专利名称：5-ghz wlan中的gsm谐波发射去敏的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用IEEE-802.11a模式的双模GSM WLAN手机， 更确切地涉及降低5-GHz频带上的相互干扰的便宜方法和装置。
背景技术：
多模便携式电子装置开始出现，它们从来没有被生产其构成部 分的标准机构所重视。这些结合是非常有用的，但是它们使用的无线 模式能造成相互干扰。例如，将全球定位系统(GPS)并入移动电话 中使得911紧急呼叫包含了用户的位置，以及GPS时钟能够提供非 常准确的时间和频率标准。网络电话(VoIP)可与无线局域网(WLAN) 结合来提供电话业务，移动通信全球系统(GSM)移动电话能够支 持笔记本计算机的广域无线网络访问。通过VoIP和WLAN连接，多模GSM移动电话目前能够动态地 支持电话连接，以省钱和/或改进连接质量。IEEE-802.11b/g类型 WLAN，s使用2.4GHz未注册的无线电频道，而IEEE-802.11a类型 WLAN's使用为它们保留的5-GHz频带中的23个正交频分复用 (OFDM)信号。蓝牙通信能干扰采用2.4GHz频带的802.11b/g WLAN's，以及某些GSM信道的三次谐波能干扰5-GHz IEEE-802.Ua WLAN信道中的特定的OFDM子载波频率。配置无线电频带之间的隔离和屏蔽是降低相互千扰的有效方 法。但是，天线定位和布局所提供的小的波形因数和有限的隔离效应 限制了这种隔离和屏蔽能到达的实际效果。对发射机输出的良好滤波 能起到一定的作用，但是这也增加了装置尺寸和成本。遗憾的是额外 的滤波能降低发射机效率和线性。通过增加发射机线性能降低交叉调 制分量，但是会牺牲效率。然而，电池供电的便携式装置在其用电期 间必须是非常高效的。在仅结合GSM移动电话和IEEE-802.11a WLAN的简单装置中， 至少两种这样的干扰是可能的。WLAN发射机能干扰GSM接收机， GSM发射机能干扰WLAN，s接收机。尤其地，GSM传输的三次谐波、 或杂波落入UNII频带，并且能破坏由WLAN接收到的OFDM子载 波中的单独子载波。当WLAN发射机正在工作时，其输出信号通过 提高宽带噪声基底能淹没GSM接收机并且降低其灵敏度。为了处理干扰，几个多模装置试图降低GSM和WLAN无线电 的输出功率水平。但是这些措施能增加成本和装置尺寸，并且降低范 围。增加的前端滤波在成本不变的情况下提高了选择性，而增加 WLAN和GSM天线之间的物理分离可降低耦合，并且使装置更大。一些常规的多模GSM/WLAN系统已经采用非同时工作。无论 何吋只要GSM无线电启动时，就关闭WLAN发射机，因此阻止了 任何对GSM的降级。无论何时当GSM传输干扰了 WLAN传输的接 收时，WLAN子系统不得不依赖WLAN接入点来自动地重新发送该 包。其结果是需要某种类型的通信管理，或多模解决方案内的调度。 该调度通常在应用软件或顶层基带协议栈内实现。该结果是功能化的 多模解决方案，但是任何时候只有一个模式是有效的。 一个芯片制造 者已经开发了多模知识产权(IP)，其实现了所需的调度'。GSM传 输和接收与配置WLAN的传输和接收是同步的。单个无线电链能用 于多模式解决方案。这提供了简单的结构，并且其降低了多模手机的 总时间内的平均功耗。为了避免降低GSM接收机的灵敏度，IP对GSM不需要无线电 信道时的WLAN发射进行调度。该调度算法将他们的接入点传输和 GSM无线电活动进行同步。这种技术仅仅大约消除了 WLAN和GSM 子系统之间的干扰。在多模实现中，成功WLAN事务的可能性与WLAN包的长度 成正比。当WLAN包的长度增加时，它们更可能与竞争的GSM脉 冲串重叠。WLAN包将被丢掉，这要求较晚些时间再重新发送该包。 由于WLAN接收机能在GSM闲置时间和接收脉冲期间工作，所以 WLAN下行链路倾向于更强的鲁棒性。在2004年2月，美国联邦通信委员会(FCC)发表了一份对未 注册的国家资讯基础建设(UNII)频带的调整和5-GHz信号使用的 修订版。该修订版增加了 ll个信道，这样总信道为23个。但是，为 了使用这ll个新信道，无线电频带必须并入两个新的特性。这些是 IEEE-802.11h标准的一部分，例如发射机功率控制(TPC)和动态频 率选择(DFS)。
IEEE-802.Ila表现更好，这是因为它在5-GHz频谱内运行，因 此不易受到干扰、等待时间和包掉落问题的影响，这些问题出现在由 IEEE-802.11b/g WLAN，s采用的拥挤的2.4-GHz中。
5-GHz频带包括UNII-1、 UNII-2和UNII-3频带，这三个频带均 具有4个信道。为了使信道之间不重叠，信道通过20MHz的RF频 谱带宽而彼此间隔20MHz。对于与发射功率、天线增益、天线形式 和用途相关的每个频带，存在不同的限制。UNII-1频带是为室内使 用而设计的，并且最初需要永久附着的天线。UNII-2频带是为室内/ 室外使用而设计的，并且允许外部天线。UNII-3频带是为室外桥式 产品而设计的，并且其也允许外部天线，该室外桥式产品可用于室内 /室外WLAN's。
5-GHz频带的几个部分能被雷达系统使用。DFS动态地指导发 射机听取并且切换到雷达信号无阻碍信道。在发射前，DFS倾听可 能在那个信道上的雷达信号。如果检测到雷达信号，则该信道将被空 出，并且被标记为不可使用。在操作前和操作期间，收发机将连续地 监视环境中是否存在雷达。这使WLAN's能避免在配置它们的场合 干扰当前的雷达用户。这种特性可以简化企业安装，这是因为装置本 身能自动地优化它们的信道复用模式。
TPC技术允许客户终端和接入点来交换有关相互信号电平的信 息。每个装置动态地调整其发射功率，以仅仅使用足够的能量来维持 在给定数据速率下的通信。因此，使邻近单元干扰最小，这允许更密 集地部署高性能的WLAN's。其次的优点是，客户终端装置能获得更 长的电池寿命，这是因为无线电使用较少的功率。发明内容简言之，本发明的通信系统实施例包括GSM子系统，其能够产 生三次谐波，该三次谐波的频率取决于正在使用的GSM信道。配置 的WLAN子系统采用了可被GSM信道中的特定信道的三次谐波干 扰的OFDM子载波。计算器提供一种计算，其将计算出哪个OFDM 子载波将受到所述多个GSM信道中的正在使用的特定信道的不利影 响。子载波削弱装置用于去除WLAN子系统中的FFT和子载波解调 映射级之间的OFDM子载波。要被去除的特定OFDM子载波是由计 算器识别的。本发明的一个优点是提供了实用和可靠的双模手机。 本发明的另一优点是提供了可以廉价实现的双模手机。 本发明的另一优点是提供了可用于配置的GSM和5-GHz WLAN装置的方法。
在考虑了本发明的特定实施例的以下具体描述之后，尤其当连 同附图时，本发明的上述目的和其它目的、特性和优点将变得明显。图！是本发明的双模收集系统实施例的功能框图； 图2是本发明的WLAN接收机的功能框图；以及 图3A-3C是为类似于图1和2所表示的IEEE-802,lla WLAN，s 所使用的5-GHzUNII频带而定义的子载波或信道的图表。
具体实施方式
图1图示了本发明的双模手机系统实施例，在此双模手机由通 用的标号100表示。双模手机100包括电话102、 GSM子系统104、 GSM信道信息链路106、 WLAN接收机(RX) 108和WLAN发射机 (TX) 110。 GSM子系统104通常在850、 900、 1800和/或1900-MHz 无线电频带的GSM链路112上传送蜂窝电话谈话。5-GHz频谱中的 杂波或三次谐波虚假地耦合回到WLAN RX 108中，并且能干扰 WLAN接收。GSM信道信息链路106提供数据，该数据允许WLANRX 108处理这种干扰。蜂窝无线电接入网络(RAN) 116支持GSM电话呼叫。当在范 围内时，将从未注册的移动接入网络(UMAN)120接收IEEE-802.11a 通信118。 UNII通信118例如通过美国联邦通信委员会(FCC)调节 而在5.15-5.35 GHz和5.470-5.825 GHz两个频带中工作。取决于用户 的相对定位和业务认购，核心移动网络122通过RAN 116或UMAN 120能够保持与双模手机100的电话通信。如今，市场上能买到各种能用于实现双模手机100的产品。飞 利浦电子销售用于移动手机制造商的未注册的移动接入(UMA)半 导体参考设计，以将UMA功能手机带给他们的客户。UMA参考设 计通过常规的蜂窝网络来提供GSM移动电话接入和GPRS移动业 务，以被自动地转变到VoIP/WLAN接入点。当客户电话检测到没有 中断的最快和成本效率最高的网络时，这增加了移动电话客户获得高 级电话业务的灵活性。如果电话不在WLAN范围，则其将无缝切换 回蜂窝网络。UMA技术可以通过使用未注册频谱的技术(包括蓝牙和 802.11)，提供访问例如GSM和GPRS移动业务。UMA技术允许用 户使用双模移动电话在蜂窝网络和公共/私有未注册无线网络之间实 现漫游和切换。飞利浦NexperiaTM蜂窝系统解决方案6120支持各种 多媒体应用，该方案包括GSM/GPRS/EDGE移动平台、RF基带无线 收发机、功率放大器、功率管理单元和电池充电器。Nexperia 6120 系统解决方案中的Kineto UMA客户软件使得移动电话能在移动网络 和WLAN，s之间无缝漫游。通过WLAN网络，飞利浦802.11g WLAN Sip比当前的802.11b允许移动电话用户至多快5倍地访问语音、数 据和多媒体业务，而不会损害移动电话的电池寿命。UMA规范是由阿尔卡特、AT&T无线通信、英国电信、Cingular 无线通信、爱立信、Kineto无线通信、摩托罗拉、诺基亚、北电网络、 02、 Research in Motion、 Rogers无线通信、西门子、索尼爱立信和 T-Mobile美国公司共同审!l定的。该规范可在www.umatechnology.org 上下载。UMA技术规范在第三代合作伙伴计划(3GPP)标准中被称为TS 43.318，其获得批准添加到3GPP Release 6版本中。
采用本发明的实施例，可以更新很多常规的装置以改进工作。 例如，Calypso无线通信公司销售了一款双模WiFi/GSM-GPRS VoIP 蜂窝电话(C1250i),其在IntePXA芯片组上运行。在美国专利6， 680， 923中描述了 Calypso无线ASNAP技术，该专利在此以引文形 式并入此文。ASNAP使得移动用户能在例如GSM或码分多址
(CDMA)的蜂窝网络和802.11类型的Wi-Fi无线局域网(WLAN) 之间进行无缝切换。Calypso C1250i双频WiFi-GSM-GPRS VoIP蜂窝 电话能够在启动宽带连接的至多为每秒11， 000Kbps (11-Mbps)的 宽带速度来访问Wi-Fi地带和Internet。
再次参见图1，在一种情况下，具有UMA功能的双模手机100 的移动客户在该手机被允许连接到的未注册的无线网络120的范围 内移动。连接后，手机100通过UMAN 120登陆UMA网络控制器
(UNC)。该手机能被认证并且被授权以通过未注册的无线网络120 来访问GSM语音和GPRS数据业务。如果被授权，则被存入核心网 络的客户的当前位置信息将被更新。因此，通过UMAN 120而不是 蜂窝RAN 116，所有的移动语音和数据通信被传输到手机。当UMA 功能用户手机IOO移动到特定的UMAN 120的范围之外时，UNC和 手机有助于漫游回到例如蜂窝RAN 116的注册的户外网络。优选地， 这种漫游过程对于用户是无缝的。当用户穿过进入未注册的无线网络 内时，如果用户正处于有效的GSM语音呼叫，或GPRS数据对话， 则语音呼叫或数据对话将自动地在接入网络之间切换。
对于上行链路方向和下行链路方向，GSM-900系统移动无线电 网络所规定的GSM无线电频率频谱采用带宽为200-KHz的124个频 道。移动站到BTS的上行链路采用890-MHz到915-MHz， BTS到移 动站的下行链路采用935-MHz到960-MHz。上行链路和下行链路信 道之间的双工间隔为45-MHz。所谓的E-GSM频带将50个频道和 R-GSM另外的20个频道增加到频谱。
在GSM-1800系统移动无线网络所规定的频率范围中，上行链 路和下行链路方向均可获得带宽为200-MHz的374个频道。上行链路采用1710-MHz和1785-MHz之间的频率，下行链路采用1805-MHz 和1880-MHz之间的频率。双工间隔为95-MHz。这些信道中的几个 信道的三次谐波落入为IEEE-802.11a WLAN工作而保留的UNII信 道。因此，链路106的工作是通知WLANRX 108哪个GSM信道正 在被使用。如果三次谐波的计算揭示了与WLAN OFDM子载波的潜 在干扰问题，则那个特定的子载波因此被削弱(删除)。对于WLAN RX 108内的接收机工作正常的纠错和检测机制会自动地恢复由被削 弱的子载波所携带的丢失的数据位。GSM系统采用与频分多址(FDMA)结合的时分多址(TDMA) 技术。每个无线电信道被分为8个时隙，每个用户被分配一个特定的 频率和时隙的组合。因此，在任何特定的会话期间，只有单个移动用 户使用了给定的频率/时隙的组合。频分双工(FDD)提供两个对称 的频带， 一个用于上行链路信道，另一个用于下行链路信道。OFDM将高数据速率的数据流分成多个在许多子载波上同时传 输的较低速率的流。由于较低速率的并行子载波，码元的延续时间增 加，因此减小了由多径时延展宽所引起的相对时间偏差量。因为 OFDM允许连续OFDM码元之间的足够的保护间隔，所以码元间干 扰(ISI)几乎被完全消除了。图2示出了本发明的WLAN RX实施例，在此，WLAN RX由 通用标号200来表示。WLANRX 200是熟悉的IEEE-802.1 la OFDM 接收机，可用于双模手机IOO。然而，相对于常规的WLAN接收机， 存在几处改进。在产生强烈三次谐波的配置的GSM装置的情况下， 可将这些改进更新到常规的接收机，以改进它们的性能。WLAN RX 200包括接收天线202，其将5-GHz信号馈送到低噪 声放大器(LNA) 204。混频器206和本机振荡器208将RF向下变 频，然后将结果用于自动增益控制(AGC)放大器210。同相和正交 相位(I&Q)在由本机振荡器214驱动的IQ-分离器212中分离。模 数转换器(ADC)为数字处理进行转换。功率检测器218和AGC 220 计算功率并且设置输入增益。粗调频率合成器222、码元定时合成器 224和微调频率合成器226通过低通滤波器(LPF) 228提供了自动频率控制(AFC)反馈。AFC 230控制直接数字频率合成器(DDFS) 232。模块234去除保护间隔(GI)。
来自FFT模块236的输出是一个复数序列，每个复数描述了在 一个OFDM子载波上所接收到的信号。这些复数对应于选自当前星 座点的值，其被用于在调制器中对每个载波进行调制。然而，由于 RF信号己经通过的信道和任何在FFT定时窗的微小偏差的合成影 响，所以接收到的每个载波的振幅和相位是未知的。
导频提取模块238和信道补偿模块240的作用是纠正这些影响， 以便在其输出端的复数(如果被描绘在Argand图上)对应于除了任 何重叠的噪声或干扰之外的发射星座点。发射的DVB-T信号包含离 散导频，其被规律地分布在数据单元中。这些被发射的信号值为已知 的。虚数部分总是为0，而实数部分具有固定的幅度。然而，实数部 分的符号是由载波号确定的。每个接收到的离散导频单元与已知的发 射值进行比较，来为此刻对应的载波获得信道响应快照。必须被纠正 的数据单元处于在频率和时间轴上的离散导频之间。通过采用运用到 离散导频的测量值上的适当形式的内插，这可适当地纠正每个数据单 元。除了获得信道响应的"中间"值之外，内插器还稍微地降低离散导 频测量上的热噪声影响。噪声的降低和离散导频是用大约大于数据单 元2.5dB的功率来传输的事实保持了由于可接受的范围内的离散导 频噪声所导致的性能的必然损失。
GSM信道信息242为计算杂波模块244提供了先验数据，在该 计算杂波模块上，配置的GSM子系统正在使用GSM信道。这个GSM 信道的三次谐波可与特定的OFDM子载波一致。如果这样的话，信 号被发送到削弱子载波模块248。删除各个FFT输出，以便其不能破 坏接收到的WLAN数据的整体解调。
如果由于任何原因不能获得GSM信道信息242，则从FFT 236， 将GSM信道干扰预测提供到码元信息246中。计算杂波模块244计 算出在这种情况下应该删除哪个OFDM子载波。
WLAN RX的剩余数据解调和恢复是常规的方法，并且其包括前 向纠错子系统以正确地重建原始发送的数据。均衡器250对所有的子载波数据进行归一化处理，然后将结果用于子载波映射器252。数据解交错器254对来自许多并行数据流的串行数据流进行恢复，Viterbi 解码器256去除噪声误差，以及数据解扰器258完成解调。采用多个子载波还使OFDM系统在衰落存在时更具鲁棒性。因 为衰落通常降低接收到的特定频率下信号的强度，所以该问题在任何 给定的时间只影响几个子载波。纠错编码提供了冗余信息，该冗余信 息使OFDM接收机能恢复在这几个错误的子载波中所丢失的信息。采用适合应用的任何技术，能单独调制OFDM系统中的每个子 载波。在802.1 la中，这些选择包括BPSK、 QPSK、 16-QAM和 64-QAM。调制之后，来自所有子载波的数据被转换为用于传输的码 元的单个流。在接收机端，通过快速傅里叶变换(FFT)，该流被转 换为频域，然后每个"频率箱"(子载波)被分开解码。图3A-3C图示了期望被图1和2中的WLAN接收机108和200 使用的OFDM信道频率。各种政府的管理作用可能改变在此所提供 的细节，但是，虽然如此，三次谐波干扰由配置装置采用的子载波的 基本问题仍然适用。用于降低5-GHz OFDM WLAN接收机中的配置的GSM发射机 的三次谐波干扰的本发明的方法实施例包括了对杂波的频率位置进 行计算，以及采用该计算结果来删除对应的子载波或FFT模块的频 率箱输出。或者该计算采用由干扰GSM发射机直接传递的信道信息， 或者该计算由FFT模块传递的码元信息来预测。虽然已经描述并且图示了本发明的实施例，这个目的不是为了 限制本发明。对于所属领域的技术人员而言，修改和变化毫无疑问是 显然的，以及本发明仅由所附权利要求的范围来限制。
权利要求
1.一种通信系统，其包括子系统，其能够产生谐波，谐波的频率取决于多个GSM信道中正在被使用的GSM信道；具有OFDM子载波的WLAN子系统，该OFDM子载波可被所述多个GSM信道中的特定信道的三次谐波干扰；计算器，其用于对哪个OFDM子载波将受到所述多个GSM信道中的正在使用的特定信道的不利影响进行计算；以及子载波削弱装置，其用于去除WLAN子系统中的FFT和子载波解调映射级之间的OFDM子载波，其中要被去除的特定OFDM子载波是由所述计算器识别的；其中，前向纠错子系统可因此正确地重建原始发射的数据。
2. 根据权利要求1所述的通信系统，其还包括GSM子系统和计算器之间的链路，其用于识别所述多个GSM 信道中的正在使用的特定信道。
3. 根据权利要求1所述的通信系统，其还包括 所述FFT和计算器之间的连接，其用于对所述多个GSM信道中的可能正在使用的特定信道进行估计。
4. 根据权利要求1所述的通信系统，其中配置了GSM和WLAN 子系统。
5. —种用于改进配置的GSM和WLAN子系统中的数据通信质 量的方法，其中所述GSM子系统能够产生三次谐波，三次谐波的频 率取决于多个GSM信道中正在被使用的GSM信道，以及其中，所 述WLAN子系统采用了能被所述多个GSM信道中的特定信道的三 次谐波干扰的OFDM子载波，该方法包括对哪个OFDM子载波将受到所述多个GSM信道中的正在使用 的特定信道的不利影响进行计算；以及将处于WLAN子系统中的FFT和子载波解调映射级之间的点的 特定OFDM子载波去除，其中要被去除的特定OFDM子载波是由所 述计算器识别的。
6.—种用于降低5-GHzOFDM WLAN接收机中的近距离GSM 发射机的三次谐波干扰的方法，其包括计算由配置的GSM装置的GSM无线电发射所产生的杂波的频 率位置；以及采用计算的结果来删除对应的子载波或FFT模块的频率箱输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其还包括将从干扰的配置GSM发射机直接传递的信道信息用作要被传递到计算步骤的参数；或从来自FFT模块的码元信息来预测可能正在由附近的GSM发射机使用的GSM信道，并且将数据传递到计算步骤。
8. —种用于降低5-GHzOFDM WLAN接收机中的近距离GSM 发射机的三次谐波干扰的设备，其用于计算由配置的GSM装置的 GSM无线电发射所产生的杂波的频率位置；以及用于采用计算的结 果来删除对应的子载波或FFT模块的频率箱输出；以及用于将从干 扰的配置GSM发射机直接传递的信道信息用作要被传递到计算步骤 的参数；或从来自FFT模块的码元信息来预测可能由附近的GSM发 射机正在使用的GSM信道，并且将数据传递到计算步骤，该设备包 括计算器，其用于对哪个OFDM子载波将受到所述多个GSM信 道中的正在使用的特定信道的不利影响进行计算；以及子载波削弱装置，其用于去除WLAN子系统中的FFT和子载波解调映射级之间的特定OFDM子载波，其中要被去除的特定OFDM子载波是由所述计算器识别的。
全文摘要
一种用于改进配置的GSM和WLAN子系统中的数据通信质量的方法。GSM装置能虚假地发射三次谐波，其频率取决于当前正在使用的GSM信道。WLAN接收机采用了能被GSM信道中的特定信道的三次谐波干扰的OFDM子载波。对哪个OFDM子载波将受到正在使用的GSM信道中的特定信道的不利影响进行计算。然后在FFT过程之后和Viterbi解码之前，删除对应的特定OFDM子载波。
文档编号H04L12/28GK101331710SQ200680046777
公开日2008年12月24日 申请日期2006年12月14日 优先权日2005年12月15日
发明者史蒂夫·希勒, 奥拉夫·希尔施, 查尔斯·拉泽尔 申请人:Nxp股份有限公司