用于从接收切换到发射的设备和方法

专利名称：用于从接收切换到发射的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种设备、控制逻辑处理器和方法。
背景技术：
背景技术的以下描述可以包括在本发明之前不为相关技术所知但是由本发明提 供的洞悉、发现、理解或披露、或与披露一起的关联。本发明的一部分这类贡献可以在下文 中特别地指出，而本发明的其他这类贡献将从它们的上下文中变得明显。天线是被设计成发射或接收无线电波的换能器。例如，天线被用于无线电和电视 广播、点到点无线电通信、无线局域网等等。现今，大多数无线电设备被设计成支持双向无线电通信。也就是说，它们兼备发射 和接收天线。另外，在许多无线电设备中提供了多个接收和/或发射天线以改善接收质量。一般来说，从相同设备接收信号以及向其发射信号总是不同时的。另一方面，例 如，如果无线电环境好，则接收或发射不是一定需要所有现有的天线。由于该事实，一部分 天线可能在很长的一段时间内都是空闲的。

发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种包括控制逻辑的设备，所述控制逻辑被配置成 生成切换决定以用于将至少一个天线的使用从接收改变成发射；以及响应于生成的切换决 定来改变至少一个天线的使用。根据本发明的一方面，提供了一种控制逻辑处理器，包括被配置成生成切换决定 并且响应于所述切换决定将至少一个天线的使用从接收改变成发射的电路。根据本发明的另一方面提供了一种通信设备，包括多个天线；以及控制逻辑，其 被配置成响应于切换决定将至少一个天线的使用从接收改变成发射。根据本发明的另一方面提供了一种方法，包括由控制逻辑生成切换决定以用于 将至少一个天线的使用从接收改变成发射；以及由所述控制逻辑响应于所生成的切换决定 来改变至少一个天线的使用。根据本发明的另一方面提供了一种设备，包括用于响应于切换决定将至少一个 天线的使用从接收改变成发射的装置。


仅仅通过举例的方式，参考附图在下文中对本发明的实施例进行描述，其中图1示出了通信系统的例子；图2-图11说明了电子设备的发射和接收部分的简化示例；图12和图13是描述了如何才能支持不同通信系统的示例的频域图解；图14是一个流程图。
具体实施例方式以下实施例是示例性的。尽管说明书可能在若干处提到“一”、“一个”或“一些”实 施例，然而这并不一定意味着每次这样的提及都是相同的(一个或多个)实施例，或者并不 一定意味着该特征只适用于一个实施例。也可以将不同实施例的单个特征结合用于提供其 他实施例。本发明可应用于任何用户终端、服务器、对应组件和/或任何通信系统或支持所 需功能的不同通信系统的任何组合。所使用的协议、通信系统规范、服务器和用户终端(特 别是在无线通信中)发展得很迅速。因此，所有词语以及表达都应被宽广地解释，并且它们 旨在于用来说明而非限制实施例。在下文中，将使用一种基于通用移动电信系统(UMTS)的架构作为所述实施例可 以应用到其上的系统架构的例子来描述不同的实施例，然而所述实施例不限于这样的架 构。存在将用于通信系统中的许多不同的无线电协议。不同通信系统的一些例子有通
用移动电信系统(UMTS)无线接入网(UTRAN)、全球移动通信系统(GSM)及其修改、长期演
(β)
进(LTE)、无线局域网(WLAN)、微波接入全球互通(WiMAX)、Bluetooth (蓝牙)、使用超宽 频带(UWB)技术的个人通信服务(PCS)和系统。图1是一个简化的系统架构，其只示出了一些元件和功能实体，所有都是其实施 可以不同于图中所示的逻辑单元。图1中所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可以不 同。对于本领域的技术人员而言很显然的是，该系统还包括其他的功能和结构。应该理解， 使用于群组通信中的或者针对群组通信的功能、结构、元件和协议与实际的发明不相干。因 此，无须在此对其进行更详细的论述。图1示出了 UMTS无线接入网(UTRAN)的一部分。UTRAN是包含了宽带码分多址 (WCDMA)技术的无线接入网。该通信系统是一个蜂窝无线电系统，其包括具有到用户设备106和108的双向无 线电链路102和104的基站(或节点B) 100。该用户设备可以是固定的、车载的或便携的。 用户设备106和108可以指的是便携计算设备。这类计算设备包括具有或者没有订户识别 模块(SIM)来运行的无线移动通信设备，包括但不限于下列类型的设备移动电话、多媒体 计算机、个人数字助理(PDA)、手机、无线数据路由器。该基站例如包括收发机。提供了一个从该基站的收发机到天线单元的连接，从而 建立了到该用户设备的双向无线电链路。该基站还连接到控制器110，无线电网络控制器 (RNC)，其将该设备的连接发射到网络的其他部分。无线电网络控制器以集中化的方式控制 连接到它的多个基站。无线电网络控制器还连接到核心网络112(CN)。根据该系统，CN — 侧的对等方可以是移动服务交换中心(MSC)、媒体网关(MGW)或服务GPRS(通用分组无线电 服务)支持节点(SGSN)等等。在图1中，用户设备106和114之间执行通信链接。可以用诸如蓝牙或WLAN之类 的短程无线电通信来建立这种通信链接。应当指出，在未来的无线电网络中，可以在若干基站(可能是其子集)中来分配 RNC的功能。然而，实施例不限于作为例子给出的系统，本领域的技术人员可以将该解决方 案应用到具有必要特性的其他通信系统。在本发明的实施例可适用的通信系统中可以使用不同的无线电协议。所使用的无线电协议与本发明的实施例无关。该通信系统还能够与其他网络通信，比如公共交换电话网或因特网。在本申请中，术语"设备"例如可以意指收发机或其一部分、用户设备或网络节
点ο本发明的一个实施例提供了一种无需信号组合切换(signal-combining switch) 来绕过功率放大器的手段。美国专利号6，563，883的布置中使用了信号组合切换，其中，放 大信号和旁路信号在功率放大器之后被组合到相同的传输路径。因为不得不防止高或者低 传输功率生成额外的谐波，所以信号组合开关的线性要求很高。US 7，113，752公开了一种方法，其用于通过增强发射机和接收机之间的隔离来保 护双向无线电设备中的接收机的操作。在双向无线电系统中，发射和接收频带通常彼此相 对接近。因此，不得不特别地关心以防止发射干扰接收的问题。在全双工系统中，传输方向 传统上由耦合到发射和接收共享的天线的双工滤波器来分离。此外，US 7，113，752呈现了一种用于发射天线匹配的方法。在该方法中，从天线 反射到功率放大器的场强度被测量。当反射场的强度与传播场的强度之比超过阈值时，在 接收频带中具有较大阻带衰减的滤波器组的滤波器将被用作发射滤波器。滤波器选择被用 于限制接收机中的噪声电平。US 6，826，391公开了在终端具有分离的发射和接收天线的情况下，始终不使用发 射天线。因此，发射天线可以在空间分集方案中被用作另一个接收天线。频分双工系统中 的发射和接收以不同频率执行，从而使得发射天线在接收频率相对效率低。在发射天线不 用于发射时，发射天线(其被调谐用于发射)在至少一部分时间中可以被调谐到接收频带。分集接收天线可用来在变化的无线电信道环境中改善数据吞吐速率。分集天线可 以是单独的谐振天线、子频带接收频带谐振天线、一个或多个分割功能天线群或天线阵，其 中，一个天线元件可以用于多个频带。如果分集天线没有覆盖整个接收频带，则需要基于输 入信号的接收频率来调谐天线谐振。主天线可以用类似的方法来实现。在一个实施例中，分集接收天线被用于发射。在某些环境中，发射被路由到分集接 收天线。根据将要发射的信号的功率电平，分集接收天线被转换成发射天线。通过路由，可以绕过发射功率放大器并因此节省电流，这对配备了电池的设备来 说尤其重要。当发生以低功率电平进行发射时，甚至可以完全关闭功率放大器。因此，发射 功率消耗可以得到优化。发射机的发射功率一般来说是已知的，并且通过控制逻辑电路来控制。控制逻辑 电路可以至少用ASIC(专用集成电路)、DSP(数字信号处理器)处理器或通用计算机处理 器来实现。一般来说，控制发射功率控制算法用包含在控制逻辑电路中的软件命令来实现。 可以通过功率检测电路从主天线的天线端口和/或从分集接收天线的天线端口来监视经 由天线向无线电信道发射的实际发射功率。可以用电容耦合或专用耦合器元件来实现功率检测电路。一个专用的耦合器元件 是双向耦合器，其可以监视通过该耦合器元件递送的发射功率和/或来自天线元件的反射 功率。在本申请中，主天线也称为第一天线。第二天线可以是下列中的任意一个支持与 第一天线相同的无线电系统的分集接收天线，支持与第一天线相同的无线电系统的分集发射天线，支持与第一天线相同的系统的分集收发机天线，包括多个天线元件的天线(比如 天线阵)，布置成在不同于第一天线的无线电系统中工作的天线，以及布置成以不同于第一 天线的工作频率工作的天线。当具有低发射功率电平的信号在功率放大器之前被路由到一个替换的发射路径 时，功率放大器一般具有30dB的增益，发射功率控制的范围(可变增益控制放大器)可以 被减小，因为在发射链的末端没有使用该增益。因为可以通过测量来自第一天线或来自至少一个第二天线的反射功率来监视第 一天线和至少一个第二天线二者的谐振质量，所以可以基于由功率控制算法可得到的信息 或者基于可通过监视获取的实际发射功率将发射路由到主天线或第二天线。发射可以被路 由到最适合电子设备的当前工作条件的天线，从而可以优化从该设备中辐射的功率。在许多通信系统中，发射和接收也可以同时发生。一般来说，需要双工滤波器来分 离接收和发射信号，以及将发射信号和接收信号组合到一个天线馈电点。如果发射只有在 其功率电平低时才被路由到接收天线，那么在替换的双工滤波器被用于组合发射和分集接 收信号的情况下，与主天线双工滤波器的要求相比较，可以放松对耦合到另一个天线的替 换的双工滤波器的衰减的要求。双工滤波器的一个可能的实施是包括集成到一个部件中的 三个滤波器的三工器(triplexer)。在双工滤波器设计中最具挑战性的参数之一是发射和接收端口之间的隔离。这个 挑战是由在发射信号生成期间生成的宽带噪声需要至少被衰减到热噪声的水平这个事实 造成的。如果没能实现这一点，则其他的同时发射将使发射信号的接收性能发生降级。在没 有接收机抑制的情况下，还可能需要隔离以用于将发射信号衰减到接收机能容忍的水平。如果发射功率被降低，则隔离要求可以不那么严格，这继而可以降低接收和发射 滤波器的插入损耗。接下来，借助图2到图11来进一步解释一些实施例。所述附图描述了电子设备的 发射和接收部分的一部分。对于本领域的技术人员来说显然电子设备还可以包括附图中所 描述的部分之外的其他部分。附图仅仅是设计来阐明本发明实施例的示例，其意不在于限 制本发明例如对说明的通信系统的可应用性。不同的实施例也可以按照多种方式进行组合。应当注意，实施例还可以实现为一个或多个集成电路，比如专用集成电路ASIC。其 他的硬件实施例也是可行的，比如由分离的逻辑组件或集总元件构成的电路。这些不同实 施的混合也是可行的。实施例可以实现为一个模块或模块的一部分，或者实现为一个芯片组或芯片组的 一部分。尽管收发机的部分已经被描述成一个实体，然而可以在一个或多个物理或逻辑实 体中实现不同的模块。实施例可以被置于能够服务于通信系统的任何节点或主机处，这类设备的一个例 子是基站或用户终端。该设备还可以是用户设备，该用户设备是这样一块器材或者设备其将该用户设 备及其用户与一个预订相关联或被布置成将其相关联并且让用户与通信系统相互作用。该 用户设备一般向用户呈现信息并且允许用户输入信息。换言之，该用户设备可以是能够从网络接收信息和/或向网络发射信息的任何设备，这些设备无线地或者经由固定连接可连 接到网络。用户设备的例子包括个人计算机或例如用于个人计算机的外部设备，游戏控制 台、膝上计算机(笔记本计算机)、个人数字助理、移动台(移动电话)以及有线电话。在下文中，借助于附图进一步阐述了一些实施例。对于本领域的技术人员来说显 然附图中描述的通信系统只是例子，它们并不限制实施例的可调整性。图2示出了说明如何可以将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。通信系统 可以是GSM禾口 WCDMA0天线200是接收和发射天线。第一发射机RF电路220耦合到天线200。除了 RF 电路之外，还包括功率放大器210和连接模块208的第一发射机可以包括多个单独的发射 机路径。它可以被称为前端模块(FEM)。连接模块可以包括用于将来自单独的发射路径的 发射信号组合成一个信号的RF开关。连接模块208还可以包括用于GSM发射机的功率放 大器。连接模块208还可以将由第一天线200接收的信号分成耦合到第一接收机218的 接收信号。可以存在多个单独的接收路径。天线202是分集接收天线。滤波器组元件204连接到分集接收天线202。滤波器 组204包括至少一个滤波器，一般来说包括两个滤波器，在图中被示为块228和234。一般 来说，为每个接收频带提供一个滤波器。滤波器组可以包括一个对将要发射的信号不造成 实质性衰减的旁路路径。如图中也示出的，滤波器一般是带通滤波器。可以使用若干种滤 波器，比如双工滤波器。控制开关226a可以将分集接收天线耦合到选择的滤波器。通过使用连接214或 216，另一个开关226b可以将分集接收机206耦合到选择的滤波器，或者把将要从第一发射 机发射的信号耦合到选择的滤波器。开关226a和226b由信号(该信号图中未示出)控制， 该信号由位于基带信号处理单元222中的控制逻辑来控制。分集接收机206耦合到滤波器组元件204。分集接收机206可以提供多个接收RF 电路和接收路径。分集接收机206耦合到位于基带信号处理单元222中的控制逻辑。另一 个选择是在第一接收机中实现分集接收功能，而不是在分离的分集接收机中实现分集接收 功能。第一天线200和连接块208之间的块232是一个可选的功率检测/监视电路。该 块可以用集总元件(电容、电阻、电感)或分布式元件(传输线)来实现。将要发射的采样信号也可以被路由到另一个可以位于块212中的功率检测/监视 电路。然后，功率检测信息被路由到位于基带信号处理单元222中的控制逻辑。块210包括用于WCDMA信号的功率放大器。如果发射被传送到分集接收天线，则功 率放大器块210可以被断电或部分地断电以便节省电流，并从而延长了设备的工作时间。块212包括用于功率检测和/或功率监视的装置，以及接收机和发射机射频(RF) 部分218、220。GSM和WCDMA发射信号被路由到块212，GSM和WCDMA接收信号从块212被 路由到位于基带信号处理单元222中的控制逻辑。块222包括诸如编码/解码装置之类的 信号处理装置和信道均衡器等等。这些部分在本领域中是已知的，并因此不再于此赘述。连接214被布置来把WCDMA发射信号传送到用于发射装置的分集接收天线202，连 接216被布置来在功率放大器208、210之前把GSM发射信号传送到分集接收天线202以用于发射。分配器(divider)块224a和224b被布置将来自位于块220的发射机的发射信号 传送到连接214和216。分配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来 实现分配器，则由位于基带信号处理单元222的控制逻辑生成的信号控制该开关(该信号 未示出)。分配器可以是固定比率分配器或可调节比率分配器。固定比率分配器的一个可 能实施是Wilkinson分配器。用于第一发射机220的发射功率控制算法一般是在位于基带信号处理单元222中 的控制逻辑处理器中。当发射功率电平降低到针对发射功率确定的阈值之下时，该发射功 率控制算法可以激活控制分配器的信号。该阈值可以是固定值或者是可变的。如果它是固 定值，则它可以在设计设备的时候或在制造期间被确定。如果该阈值变化，则它可以在设备 运行期间调节。调节可以是基于接收信号的功率电平，第一接收机218的频率，将要发射的 信号的功率电平，第一发射机中使用的频率，来自功率检测/监视电路的信息或者所列出 的参数中的任意参数的组合。可替换地，发射功率控制算法可以检测当前使用的发射数据 速度和/或从网络请求的发射数据速度。如果需要的发射数据速度高于针对数据速度设定 的预定阈值，则功率控制算法可以激活由控制逻辑生成的信号以用于将发射路由到分集接 收天线。在一个实施例中，功率控制算法可以基于针对下列多个信号表征参数的信息来激 活分配器第一收发机的发射/接收的工作频率、第二收发机的发射/接收的工作频率、接 收信号的功率电平、接收信号的质量水平、所使用的调制方法、支持的多输入多输出(MIMO) 发射类别、为无线电块生成的谐波频率、从无线电块生成的谐波功率电平、无线电块的接收 和发射的定时和/或接收和/或发射的子载波数目。这些参数或其组合可以被用作对将发射路由到发射路径的做出决定的输入。而 且，功率控制算法可以使用关于由传感器获取的用户终端条件的信息。应当注意，应归于物理组件的不完美，即使当发射被路由到分集接收天线时，一般 也会从第一天线辐射出一些泄漏功率。该设备还可以包括用于监视该设备的外部条件或内部条件的一个或多个传感器。 传感器可以监视设备的温度。如果设备温度上升太高，则设备的发射功率可能由于功率放 大器的容量和温度上升之间的负关系(negative relation)而减低。在这种情况下，分集接 收天线可以被转换成充当发射天线。另一个选择是传感器检测设备的工作模式。例如，传 感器可以检测翻盖移动电话是在闭合还是打开位置中使用。如果多个分集接收天线可用， 则该信息可以被用作发射天线选择、接收和/或发射的子载波数目的基础。上面列出的信 号表征参数可以被用作做出将发射路由到发射路径的决定的输入。该设备还可以包括电池。电池提供用于该设备的工作电压。指示器可以位于电池 和基带信号处理单元222之间，以指示电池的容量。该设备还可以包括额外的无线电块。每个块可以耦合到它自己的天线。额外的无 线电块一般包括无线电电路、基带处理器功能以及到其他无线电块的接口。基带处理器功 能可以被划分成多个部分，每个部分一般被设计用于一个无线电块的使用。这些部分一般 能够相互通信。在无线电块之间通信的信息可以包括无线电块的接收频率、无线电块的发 射频率、无线电块的接收信号强度、无线电块的接收信号质量、无线电块的发射信号电平、针对无线电块生成的谐波频率、从无线电块生成的谐波的功率电平和/或无线电块的接收 和发射的定时。 不同的无线电模块的天线可能彼此辐射干扰。该干扰在另一个无线电块的工作频 率处可能是宽带噪声，到无线电块的工作频率的相邻信道泄漏功率等等。天线之间的距离 提供了使天线之间的信号衰减的天线隔离。 在一个实施例中，可以基于影响无线电块的电流干扰环境来执行将发射信号传送 到第二接收天线的决定。发射信号向第二接收天线的传送可以被执行以用于将不同无线电 块之间的天线隔离最大化，从而实现了多个无线电系统同时运行。图3示出了说明可以如何将一部分发射引导至分集接收天线的实施例。例如，图3 中使用的通信系统是GSM、WCDMA和数字视频广播手持(DVB-H)或全球定位系统(GPS)。在 该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波器。该实施例在许多方面类似于图2中描述的实施例。因此，在此只解释主要的区别。滤波器组元件304连接到分集接收天线202。滤波器组304包括至少一个滤波器， 一般来说包括两个滤波器。一般来说，为每个接收频带提供一个滤波器。如果接收频率和发 射频率频带在频域中重叠或者至少彼此间足够接近，则滤波器之一可以工作为接收滤波器 和发射滤波器。如图中也示出的，滤波器一般是带通滤波器。可以使用若干种滤波器，比如 双工滤波器。在该实施例中，滤波器组304是一个具有用于不同工作频率的专用信号路径 的模块。因此，不需要额外的开关，并且可以改善滤波器组的工作频率的线性和衰减性能。公共信号路径是将被多个工作频率使用的路径。块306是用于DVB-H或GPS系统的接收单元。这些系统只是作为各种通信系统的 例子。连接314被布置成在功率放大器208、210之前将WCDMA发射信号传送到用于发射 装置的分集接收天线202。分配器块324被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到连接314。分 配器块324可以实现为固定分配器或可调节分配器。分配器块324可以用可调节的方式分 配将要发射的信号。在一些工作条件中，将要发射的信号的总功率可以被传送到第二天线，或者将要 发射的信号的一部分可以被传送到第二天线。可调节分配器可以用可调节的Wilkinson功率分配器来实现，它能够调节路径之 间的发射功率。Wilkinson分配器是一个用于功率拆分和组合的N端口网络(控制信号未 示出)。图4示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图4中使 用的通信系统例如是GSM、WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波器。该实施例在许多方面类似于图2中描述的实施例。因此，在此只解释主要的区别。滤波器组元件404连接到分集接收天线202。滤波器组404包括至少一个滤波器， 一般来说包括两个滤波器，其中至少一个滤波器是可调谐的。利用基带信号处理单元422 中生成的控制信号来控制调谐。调谐使得能够调节滤波器的特性。将要调节的特性可以是 下列中的任意在发射和/或接收的频率处的插入频带损耗，滤波器的衰减特性，滤波器拓 扑，滤波器顺序和滤波器类型。
发射被路由到其中的天线的特性和/或其天线匹配可以通过使用发射控制算法 来控制。该算法可以是功率控制算法的一部分，或者是置于基带信号处理单元422中的一 个单独算法。调谐的程度可以根据关于发射频率、接收频率、接收信号的功率电平、要发射的信 号的功率电平、接收和/或发射信号的定时、所使用的调制、接收机的阻塞性能、期待的交 叉调制积频或者发射的邻近/备用信道功率的信息来选择。一般来说，为每个接收频带提供一个滤波器。滤波器组可以包括一个旁路路径，其 对将要发射或接收的信号不造成实质性的衰减。如图4中也示出的，滤波器一般是带通滤 波器。可以使用若干种滤波器，比如双工滤波器。连接414被布置成在功率放大器之后将WCDMA发射信号传送到用于发射装置的分 集接收天线202。分配器块424被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到连接414。分 配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来实现分配器，则由位于基带 信号处理单元422中的控制逻辑生成的信号控制该开关(该信号未示出)。分配器可以是 固定分配器或可调节比率分配器。图5示出了说明可以如何将一部分发射引导至分集接收天线的实施例。图5中使 用的通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波
ο该实施例在许多方面与图3中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。第二接收机506支持GSM和WCDMA系统。它耦合到滤波器组元件304。第二接收 机506可以提供多个接收RF电路和接收路径。第二接收机506还耦合到位于基带信号处 理单元222中的控制逻辑。另一个选择是在第一接收机中实现分集接收功能，而不是在分 离的分集接收机中实现分集接收功能。第二接收机506可以用多个接收频率来工作，并且它可以支持多个通信系统。在 第二接收机506中可能有多个单独的接收RF电路和接收路径。块506还可以包括一个用于分集接收天线的功率检测/监视装置。块526是耦合 到该功率检测装置的功率检测/监视电路。功率检测电路可以用集总元件(电容、电阻、电 感)或被称为耦合器的分布式元件(传输线)来实现。关于功率检测的信息可以被路由到控制逻辑222。用于发射机的发射功率控制算 法可以被嵌入到控制逻辑处理器222中。例如，该控制可以用下列方式实现发射功率控制 算法生成控制信号来控制分配器块524a、524b和524c。如果发射功率电平降至预定阈值之 下，则将要发射的信号可以从块524a被路由到块524c。如果功率电平高于预定阈值并且 功率控制算法做出把将要发射的信号传送到第二天线的决定，则可以执行该信号从块524b 到块524c的传送。从第一天线到第二天线的发射功率的分配比率可以基于控制单元222 中生成的控制信号而变化。分配比率定义路由比率。阈值可以是一个固定值，或者它可以 变化。固定阈值可以在设备设计期间或者在制造期间确定。如果阈值是变化的，则可以在 设备工作期间基于接收信号电平、接收信号质量和接收机频率、发射信号电平和发射机频 率来改变该阈值，或者该阈值可以是基于来自功率检测电路的信息。不同选择的组合也是可能的。分配器块524a和524b被布置将发射信号从位于块220的发射机传送到连接514。 分配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来实现分配器，则由位于基 带信号处理单元222中的控制逻辑生成的信号控制该开关(该信号未示出)。分配器可以 是固定比率分配器或可调节比率分配器。固定比率分配器的一个可能实施是Wilkinson分 配器。分配器524a被布置成在功率放大器210之前为第二接收天线传送信号，而分配器 524b被布置成在功率放大器210之后为第二接收天线传送信号。分配器524c可以选择将来自分配器524a或524b的信号中的一个传送到连接 514。块524c可以用一个或多个有源开关组件来实现。图6示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图6中使 用的通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波
ο该实施例在许多方面与图5中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。连接614被布置成在功率放大器之后将WCDMA发射信号传送到用于发射装置的分 集接收天线202。分配器块624被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到连接614。分 配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来实现分配器，则由位于基带 信号处理单元222中的控制逻辑产生的信号控制该开关(该信号未示出)。分配器可以是 固定或可调节比率分配器。在这个实施例中，电子设备被布置来检测其工作条件。这可以是基于一个或多个 传感器的信息。传感器634例如可以是温度传感器和/或接近传感器。当设备内部的温度 上升时，设备的发射功率一般来说降低。在这种情况下，一个选择是将至少一个、一般是分 集接收天线转换成发射天线。可替换地，传感器可以检测设备使用的工作模式。工作模式的例子可以是翻盖移 动电话的闭合位置或打开位置。在某些情况下，关于工作模式的信息可以被用作将多个接 收天线中的哪一个选择成发射天线的决定基础。设备可以检测的其他条件是当前的电池容 量或电压，集成到该设备中的其他激活的无线电单元，来自设备内部或外部的其他无线电 的射频干扰。图6的收发机还包括另一个接收天线636，分配器624能够将发射传送到该接收天 线 636。接收链包括滤波器组638。滤波器组包括至少一个滤波器，一般来说包括两个滤波 器。一般来说，为每个接收频带提供一个滤波器。如图6中也示出的，滤波器一般是带通滤 波器。可以使用若干种滤波器，比如双工滤波器。天线636的接收链还可以包括用于数字视频广播手持(DVB-H)或全球定位系统 (GPS)系统的分集接收机，例如多个可能的空中接口。这些接收机耦合到基带信号处理单元 222。监视传送信号的功率电平的另一个实施例是使用一些其他的接收机来测量功率。当将要发射的信号被传送到天线636时，可以通过使用天线202或天线200来监视发射信 号的功率。可以通过将信号的一部分路由到包括用于监视的信号强度测量电路的接收机 506或接收机218来执行该监视。天线636和202或者天线636和200之间的天线隔离可 以在设备制造期间或者设备的产品开发阶段就被确定。在另一个实施例中，可以通过使用接收机640来监视发射信号的功率。可以通过 将信号的一部分路由到包括用于监视的信号强度测量电路的接收机640来执行该监视。由 接收机640进行的信号强度监视一般来说很容易执行，因为从组合元件638到接收机640 往往存在一些与将要发射的信号强度成正比的信号泄漏。可替换地，由于天线636的天线 失配，从天线636向接收机640反射了一些发射功率。通过用接收机640来测量反射功率， 可以监视天线636的工作失配情况。关于失配情况的信息可以被用作天线和天线电路调谐 的基础。天线匹配和天线调谐没有在图6中示出，但是它们可以用与图7中的块728和202 相类似的方法来实现。监视传送信号的功率电平的又一个实施例是使用另一个接收机来测量功率。当将 要发射的信号被传送到天线202时，该发射信号的功率可以通过使用天线636来监视。可 以通过将信号的一部分路由到包括用于监视的信号强度测量电路的接收机640来执行该 监视。图7示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图7中使 用的通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波
ο该实施例在许多方面与图5中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。分配器块724被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到连接714。分 配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来实现分配器，则由位于基带 信号处理单元222中的控制逻辑生成的信号控制该开关(该信号未示出)。分配器可以是 固定比率分配器或可调节比率分配器。固定比率分配器的一个可能实施是Wilkinson分配
ο天线匹配调谐块728耦合到第二天线202。天线匹配调谐块728可以基于来自控 制逻辑222的信息来改变第二天线匹配电路的谐振频率。天线谐振_调谐信号202控制天 线谐振频率。天线谐振-调谐信号的控制继而基于来自控制逻辑222的信息。发射功率控制算法可以判断原始的第二天线接收频率基本上不同于第一发射频 率，并且天线谐振调谐和/或天线匹配调谐是优化设备性能所需要的。天线调谐可以扩大 天线谐振带宽，或者可以将天线谐振调谐接近当前中心频率。天线匹配调谐和天线谐振调 谐块例如可以用一个或多个PIN 二极管来实现。PIN 二极管的电容基于施加到PIN 二极管 的控制电压可改变。当PIN 二极管被用作天线谐振调谐或匹配调谐块的一部分时，电路的 谐振频率基于施加到PIN 二极管的控制电压可改变。调谐电路可以位于任何电流的天线连 接点。图8示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图8中使 用的通信系统例如是GSM、WCDMA、无线局域网(WLAN)和无线城域网(WiMAX)。在该附图中， 为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波器。
该实施例在许多方面与图5中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。第二收发机806可以支持WLAN和/或WiMAX系统。这两个系统都是双向无线电 系统，它们接收和发射来自天线的信息。块806耦合到前端模块804。前端模块一般包括滤 波器和功率放大器。第二收发机806可以提供多个接收和发射RF电路和接收路径。第二收发机806 还耦合到位于基带信号处理单元222中的控制逻辑。第二收发机806可以在多个接收和/或发射频率工作，并且它可以支持多个通信 系统。图8中示出了分集式天线830。该分集式天线可以用于收发机806的分集接收或发 射。从路径514传送的信号可以由分配器块828路由到多个目的地。分配器块828被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到前端模块804 或块806中的收发机。将来自路径514的信号路由到何处的决定可以通过处理单元222中 的功率控制算法来执行。决定的根据可以是基于将要发射的信号的功率电平、第一收发机 的发射/接收的工作频率、第二收发机的发射/接收的工作频率、接收信号的功率电平、接 收信号的质量水平、所使用的调制方法、所支持的多输入多输出(MIMO)发射类别或者列出 的参数的任意组合。而且，功率控制算法可以使用关于由传感器获取的用户终端条件的信 肩、ο在一个替换实施例中，将要被发射机220发射的信号被路由到块806的发射机。因 为块806的发射机可以有多个增益级，所以将要发射的信号可以被块806放大或衰减。因 此，无需来自块220的功率控制，块806就可以控制将要发射的信号的功率电平。在独立于 从天线200和202发射的信号来执行功率控制的情况下，系统的总体性能可以得到优化。在 块806中可以提供用于路由将要发射的信号的多个输入。控制发射机220的功率电平的功 率控制算法也可以控制块806的发射电路。图9示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二天线的实施例。图9中使用的 通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波器。该实施例在许多方面与图5中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。滤波器块904可以包括至少一个滤波器，一般来说包括两个滤波器。至少其中一 个滤波器被布置成接收滤波器和至少一个被布置成发射滤波器的滤波器。如果接收频率和 发射频率频带在频域中重叠或者至少彼此足够接近，则滤波器之一可以工作为接收滤波器 和发射滤波器。这些滤波器可以被合并成一个双工滤波器。如图9中也示出的，滤波器一 般是带通滤波器。块906包括用于分集接收天线的功率检测装置。功率检测块526可以用集总元件 (电容、电阻、电感)或分布式元件(传输线)来实现。功率检测块906包括提取有关发射 的功率信息所需要的有源电路。如果接收机功能例如为了功率节省目的从图5中的块506被停用，则图5的方案 将类似于图9中给出的方案。图10示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图10中 使用的通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波器。为了清楚起见没有示出用于GSM发射的旁路布置。该实施例在许多方面与图5中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。天线202是分集接收天线。滤波器组元件1004连接到分集接收天线202。滤波器 组1004包括至少一个滤波器，一般来说包括两个滤波器，它们被示为块1028和1034。一般 来说，为每个接收频带提供一个滤波器。滤波器组可以包括一个对将要发射的信号不造成 实质性衰减的旁路路径。如果接收频率与发射频率重叠或者它们足够接近，则滤波器之一 可以工作为接收滤波器和发射滤波器。如图10中也示出的，滤波器一般是带通滤波器。可 以使用若干种滤波器，比如双工滤波器。控制开关1026a可以将分集接收天线耦合到选择的滤波器。另一个开关1026b可 以通过使用连接1014将分集接收机506耦合到选择的滤波器，或者把将要从第一发射机发 射的信号耦合到选择的滤波器。开关1026a和1026b由信号(该信号图中未示出)控制， 该信号由位于基带信号处理单元222中的控制逻辑来控制。分配器块1024被布置成将发射信号从位于块220中的发射机传送到连接1024。 分配器块可以用集总组件或有源组件来实现。如果用有源开关来实现分配器，则由位于基 带信号处理单元1022中的控制逻辑生成的信号控制该开关(该信号未示出)。分配器可以 是固定比率分配器或可调节比率分配器。固定比率分配器的一个可能实施是Wilkinson分 配器。发射机220可以工作在多个频率或者用于多个调制方法。可以提供用于在不同频 率处发射信号且通过不同的调制方法调制信号的多个单独的发射机链。因为当前使用的无 线电系统包括发射功率控制，所以发射机中一般包括功率控制电路。连接模块1008可以包括单独的发射机和/或接收路径。连接模块可以包括用于 将来自单独的发射路径的发射信号组合成一个信号的RF开关。连接模块还可以包括发射 和/或接收滤波器。参考图10，发射机220的第二发射机链被更详细地给出。块1002示出了滤除带外 噪声可能需要的滤波器块。块1000是功率放大器，它包括用于将要发射的信号的多个发射 增益级。为了该传送而存在多个连接点。可以通过使用处理器块1022中的功率控制算法 来执行连接点的选择。在某些工作条件中可以绕过功率放大器模块块1000。当不需要传送 信号而发射机正在以低功率电平进行发射时，可能发生这类情形。在这种情况下，可以降低 工作电流消耗。图11示出了说明可以如何将一部分发射引导至第二接收天线的实施例。图11中 使用的通信系统例如是GSM和WCDMA。在该附图中，为了清楚起见没有示出WCDMA双工滤波 器。为了清楚起见没有示出用于GSM发射的旁路布置。该实施例在许多方面与图7中描述的实施例相类似。因此，在此只解释主要的区 别。天线调谐块1128连接到第二天线202。天线调谐块1128可以基于来自控制逻辑 222和/或1122的信息来改变第二天线谐振频率和匹配。也可以从其他单元获取相同的天 线调谐信息。发射功率控制算法可以判断出原始的第二天线接收频率基本上不同于第一发 射频率，并且天线谐振调谐是设备的性能优化所需要的。天线调谐可以扩大天线谐振带宽，或者可以将天线谐振调谐接近当前中心频率。例如，天线调谐块可以用一个或多个PIN 二 极管来实现，PIN 二极管的电容基于施加到该PIN 二极管的控制电压可改变。当PIN 二极 管被用作天线调谐块的一部分时，电路的谐振频率基于PIN 二极管的控制电压可改变。应当注意，发射数据速率也可以是决定为了发射将信号传送到哪个天线的基础。 例如，数据速率高于阈值的信号被传送到第二接收天线以用于发射。另一个选择是该决定 可以基于下列至少一个来做出支持的通信系统，使用的发射调制，工作发射频率，发射功 率电平，由发射生成的谐波频率，由发射生成的谐波功率电平以及发射的子载波数目。第二发射机1108实现了 WCDMA/LTE用户设备的分集发射。第二发射机可以耦合 到第二控制逻辑1122。在第二接收机506与第二发射机耦合的情况中，设备能够用于多输 入多输出(MIMO)系统。支持上行链路/下行链路MIMO系统的设备包括至少两个天线。因 此，第二发射机1108包括第二功率放大器块1104和第二 RF发射机块1106。第二发射机耦合到第三天线1100。第三天线可以是一个单独的天线元件，或者可 替换地，天线功能可以被实现为与第二天线共享的天线。块1102包括功率检测电路。功率 检测电路可以与第一发射机或第二发射机耦合。第二发射机的功率检测信息可以被用于功 率控制，为此，第一控制逻辑222或第二控制逻辑1122中可以有一个算法。第二发射机的 功能也可以在第一发射机中实现。图12是描述了可以如何支持不同通信系统的一个例子的频域图解。图12的系统 只是用作例子，它们不限制实施例的实施。箭头1200说明了调谐接收天线的中心谐振频率以支持发射的一种可能性。线条1204示出了当天线工作为接收和/或发射天线时分集接收天线的天线谐振。 线条1202示出了如何可以将天线调谐到第二频带(发射频带)以更好地支持其对发射的 使用。图13是示出了第一和第二接收机以及发射机能够支持的系统的例子的另一个频 域图解。图13的系统只是用作例子，它们不限制实施例的实施。线条1302示出了当天线只作为分集接收天线工作时接收天线的天线谐振。线条 1300示出了可以如何将天线调谐到在更宽的频带中谐振以便更好地支持其对发射的使用。图14是描述了使天线使用更有效率的方法实施例的流程图。实施例在块1400中 开始。在块1402中，由控制逻辑生成切换决定以用于将至少一个天线的使用从接收改 变成发射。在块1404中，由控制逻辑响应于生成的切换决定来改变至少一个天线的使用。在另一个实施例中，发射的信号表征参数被定义，并且基于该信号表征参数将发 射路由到至少一个发射路径，该至少一个发射路径被布置成将该发射传送到至少一个天 线。可替换地，设备可以向另一端传送工作模式的改变。该工作模式例如可以是所支 持的多输入多输出(MIMO)发射类别。该通信还可以包括与工作模式的改变相关的定时信 肩、ο用户终端可以向通信的第二端传送参数。如果用户终端可以直接彼此通信，则通 信的第二端可以是网元或用户终端。可替换地，用户终端可以向通信的第二端传送在预定时段之后将使用一个新的发射天线或发射路径。因此，通信的第二端在发射路径改变之前 可以被通知，通信的第二端所见的发射信道的特性将要被改变。在发射天线或路径改变或一部分改变之前可以传送这些参数。实施例在块1406中结束。箭头1408描述了重复该实施例的一个可能性。对于本领域的技术人员来说很显然，随着技术的进步，本发明的构思可以用各种 方法来实现。本发明及其实施例不限于上述例子，而是可以在权利要求书的范围内变化。
权利要求
一种包括控制逻辑的设备，所述控制逻辑被配置成生成切换决定以用于将至少一个天线的使用从接收改变成发射；以及响应于生成的切换决定来改变至少一个天线的使用。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制逻辑被配置成基于信号表征参数来生成所 述切换决定。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述信号表征参数是如下参数中的至少一个第一 收发机的发射或接收的工作频率、第二收发机的发射或接收的工作频率、接收信号的功率 电平、所使用的调制方法、所支持的多输入多输出发射类别、为无线电块生成的谐波频率、 从所述无线电块生成的谐波功率电平、无线电块的接收和发射的定时以及接收或发射的子 载波的数目。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述控制逻辑被配置成将预定天线的使用改变成接 收和发射。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述控制逻辑被配置成将分集接收天线的至少一个 元件的使用从接收改变成发射。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述控制逻辑被配置成将用于第一无线电系统的接 收天线的使用改变成用于第二无线电系统的发射天线。
7.如权利要求1所述的设备，还包括传感器，其被配置成监视所述设备的外部条件或 内部条件，其中所述控制逻辑被配置成使用来自所述传感器的信息来做出切换决定。
8.如权利要求1所述的设备，还包括天线匹配调谐块，其被配置成对其使用已被改变 的天线的谐波频率进行改变。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述控制逻辑包括功率控制算法并且被配置成基于 如下参数中的至少一个来做出切换决定发射功率电平、将要发射的信号的数据速率、发射 频率、使用的发射调制、发射或接收的子载波数目、来自功率检测或监视电路的信息、接收 频率、接收信号强度、接收信号质量、接收信号数据速率、接收调制、由发射所生成的谐波频 率、由发射所生成的谐波功率电平、接收定时和发射定时。
10.一种控制逻辑处理器，包括被配置成生成切换决定并且响应于所述切换决定将 至少一个天线的使用从接收改变成发射的电路。
11.一种通信设备，包括多个天线，以及控制逻辑，其被配置成响应于切换决定将至少一个天线的使用从接收改变成发射。
12.一种方法，包括由控制逻辑生成切换决定以用于将至少一个天线的使用从接收改变成发射；以及由所述控制逻辑响应于所生成的切换决定来改变至少一个天线的使用。
13.如权利要求12所述的方法，还包括基于信号表征参数来生成所述切换决定。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述信号表征参数是如下参数中的至少一个第 一收发机的发射或接收的工作频率、第二收发机的发射或接收的工作频率、接收信号的功 率电平、接收信号的质量级别、接收信号的发射信号所使用的质量级别的功率电平、发射信 号调制方法的功率电平、所支持的多输入多输出发射类别、为无线电块生成的谐波频率、从2所述无线电块生成的谐波功率电平、无线电块的接收和发射的定时以及接收或发射的子载 波的数目。
15.如权利要求12所述的方法，还包括 将预定天线的使用改变成接收和发射。
16.如权利要求12所述的方法，还包括将分集接收天线的至少一个元件的使用从接收改变成发射。
17.如权利要求12所述的方法，还包括将用于第一无线电系统的接收天线的使用改变成用于第二无线电系统的发射天线。
18.如权利要求12所述的方法，还包括由传感器监视外部条件或内部条件，以用于使用来自所述传感器的信息来做出切换决定。
19.如权利要求12所述的方法，还包括由天线匹配调谐块对其使用已被改变的天线的谐波频率进行改变。
20.如权利要求12所述的设备，还包括基于功率控制算法以及如下参数中的至少一个来做出切换决定发射功率电平、将要 发射的信号的数据速率、发射频率、使用的发射调制、发射或接收的子载波数目、来自功率 检测或监视电路的信息、接收频率、接收信号强度、接收信号质量、接收信号数据速率、接收 调制、由发射所生成的谐波频率、由发射所生成的谐波功率电平、接收定时和发射定时。
21.一种设备，包括用于响应于切换决定将至少一个天线的使用从接收改变成发射的装置。
全文摘要
本发明涉及一种设备，包括至少一个定义单元，被配置成定义发射的信号表征参数；以及至少一个路由单元，被配置成基于所述信号表征参数将所述发射路由到至少一个发射路径，所述至少一个发射路径被布置来将所述发射传递到至少一个天线。
文档编号H04B7/00GK101911520SQ200880123329
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月22日 优先权日2007年12月28日
发明者J·瓦尔塔南, M·莱诺南, S·罗宇叙 申请人:诺基亚公司