频率对接收到的第一信息信号进行下变频来产生接收第二信息信号；用接收第二本地振荡器频率解调接收第二信息信号来产生接收基带信息信号；从天线接收GPS第一信息信号；用接收第一本地振荡器频率对GPS第一信息信号进行下变频来产生GPS第二信息信号；以及用接收第二本地振荡器频率解调GPS第二信息信号来产生GPS基带信息信号。
26.如权利要求25所述的过程，还包括以下步骤对接收基带信号进行滤波以便除去带外频率，将接收基带信号数字化；以及对GPS基带信号进行滤波以便除去带外频率，并将GPS基带信号数字化。
27.一种用于通过公共天线、以多个通信标准中的任何一种标准通信第一信息信号的通信系统，该通信系统包括用于从公共天线接收第一信息信号、用接收第一本地振荡器频率对接收第一信息信号进行下变频来产生第二信息信号、用接收第二本地振荡器频率解调第二信息信号来产生接收基带信息信号的装置；以及用于从天线接收第一GPS信息信号、用接收第一本地振荡器频率对第一GPS信息信号进行下变频来产生第二GPS信息信号、以及用接收第二本地振荡器频率解调第二GPS信息信号来产生GPS基带信息信号的装置。
28.如权利要求27所述的通信系统，还包括用于对接收基带信号进行滤波以便除去带外频率并将接收基带信号数字化的装置；以及用于对GPS基带信号进行滤波以便除去带外频率并将GPS基带信号数字化的装置。
29.一种通信系统发射装置，包括用于用基带信息信号调制第一本地振荡器频率来产生第一信息信号的调制器；用于用第二本地振荡器频率对第一信息信号进行上变频来产生第二信息信号的上变频器。
30.如权利要求29所述的通信系统发射装置，其中，所述的发射装置通过与全球定位系统接收装置共享的公共天线发射所述的第二信息信号。
31.如权利要求30所述的通信系统发射装置，其中，所述的第二信息信号包括CDMA格式的信息信号。
32.一种通信系统发射装置，包括用于用基带信息信号调制第一本地振荡器频率来产生第一信息信号的装置；用于用第二本地振荡器频率对第一信息信号进行上变频来产生第二信息信号的装置；以及用于输出所述的第二信息信号的装置。
33.如权利要求32所述的通信系统发射装置，其中，所述的第二信息信号符合CDMA标准。
34.如权利要求33所述的通信系统发射装置，其中，所述的用于输出的装置包括与全球定位系统共享的公共天线。
全文摘要
公开了一种能够通过公共天线、以多种通信标准中的任何一种标准通信RF信号的通信系统。该通信系统包括具有至少一个发射RF信息信号输出装置的发射装置以及具有至少一个接收RF信息信号输入装置和GPS RF信息信号输入装置的接收装置。发射装置包括调制器，用于用发射基带信息信号调制发射IF来产生发射IF信息信号；上变频器，用于用发射RF对发射IF信息信号进行上变频来产生至少一个发射RF信息信号。接收装置包括接收下变频器，用于用接收RF对至少一个接收RF信息信号进行下变频来产生接收IF信息信号；GPS下变频器，用于用接收RF对GPS RF信息信号进行下变频来产生GPS IF信息信号；解调器，用于解调接收IF来产生GPS和接收基带信号。将天线耦合到用于发射和接收RF信息信号的至少一个发射RF信息信号输出装置、至少一个接收RF信息信号输入装置和GPS RF信息信号输入装置。
文档编号H04B1/38GK1454432SQ00819924
公开日2003年11月5日 申请日期2000年8月2日 优先权日2000年8月2日
发明者莫希尔丁·F·阿卜杜勒加尼 申请人:科内森特系统公司