一种无线电架构下的TDD‑FDD双工系统及方法与流程

相关申请

本专利申请要求于2015年1月26日提交的、申请号为14/605,620、发明名称为“一种无线电架构下的tdd-fdd双工系统及方法”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

本发明涉及一种无线电架构下的tdd-fdd双工系统和方法。

背景技术：

无线回程通信系统可用于在两个或者两个以上端点，例如，在建筑物之间，提供点到点通信。无线回程信系统可以使用微波波长，这种微波波长能够实现高速且低成本的调度，并且能够在一个回程系统的小区间提供高速无线通信。

在微波无线通信中，可以使用时分双工(tdd)或频分双工(fdd)发送和接收信号。在tdd中，所发送和接收的信号使用相同的频率，要求在接收器和发射器间进行及时切换。在fdd中，所发送和接收的信号使用由定义的偏移所分开的不同频率，从而能够同时发送和接收信号。

现有技术中的双工器在tdd模式或fdd模式下运行，然而，在无线回程通信系统中，可能希望同时利用tdd和fdd进行发送和接收。因此，一种可同时通过tdd和fdd运行的双工器是所期望的。

技术实现要素：

第一方面，提供一种多工器，包括：第一带通滤波器，具有第一频率通带和用于与第一发射器相连接的第一端口；第二带通滤波器，具有第二频率通带和用于与第二发射器相连接的第一端口；第三带通滤波器，具有第三频率通带和用于与第一接收器相连接的第一端口，所述第三频率通带偏离于所述第二频率通带；第四带通滤波器，具有第四频率通带和用于与第二接收器相连接的第一端口；开关，用于将天线连接到：在第一开关位置时，连接到所述第一带通滤波器的第二端口；在第二开关位置时，连接到所述第二带通滤波器的第二端口和所述第三带通滤波器的第二端口；以及在第三开关位置时，连接到所述第四带通滤波器的第二端口。

进一方面，所述开关设置于：时分双工(tdd)模式下，信号发送过程中的所述第一开关位置和信号接收过程中的所述第三开关位置；以及频分双工(fdd)模式下，所述第二开关位置。

进一方面，所述第一频率通带和所述第四频率通带基本上相同。

进一方面，所述第二频率通带和所述第三频率通带偏离于所述第一频率通带和所述第四频率通带。

进一方面，所述第一频率通带和所述第四频率通带在约为57ghz-66ghz的v带频率范围内。

进一方面，所述第二频率通带在约为71ghz-76ghz的第一e带频率范围内，所述第三频率通带在约为81ghz-86ghz的第二e带频率范围内。

进一方面，所述第二频率通带在约为81ghz-86ghz的第一e带频率范围内，所述第三频率通带在约为71ghz-76ghz的第二e带频率范围内。

进一方面，所述开关为单刀三掷开关。

进一方面，所述第一发射器和所述第二发射器为单发射器。

进一方面，所述第一接收器和所述第二接收器为单接收器。

另一方面，提供了一种方法，包括：确定在时分双工(tdd)模式下还是在频分双工(fdd)模式下运行；当确定在所述tdd模式下运行时：在信号发送过程中，通过具有第一频率通带的第一带通滤波器将天线连接到第一发射器，在信号接收过程中，通过具有第四频率通带的第四带通滤波器将所述天线连接到第二接收器；当确定在所述fdd模式下运行时：通过具有第二频率通带的第二带通滤波器将所述天线连接到第二发射器，同时，通过具有偏离于该第二频率通带的第三频率通带的第三带通滤波器将所述天线连接到第一接收器。

进一方面，该方法包括：在所述tdd模式下，基于预定的tdd定时方案在信号发送和信号接收之间进行切换。

结合附图和下面对具体实施例的描述，本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

参照附图，仅以示例的方式，现在对本发明的实施例进行描述。

图1是根据一个实施例的无线通信系统的框图。

图2是根据一个实施例的交指型四工器的框图。

图3是根据另一个实施例的交指型四工器的框图。

图4是根据一个实施例的控制交指型四工器的方法的流程图。

具体实施方式

总体上，本发明提供一种在tdd模式和fdd模式下运行的可重配置的多工器的方法和系统。根据一个实施例，该多工器是一种tdd-fdd双工器，其包括与单刀三掷射频开关串联的交指型四工器。该交指型四工器包括可分别连接到发射器和接收器进行tdd模式双工的两个v带滤波器，以及可分别连接到发射器和接收器进行fdd模式双工的两个e带滤波器。该e带滤波器包括通过e带发射频带的e带发射滤波器，和通过偏离于该e带发射频带的e带接收频带的e带接收滤波器。在v带接收滤波器和v带发射滤波器间进行切换，能够在v带频率上实现tdd双工功能。切换至两个e带滤波器，能够在e带频率上实现fdd双工功能。

为了描述的简洁和清楚，在附图中可以用重复的附图标记来指示相应或类似的元件。为了帮助理解本发明所描述的示例，进行了许多细节描述。在将示例应用于实际的过程中可以不用这些细节。在其他情况下，为避免使所描述的示例模糊不清，对公知的方法、过程和组件不进行详细描述。本发明中的描述并不限于本文所描述示例的范围。

参见图1，其中示出了用于在，例如，无线回程通信系统中发送和接收信息的无线通信系统10。根据一个实施例，该无线通信系统10包括发射器20、接收器30和通过tdd-fdd双工器100连接到发射器20和接收器30的天线40。该tdd-fdd双工器100包括用于与发射器20相连接的发射器端口102、用于与接收器30相连接的接收器端口104和用于与天线40相连接的天线端口106。

该发射器20和接收器30可用于在各种频带上发送和接收信号。例如，该发射器20和接收器30可用于在v带或e带上发送和接收信号。所使用的v带频率范围可以为57-66ghz，所使用的e带频率范围可以为71-76ghz和81-86ghz。由于信道化特征，对于v带通信tdd发送或接收是更适合的双工方法，对于e带通信fdd发送或接收是更适合的双工方法。

为了同时提供tdd发送/接收，例如，在v带上，和fdd发送/接收，例如，在e带上，tdd-fdd双工器100可重配置以在tdd双工模式或fdd双工模式下运行，从而实现tdd和fdd双工功能，如下将对其进行更详细的描述。

该无线通信系统还包括与发射器20、接收器30和tdd-fdd双工器100相连接的处理器50。该处理器50还与存储器60相连接。该处理器50可以控制该无线通信系统10的总体操作，例如，在tdd双工模式或fdd双工模式下控制tdd-fdd双工器100。

该处理器50可以包括任意类型的电子数据处理器。该存储器60可以包括任意类型的系统存储器，例如，静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、同步dram(sdram)、只读存储器(rom)、以及它们的组合等。在一个实施例中，存储器70可以包括启动时使用的rom和在执行程序时用来存储程序和数据的dram。存储器70还可以包括存储设备，其用于存储数据、程序和其他信息，以及将数据、程序和其他信息用于处理器50。该存储设备可以包括，例如，固态驱动器、硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器中的一种或多种。

该无线通信系统10还可以包括一个或多个网络接口70，该网络接口70可以包括有线链路，例如以太网电缆，和/或无线链路，以用于访问节点或不同网络80。该网络接口70允许处理单元通过网络80与远程单元通信。在一个实施例中，无线通信系统10连接到局域网或广域网以进行数据处理并与远程设备，例如，互联网、远程存储设备等通信。

具体的无线通信系统10可以使用所示的所有部件，或者仅使用这些部件的一个子集，且集成水平可因系统而异。此外，一无线通信系统10中的部件可以有多种示例，例如，多个处理器50、多个存储器60、多个发射器20和多个接收器30等。该无线通信系统10可包括处理器50，其连接到一个或多个输入/输出设备，例如，扬声器、麦克风、鼠标、触摸屏、键盘、小型键盘、打印机和显示器等。

参见图2，其中示出了同时具有tdd和fdd双工功能的tff-fdd双工器100的一个示例。该tdd-fdd双工器100包括v带发射滤波器108、e带发射滤波器110、e带接收滤波器112和v带接收滤波器114。该滤波器108-114用于通过期望频带范围内的频率以及滤除期望频带范围外的频率。例如，该滤波器108-114可以是用于使期望范围内或通带中的频率通过的带通滤波器。在一些实施例中，v带发射滤波器108的通带与v带接收滤波器114可以具有基本上相同的通带。e带发射滤波器110与e带接收滤波器112具有相互偏离的通带。在一些实施例中，e带发射滤波器110和e带接收滤波器112的通带可以偏离于v带发射滤波器108和v带接收滤波器114的通带。

该tdd-fdd双工器100包括与交指型四工器101串联的开关116。开关116可以是单刀三掷(1p3t)射频(rf)开关。开关116的刀129与tdd-fdd双工器100的天线端口106相连接。

在一个实施例中，v带发射滤波器108和v带接收滤波器114用于通过约为57ghz-66ghz范围内的频率，并滤除此范围之外的频率。由于v带发射滤波器108和v带接收滤波器114在tdd双工模式下使用，因此，它们可配置为具有基本上相同的通带。

由于e带发射滤波器110和e带接收滤波器112在fdd双工模式下使用，因此，每个滤波器110和滤波器112的通带是偏离的并且不重叠。e带发射滤波器110和e带接收滤波器112的通带也可偏离于v带发射滤波器108和v带接收滤波器114的通带。在一个实施例中，e带发射滤波器110用于通过约为71ghz-76ghz范围内的频率，并滤除此范围之外的频率；e带接收滤波器112用于通过约为81ghz-86ghz范围内的频率，同时滤除此范围之外的频率。在另一个实施例中，e带接收滤波器112用于通过约为71ghz-76ghz范围内的频率，同时滤除此范围之外的频率；e带发射滤波器110用于通过约为81ghz-86ghz范围内的频率，同时滤除此范围之外的频率。

尽管滤波器108-114是涉及v频带和e频带频率的，但是，在其他一些实施例中，滤波器108-114可以用于通过除v频带和e频带以外的频带内的频率。

v带发射滤波器108包括可连接到发射器20的第一端口118和连接到开关116的第一掷125的第二端口120。e带发射滤波器110包括可连接到发射器20的第一端口122和连接到开关116的第二掷126的第二端口124。e带接收滤波器112包括可连接到接收器30的第一端口128和连接到开关116的第二掷126的第二端口130。v带接收滤波器114包括可连接到接收器30的第一端口132和连接到开关的第三掷127的第二端口134。

因此，当无线通信系统10，例如，图1所示的无线通信系统10，包括tdd-fdd双工器100时，发射器20通过v带发射滤波器108连接到开关116的第一掷125，并通过e带发射滤波器110连接到开关116的第二掷126；接收器30通过e带发射滤波器112连接到开关116的第二掷126，并通过v带发射滤波器114连接到开关116的第三掷127。开关的刀129可以通过端口106连接到天线40。

在如图2所示的实施例中，布置并连接滤波器108-114以形成第一双信器136、第二双信器138和第三双信器140，从而形成本发明实施例所提到的“交指型四工器”101。

v带发射滤波器108和e带发射滤波器110形成该第一双信器136，从而第一双信器136的公共端口就是tdd-fdd双工器100的发射端口102。e带发射滤波器110和e带接收滤波器112形成该第二双信器138，其包括连接到开关116的第二掷126的公共端口142。v带接收滤波器114和e带接收滤波器112形成该第三双信器140，从而第三双信器140的公共端口就是接收端口104。

在运行过程中，发射端口102与发射器20相连接，接收端口104与接收器30相连接，天线端口106与天线40相连接。如上所述，tdd-fdd双工器100可以在tdd双工模式下运行，提供tdd双工功能，也可以在fdd双工模式下运行，提供fdd双工功能。该tdd-fdd双工器利用开关116在tdd双工模式和fdd双工模式间进行重新配置。

在tdd模式下，开关116的刀129，在信号发送过程中被置于第一掷125的位置以与天线40连接，在信号接收过程中被置于第三掷127的位置以与天线40连接。例如，发射器20在v带频率范围内发送信号，该信号通过v带发射滤波器108，但基本上被e带发射滤波器110滤除。发射信号通过被置于第一掷125位置的刀129经过开关116到达天线40。

在tdd模式下的信号接收过程中，开关116的刀129被置于第三掷127的位置以与天线40连接。例如，在v带频率范围内所接收到的信号是通过天线40接收的，并通过被置于第三掷127的位置的刀129经过开关116到达v带接收滤波器114的第二端口134。所接收到的v带频率信号通过该v带接收滤波器114被传送至接收器30。

在tdd双工模式下，开关116的刀129在信号发送过程中，与第一掷125相连接，在信号接收过程中与第三掷127相连接。开关116可以由控制器来控制，例如，由控制器50控制，其与开关116、发射器20和接收器30相连接。第一掷125和第三掷127之间的切换定时可以由，例如，所使用的特定的tdd方案的性能来决定。该性能可以包括，例如，信号发送和信号接收之间的定时。所使用的tdd方案的性能可以基于，例如，通信标准来预先设定。例如，处理器50可以通知发射器20在v带频率范围内的tdd模式下发送信号。进一步地，处理器50可以通知发射器20，开关116的刀129被被置于第一掷125的位置，且发射器20能够将发送信号发送出去。

在fdd模式下，开关116的刀129被置于使得天线40和第二掷126相连接的位置。在fdd模式下，发送和接收同时发生，使用偏离于接收频带的发送频带。例如，发射器20在e带频率范围内发送发射信号，该发射信号通过v带发射滤波器108和e带发射滤波器110。该发射信号通过用于在发射频带内通过信号的e带发射滤波器110，但同时被v带发射滤波器108滤除。该发射信号通过e带滤波器110，通过被置于第二掷126的刀129穿过开关116，到达天线40。

在天线40处接收到的接收信号经过开关116到达e带发射滤波器110和e带接收滤波器112。该接收信号通过e带接收滤波器112到达接收器30。该接收信号基本上被e带发射滤波器110滤除，同时被阻止通过发射器20。虽然，e带发射滤波器110通过的发射信号到达了e带接收滤波器112的第二端口130，但e带发射滤波器110和e带接收滤波器112所通过的频率的偏移阻止发射信号与通过e带接收滤波器112传送到接收器30的接收信号混合。

图3示出了另一个实施例，其中发射器20包括v带发射器250和独立的e带发射器252。在这种情况下，tdd-fdd多工器200包括具有与v带发射器250相连接的第一端口218的v带发射滤波器208和具有与独立的e带发射器252相连接的第一端口222的e带发射滤波器210。

进一步地，在图3所示的实施例中，接收器30可以包括e带接收器254和独立的v带接收器256。e带接收滤波器212通过第一端口228与e带接收器254相连接，v带接收滤波器214通过第一端口232与独立的v带接收器256相连接。

v带发射滤波器208的第二端口220与开关216的第一掷225相连接。e带发射滤波器210的第二端口221和e带接收滤波器212的第二端口与开关216的第二掷226相连接。v带接收滤波器214的第二端口234与开关216的第三掷227相连接。在运行过程中，，开关216的刀229被置于上述类似参考图2的位置，这里不再详细描述。

现参考图4，其中示出了在tdd-fdd多工器中实现tdd和fdd双工功能的方法的流程图。例如，该方法可以由处理器50通过执行软件来实施。通过本发明，实施该方法的软件编码在本领域普通技术人员能力范围之内。相比于上述所示和/或描述的内容，该方法可以包括额外的或更少的过程，并且可以按不同的顺序来执行。用于实施该方法的计算机可读编码可以通过至少一个处理器50来执行，并可以被存储于计算机可读介质，例如，非暂时性计算机可读介质中。

在402中，判断该多工器是运行在tdd模式下还是在fdd模式下，若判断出该多工器运行在tdd双工模式下，则继续执行404。在404中，判断该多工器是正在发送信号还是正在接收信号，若判断出该多工器正在发送信号，则继续执行步骤406，并将天线连接到v带发射滤波器。若在404中判断出该多工器正在接收信号，则继续执行408，并将天线连接到v带接收滤波器。例如，在如图2所示的tdd-fdd多工器中，开关116的刀129可以在信号发送过程中被置于第一掷125的位置，在信号接收过程中，被置于第三掷127的位置。

当天线在406中被连接到v带发射滤波器，或在408中被连接到v带接收滤波器后，返回402。

若在402中判断出该多工器运行在fdd模式下，则继续执行410。在410中，在图2所示的tdd-fdd双工器100中，例如，通过将开关116的刀129置于第二掷126的位置，将天线连接到e带发射滤波器和e带接收滤波器。如上所述，由于e带发射滤波器和e带接收滤波器的频率偏移，e带发射滤波器和e带接收滤波器将发射信号和接收信号分离，使得发射频率信号传送至天线40，天线40的接收频率信号传送至接收器30。当天线在410中被连接到e带发射滤波器后，返回402。

tdd-fdd多工器可以使用v带频率和e带频率。fdd和tdd双工方案广泛应用于毫米波频段通信中，包括v带(57-66ghz)、e带(71-76ghz和81-86ghz)。

在现有技术中，收发器使用fdd双工器或者tdd双工器中的一个来运行，导致会产生一个fdd或tdd模式下运行的专用收发器。

本发明公开的可重配置tdd-fdd多工器，通过例如将开关置于三个位置中的任一位置，能够在tdd模式和fdd模式运行中进行切换。本发明所述的tdd-fdd多工器和方法将tdd和fdd功能结合在一个紧凑型的简单构架中。

在前面的描述中，为了方便说明，给出了许多细节以帮助深入理解实施例。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，这些具体细节是不需要的。在其他情况下，为了避免使理解模糊不清，以框图形式示出了公知的电气结构和电路。例如，对关于是否通过软件程序、硬件电路、固件或它们的结合来实施本发明所述的实施例的具体细节不进行描述。

本发明的实施例可以表示为一种存储在机器可读介质(也称为计算机可读介质、处理器可读介质或包括计算机可读程序代码的计算机可用介质)中的计算机程序产品。机器可读介质可以是任何合适的有形的且非暂时性的介质，包括磁、光或者电存储介质，包括硬盘、光盘只读存储器(cd-rom)、存储器设备(易失的或非易失的)或类似存储机制的存储介质。机器可读介质可以包括不同的指令集、代码序列、配置信息或其他数据，当其被执行时，会使得处理器根据本发明一个实施例来执行方法中的步骤。本领域普通技术人员将会理解，实现本发明描述的实施例所需要的其他指令和操作也可以存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可以由处理器或其他合适的处理设备执行，并可以和电路连接以完成所描述的任务。

上述实施例仅旨在举例。本领域技术人员可以对特定的实施例进行改动、修改和变形。权利要求的范围不应限于本申请所述的具体实施例，而应以与说明书整体保持一致的方式进行理解。