专利名称：节电接收器的制作方法
技术领域：
各种无线电装置具有通过禁用它们某些功能而降低其能耗的低功率模式。这种模 式在具有有限电源(诸如，由电池供电的装置中尤其有用。
背景技术：
一旦装置进入了低功率模式，则其必须响应某些条件以从该模式唤醒并进入正常 或较少限制的工作模式。一种这样的条件可以由用户对该装置的输入部件(诸如按钮)直 接进行输入。然而，这要求该装置对用户是可接近的，并且其装备有合适的输入部件。可用 于装置是无线电接收器的另一种这样的条件是对于该装置所使用类型的无线电信号的探 测。该方法具有装置可远程唤醒而无需用户干预的优点。另一优点是在可能需要装置接收 数据时，可依靠该装置以自动离开其低功率模式。因此，该装置可以允许时常进入其低功率 模式，节省更多能量。无线电信号总是以一定电平呈现。因此，为了装置响应于检测无线电信号而唤醒， 该装置必须是选择性的其仅响应某些无线电信号以从其低功率模式唤醒。一种选择是，当 检测到高于某功率的任何无线电信号时，装置从其低功率模式唤醒。然而，在诸如移动电话 和PDA(便携式数字助理)的便携装置中无线电发射器的流行意味着该条件可导致该装置 要比所需更经常地唤醒。另一种选择是装置响应于检测到一定频带内的任何信号而唤醒。 然而，诸如ISM(工业、科学和医学)频带的某些频带由许多无线电系统共享，从而这也可导 致装置要比所需更经常地唤醒。因此，为了装置在其低功率状态检测无线电信号，通常装置 周期性地上电其无线接收器以校验特定类型(装置将通过该类型来正常地接收数据)的信 号。例如，这些信号可以是在特定频带内使用特定调制方案或使用特定频率跳频或扩展码 (spreading code)的信号。然而，当无线接收器开启时，它通常使用大量的能量。因此，周 期性地上电接收器削弱了低功率模式的益处。因此，需要消耗较少能量的检测无线电信号的方式。
发明内容
根据本发明，提供了一种信号接收器，其能够以两种模式工作正常模式，接收和 解码信号；以及检测模式，检测信号的存在，该信号接收器具有功能单元，该单元可以按 照两种方式工作第一方式，具有相对低功耗和相对低精度；以及第二方式，具有相对高功 耗和相对高精度，和控制器，当接收器处于检测模式时使功能单元以第一方式工作，当接收 器处于正常模式时使功能单元以第二方式工作。功能单元可以是或包括时钟和/或电源和/或滤波器和/或放大器。功能单元可以包括两个部件，各个部件均能够提供功能单元的功能，一个部件提 供具有相对低功耗和相对低精度的第一方式下的功能，另一部件提供具有相对高功耗和相 对高精度的第二方式下的功能；当接收器处于其检测模式时，仅一个部件是可工作的。可替 换地，功能单元可仅包括能够提供该功能单元的功能的单一部件，该部件可在两种工作模
3式中工作，一种模式具有相对低功耗和相对低精度，另一种模式具有相对高功耗和相对高 精度；当接收器处于其检测模式时，该功能单元在一种模式中工作。信号接收器可包括信号检测器，用于检测输入至装置的预定格式的信号，信号检 测器的工作依赖于功能单元，并且当接收器工作于检测模式时，其操作信号检测器。信号检测器可配置为，如果其检测到输入至装置的预定格式的信号，则用信号通 知控制器。控制器可配置为在信号通知时，自动使装置进入正常模式。
现在将参考附图，通过示例的方式来描述本发明，其中图1是第一无线电装置的示意图；以及图2是第二无线电装置的示意图。
具体实施例方式图1的装置包括用于接收无线电信号的接收器部1。该接收器部包括产生输出的 本地振荡器2，该输出在混频器3中与天线4接收的信号混合从而下变频所接收的信号。经 下变频的信号经滤波器5带通滤波然后传输到检测器6，该检测器可检测和解码接收信号 内的任何流量数据。在图1的装置中，本地振荡器2可由两个时钟7、8中任一个进行时钟脉冲。时钟 7是相对高精度的时钟，而时钟8是较低精度的时钟，其比时钟7消耗较低功率。控制器9 用信号通知时钟，以在任意时刻控制使用哪个时钟。配置控制器，从而当装置处于低功率模 式时使用较低功率的时钟8，而当装置处于其正常模式时使用较高功率时钟7。已经认识到当接收器运行时，接收器的时钟是电源的主要使用者，然而对于简单 地检测信号的存在而非正常使用中精确解码信号，较低精度时钟是期望的，其可以被成功 地使用。因此，当处于低功率模式时，图1的装置可提供节电益处。现在将更详细地描述图1的装置。该装置是无线电收发信器。该装置包括天线4、 接收器部1、用于对天线4发射的信号进行上变频的发射器部10、基带部12和时钟7和时 钟8。基带部对接收的信号和要发射的信号执行基带处理，包括处理接收的流量数据和产生 用于该装置传输的流量数据。它还负责控制功能，例如用于选择该装置要在正常模式还是 在较低功率模式下工作、用于选择时钟7、时钟8中的哪个要工作，以及用于处理本地用户 接口功能。发射器部10将来自基带部的流量数据作为其输入。其将数据上变频为适于使用 中的无线电系统，从而形成用于传输的无线电信号。发射器可以是传统的发射器。接收器1可以是任何适当的设计。实际上，接收器的设计取决于使用中的无线系 统。它可便利地是低-IF(中频)正交接收器。然而，可使用其它类型的接收器。在正交接 收器的情形下，从天线接收的信号被分成两路。各路中信号与来自本地震荡器3的信号(信 号具有相同频率但彼此异相90° )混合。选择本地振荡器3的频率，以将其频率在所期望 接收信道中的信号频移到类似于滤波器5的滤波器通带中。这些滤波器的输出可直接应用 于信号检测器6，该信号检测器便利地在数字域中处理该输出以检测其中的流量数据。接收 器包括对天线接收的信号进行放大的放大器13。该接收器可连续地执行多重下变频步骤。
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在图1中所示类型的接收器中，根据要被接收的信号频率来设定本地振荡器2的 频率。为此，本地振荡器2和/或时钟7、时钟8由基带部12控制，以允许接收期望频率的 信号。本地振荡器可具有分频器或倍频器，其根据时钟输入处的信号生成期望频率的本地 振荡器信号。基带部12包括功率控制器9，其经由线路14控制时钟7、时钟8的工作，并经由线 路15控制接收器1的工作。时钟可认为形成时钟功能16的一部分，该时钟功能可在线路 14的控制下以两种模式中的任意一种工作。在第一模式中，时钟7运行，时钟8无效，且设 定多路开关17，从而由时钟7提供时钟功能的输出18。在第二模式中，时钟8运行，时钟7 无效，且设定多路开关17，从而由时钟8提供时钟功能的输出18。时钟7是相对高精度的时钟。时钟8使用低于时钟7的功率，但具有较低的精度。 可以按照不同方式配置时钟，但作为一个实例，时钟7可以由晶体振荡器实现，时钟8可由 硅上振荡器实现。由于时钟7比时钟8具有更高的精度，所以预见使用时钟7接收信号将 比倘若使用时钟8接收信号引入较少的噪声。为了说明，时钟8对于允许接收器再现经解 调的信号来说，可能是不够精确的；或者是能够再现这种信号但是对于其有用来说具有太 多噪声。然而，当无线电接收器可使用它检测信号存在时，它仍足够精确。基带部9的模式控制部19确定装置应在其低功率模式还是其正常模式下工作，且 将此用信号通知功率控制器9。可以按照任何方便的方式做出模式的选择。例如，如果装 置在大于预设时间没有发射或接收流量数据，或在一天的预设时间期间没有发射或接收数 据，则可进入低功率模式。如果在装置处于其低功率模式时，装置用户接口被触发或装置检 测到确定为代表装置要接收类型的无线电流量的存在的活动性，则可进入正常模式。功率控制器9根据装置在其正常模式还是其节电模式中工作，来控制装置部件的 操作。在正常模式中，装置的所有部件(除了时钟8以外)都是有效的，并且设定开关17 从而由时钟7来时钟脉冲接收器。在低功率模式中，功率控制器无效发射器部10的部件， 并周期性地激活接收器部(例如，每秒中长达10毫秒)以允许其检测流量。在低功率模式 中，时钟8无效，时钟7有效，并且设定开关17从而由时钟8时钟脉冲接收器。时钟8与时钟7相比具有较低的精度，从而可以预期接收器的输出比使用时钟7 的情况具有相对的噪声。因此，时钟8不用于装置的正常工作模式。然而，在低功率模式中， 装置不需要完全解码检测到的数据；其仅需要检测倘若使用时钟7可以被接收器解码的类 型的信号存在。可以通过尝试检测接收器输出中的载波(并假设如果检测到载波则存在信 号)来执行信号的检测，或者信号的检测可以是概率处理，在该处理中对照已确定表明信 号存在的一个或多个预定方法来再次测试接收器的信号输出。一个实例是检测导频音或预 定载波具有的强度。基带部可以被配置为响应于当装置工作于低功率模式时检测到的信 号，其切换到正常模式。可替换地，可以切换到中间工作模式，其中使用时钟8而非时钟7， 以接收信号然后尝试解码接收到的信号。如果在预设时段内成功解码信号，则装置切换到 正常模式，否则返回到低功率模式。图1中所示的装置可作为单个物理单元实施，例如在包括时钟7和8的单个集成 电路(IC) 20上。上述实施例通过在不需要时对较高功耗时钟的电源进行限制而具有节电能力。除 了时钟之外，还可以按照模拟方式控制装置的其他功能。装置的多种功能可以工作于两种功率模式一种模式具有较大的功耗但较高的精度，而另一种模式具有较小的功耗但较低 的精度。如果较低精度模式满足于检测信号是否存在，则装置可被配置为在装置仅校验信 号存在时不采用较高精度模式。此外，在采用更高精度模式时，优选地不采用较低精度模 式。这种功能的实例如下1.电源装置可以具有两种电源模式一种具有较高稳定性但较大功耗，一种具 有较大噪声但使用较少功率。该系统可以使用较大噪声的电源，同时执行信号检测，然后倘 若信号可能出现时使用较净化的电源。2.滤波器装置可以具有两种滤波模式一种具有较灵敏的带通特性但具有较大 的功耗，一种具有较低的选择性但使用较少功率。该系统可使用较低选择性滤波器，同时执 行信号检测，使用更灵敏的滤波器用于接收检测到的信号。3.放大器装置可以具有两种放大模式一种具有较好的线性但具有较大的功 耗，一种具有较低的线性但使用较小的功率。该系统可使用较低线性的放大器用于信号检 测，而使用较高线性的放大器用于接收检测到的信号。在各个情形中，各个模式可以由相应硬件，或可以使用相同硬件但具有不同操作 参数来实施。可组合两个以上这些工作模式，允许进一步节省功率。除了本地振荡器之外，其它部件还可以取决于时钟频率。例如，一个或多个滤波器 可以依赖于时钟频率来工作，以根据所期望的接收频率来改变其通带。这些部件在信号检 测期间可以依赖于较低质量的时钟来工作，而在信号接收期间可以依赖于较高质量的时钟 来工作。图2示出可替换实施方式，其中，时钟7和时钟8与其它部件相分离地实施。在该 实施例中，仍然控制时钟7、时钟8，通过在不需要较高功耗的时钟8时对其下电，从而节省功率。在图2的实施例中，等同的部件与图1中的标号相同。在该实施例中，天线、发射 接收器和基带部在单个集成电路21上。与集成电路分离地实现时钟7和时钟8，并以输入 线路22、输入线路23上时钟信号的形式提供对于集成电路的输入。也与集成电路分离地实 现时钟控制器24。时钟控制器在所示25处接收来自集成电路的输入，并响应该输入，对要 提供给时钟7、时钟8中的一个或另一个的功率进行调整。对于时钟控制器的输入可采用多 种形式。实例如下1.时钟控制器可以从基带部接收专用信号，该专用信号指示要求哪个时钟上电， 或指示装置是否在低功率模式或正常模式。2.时钟控制器可以从基带部接收信号，该信号指示对于时钟的所期望的精度水 平。假设已知各个时钟的精度，则时钟控制器可以选择作为恰当的一个时钟。这允许集成 电路以多种类型的芯片外时钟有效工作的灵活性，这些时钟对于集成电路的设计者可能是 未知的。3.时钟控制器可根据非专用于推断装置模式的信号来推断装置处于何模式。例 如，可以根据集成电路的功耗推断装置的功率模式。在各个情形中，对于信号检测，通常必须具有相对高容差的无线电接收器的相应 部件可以按照较低容差运行。当要接收信号时，该接收器则可切换到较高容差。类似地，时钟7和时钟8之一可以在集成电路上实施，另一个在芯片外实施。时钟
6仍然根据上述基本逻辑来使用。集成电路可以包括非易失性存储器，其能够用于存储在集成电路上执行的程序代 码(固件)。例如，程序代码可以实现基带部11的功能。集成电路可以通过将新固件加载 到集成电路上而更新程序代码。该便利性可以允许集成电路升级从而具有即使其以前所不 具备的上述功能。因此，集成电路可以通过新固件来更新，从而如果其先前已使用一个以上 时钟使其在时钟之间切换，或控制如图2中所示的多个外部时钟。可使用相同的原理来控 制其他部件的模式(诸如电源、放大器或滤波器)。用于确定何时从信号检测模式切换到信号接收模式的条件取决于正在使用的系 统。实例包括在特定滤波窗口中检测的信号强度大于预设值，接收器检测到的信号干扰比 大于预设值，以及以低于预设误码率接收到的信号。在上述实例中，装置的部件被描述为在集成电路上实现。可以按照其他方式来实 施此装置，例如，作为电路板上离散部件或通过多个IC。接收器可根据任何适当协议工作。实例包括蓝牙、无线局域网(例如，IEEE 802. 11)、GSM 和 3G1·办议。时钟7和时钟8中的一个或两者可以是接收器部特有的，但对于时钟7至少提供 发射器和接收器部使用的时钟信号是便利的。因此，申请人由此将本文所描述的每个单独特征以及两个或多个这些特征的任意 组合独立地公开到了这样的程度，即根据本领域技术人员的公知常识、基于作为整体的本 说明书能够实施这些特征或组合，而不考虑这些特征或特征的组合是否解决了本文所公开 的任何问题，而且不限制权利要求的保护范围。申请人认为本发明的多个方面可以由任何 这种特征或特征的组合构成。鉴于上述说明，显然对本领域技术人员来说可以在本发明的 范围内进行各种修改。
权利要求
一种信号接收器，能够以两种模式工作用于接收和解码信号的正常模式，以及用于检测信号存在的检测模式，所述信号接收器具有功能单元，能够以两种方式工作具有相对低功耗和相对低精度的第一方式，以及具有相对高功耗和相对高精度的第二方式；以及控制器，用于在所述接收器处于其所述检测模式时使所述功能单元以所述第一方式工作，以及在所述接收器处于其所述正常模式时使所述功能单元以所述第二方式工作。
2.根据权利要求1所述的信号接收器，其中，所述功能单元是时钟。
3.根据权利要求1所述的信号接收器，其中，所述功能单元是电源。
4.根据权利要求1所述的信号接收器，其中，所述功能单元是滤波器。
5.根据权利要求1所述的信号接收器，其中，所述功能单元是放大器。
6.根据前述任一项权利要求所述的信号接收器，其中，所述功能单元包括两个部件，各 个所述部件均能够提供所述功能单元的功能，一个所述部件以具有相对低功耗和相对低精 度的所述第一方式提供所述功能，另一个所述部件以具有相对高功耗和相对高精度的所述 第二方式提供所述功能；当所述接收器处于其所述检测模式时，仅所述一个所述部件工作。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的信号接收器，其中，所述功能单元仅包括能够提 供所述功能单元的功能的单个部件，所述部件能够以两种工作模式工作，一种所述模式具 有相对低功耗和相对低精度，另一种所述模式具有相对高功耗和相对高精度；当所述接收 器处于其所述检测模式时，所述功能单元以所述一种所述模式工作。
8.根据前述任一项权利要求所述的信号接收器，包括信号检测器，用于检测输入至装 置的预定格式的信号，所述信号检测器的工作取决于所述功能单元，并且所述接收器以所 述检测模式工作时，所述接收器操作所述信号检测器。
9.根据权利要求8所述的信号接收器，其中，所述信号检测器被配置为如果其检测到 输入至所述装置的所述预定格式的信号则信号通知所述控制器，并且所述控制器被配置为 在被信号通时，自动地使所述装置进入所述正常模式。
全文摘要
一种信号接收器，其能够以两种模式工作用于接收和解码信号的正常模式以及用于检测信号存在的检测模式，信号接收器具有功能单元，其可以两种方式工作具有相对低功耗和相对低精度的第一方式，以及具有相对高功耗和相对高精度的第二方式，以及控制器，其用于在接收器处于检测模式时使功能单元以第一方式工作，并且在接收器处于正常模式时使功能单元以第二方式工作。
文档编号H04B1/16GK101926098SQ200880125647
公开日2010年12月22日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年1月28日
发明者史蒂文·马克·辛格 申请人:剑桥硅无线电有限公司