基于信道状况来在零中频与直接采样之间重新配置的接收机的制作方法
【专利说明】基于信道状况来在零中频与直接采样之间重新配置的接收 机
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本公开要求2013年2月4日提交的美国非临时申请No. 13/758,846的优先权，该 申请的内容出于所有目的通过援引整体纳入于此。
技术领域
[0003] 本公开一般涉及用于通信系统的无线设备。本公开尤其涉及用于基于信道状况来 在零中频与直接采样之间重新配置的接收机的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 电子设备（蜂窝电话、无线调制解调器、计算机、数字音乐播放器、全球定位系统 单元、个人数字助理、游戏设备等）已成为日常生活的一部分。小型计算设备如今被放置在 从汽车到住房用锁等每件事物中。在过去的几年里电子设备的复杂度有了急剧的上升。例 如，许多电子设备具有一个或多个帮助控制该设备的处理器、以及支持该处理器及该设备 的其他部件的数个数字电路。
[0005] 这些电子设备可以无线地传送和接收信号。在处理信号时，电子设备可使用该电 子设备上的各种滤波器、转换器以及其他电路。向设备上的各种元件和电路供电可耗尽电 子设备的电池。此外，当较高消耗电路系统正在操作时，电子设备的电池寿命被缩短。可通 过对允许在关闭较高功耗的电路系统的同时进行有效信号处理的电子设备的改进来实现 益处。
[0006] 概述
[0007] 描述了一种用于基于信道状况来接收无线信号的无线设备。该无线设备包括用于 以直接采样模式操作的直接采样路径。该无线设备还包括用于以正常采样模式操作的零中 频（ZIF)路径。该无线设备还包括将滤波器模块输入耦合至直接采样路径的输入以及零中 频（ZIF)路径的输入的第一开关。该无线设备进一步包括将滤波器模块输出耦合至直接采 样路径的输出以及零中频（ZIF)路径的输出的第二开关。第一开关和第二开关被配置成基 于收到信号功率来在直接采样路径与零中频（ZIF)路径之间切换。
[0008] 第一开关和第二开关可被定位成在以直接采样模式操作时允许信号通过直接采 样路径。第一开关和第二开关还可被定位成在以正常采样模式操作时允许信号通过零中频 (ZIF)路径。
[0009] 该无线设备可包括耦合至第二开关的模数转换器（ADC)。该模数转换器（ADC)可 被配置成在以直接采样模式操作时以直接采样率对信号进行采样。该模数转换器（ADC)还 可被配置成在以正常采样模式操作时以正常采样率对信号进行采样。直接采样模式可包括 以欠采样模式、奈奎斯特模式和过采样模式之一操作。
[0010] 无线设备上的直接采样路径可包括可调谐滤波器模块。零中频（ZIF)路径可包括 混频器、振荡器和放大器。
[0011] 无线设备可被配置成在收到信号功率小于或等于收到信号功率阈值时以正常采 样模式操作。无线设备还可被配置成在载波噪声比大于载波噪声比阈值时以直接采样模式 操作。无线设备可被配置成在载波噪声比小于或等于载波噪声比阈值时以正常采样模式操 作。
[0012] 无线设备还可包括收发机。直接采样路径和零中频（ZIF)路径可以在收发机上实 现。无线设备可进一步包括第一收发机和第二收发机。直接采样路径可以在第一收发机上 实现，而零中频（ZIF)路径可以在第二收发机上实现。第一收发机和第二收发机可以耦合 至模数转换器（ADC)。模数转换器（ADC)可被配置成在以直接采样模式操作时以直接采样 率对信号进行采样并且在以正常采样模式操作时以正常采样率对信号进行采样。第一收发 机还可包括被配置成以直接采样率对信号进行采样的第一模数转换器（ADC)。第二收发机 可包括被配置成以正常采样率对信号进行采样的第二模数转换器（ADC)。
[0013] 还描述了一种用于基于信道状况来接收收到信号的方法。使用天线来接收收到信 号。确定收到信号功率是否大于收到信号功率阈值。该方法还包括基于该确定来在直接采 样模式与正常采样模式之间切换。
[0014] 还描述了一种用于基于信道状况来接收收到信号的计算机程序产品。该计算机程 序产品包括其上具有指令的非瞬态计算机可读介质。这些指令包括用于使无线设备使用天 线来接收收到信号的代码。这些指令还包括用于使无线设备确定收到信号功率是否大于收 到信号功率阈值的代码。这些指令还包括用于使无线设备基于该确定来在直接采样模式与 正常采样模式之间切换的代码。
[0015] 还描述了一种用于基于信道状况来接收无线信号的设备。该设备包括用于接收收 到信号的装置。该设备还包括用于确定收到信号功率是否大于收到信号功率阈值的装置。 该设备还包括用于基于该确定来在直接采样模式与正常采样模式之间切换的装置。
[0016] 附图简述
[0017] 图1示出了在本发明的系统和方法中使用的无线设备；
[0018] 图2解说了滤波器模块的一种配置；
[0019] 图3是供在本发明的系统和方法中使用的可调谐滤波器块的一种配置的电路图； [0020] 图4是用于在正常采样模式与直接采样模式之间切换的方法的流程图；
[0021] 图5是示出供在直接采样模式中使用的多条滤波器路径的示图；
[0022] 图6解说了滤波器模块的另一配置；
[0023] 图7是示出来自正常采样模式的零中频（ZIF)信号以及来自直接采样模式的经直 接采样信号的示图；
[0024] 图8是用于在正常采样模式与直接采样模式之间切换的另一方法的流程图；
[0025] 图9解说了可包括在无线通信设备内的某些组件；以及
[0026] 图10解说了可包括在基站内的某些组件。
[0027] 详细描述
[0028] 图1示出了在本发明的系统和方法中使用的无线设备102。无线设备102可以是 无线通信设备或基站。无线设备102可包括滤波器模块110和控制信号模块124,该控制 信号模块124允许无线设备102在正常采样模式与直接采样模式之间切换以优化无线设备 102在接收无线信号时的功耗。在采样模式之间切换可基于信道状况来实现。在一种配置 中，在采样模式之间切换被实现为无线设备102的自动增益控制（AGC)功能性的一部分。例 如，在正常采样模式与直接采样模式之间切换可响应于无线设备的增益和/或响应于反馈 f目号而是自动的。
[0029]直接采样可以基于技术允许什么来以欠采样模式、奈奎斯特模式或过采样模式操 作。在过采样中，数字旋转/滤波可以是密集的/以高速消耗大量电流，从而使得对零中频 (ZIF)滤波器的使用是可行的。欠采样可以是有吸引力的，因为混叠的样本处于基带。为了 减少电流消耗，高速信号处理可能必须被减少并且压控振荡器（VC0)/锁相环（PLL)可以不 被使用。
[0030] 无线通信设备还可被称为终端、接入终端、用户装备（UE)、订户单元、站等，并且可 包括终端、接入终端、用户装备（UE)、订户单元、站等的一些或全部功能性。无线通信设备可 以是蜂窝电话、个人数字助理（PDA)、无线设备、无线调制解调器、手持式设备、膝上型计算 机、PC卡、紧凑型闪存、外置或内置调制解调器、有线电话等。无线通信设备可以是移动或 驻定的。无线通信设备在任何给定时刻可在下行链路和/或上行链路上与零个、一个或多 个基站通信。下行链路（或即前向链路）是指从基站至无线通信设备的通信链路，而上行 链路（或即反向链路）是指从无线通信设备至基站的通信链路。上行链路和下行链路可指 代通信链路或用于该通信链路的载波。
[0031] 无线通信设备可在包括其他无线设备（诸如基站）的无线通信系统中操作。基站 是与一个或多个无线通信设备通信的站。基站还可被称为接入点、广播发射机、B节点、演 进型B节点等，并且可包括接入点、广播发射机、B节点、演进型B节点等的一些或全部功能 性。每个基站提供对特定地理区域的通信覆盖。基站可提供对一个或多个无线通信设备的 通信覆盖。术语"蜂窝小区"取决于使用该术语的上下文可指基站和/或其覆盖区。
[0032] 无线通信系统（例如，多址系统）中的通信可通过在无线链路上的传输来实现。此 类通信链路可经由单输入单输出（SIS0)、或多输入多输出（MM0)系统来建立。多输入多输 出（MM0)系统包括分别装备有用于数据传输的多个（NT个）发射天线和多个（NR个）接 收天线的（诸）发射机和（诸）接收机。SIS0系统是多输入多输出（MIM0)系统的特例。 如果利用了由这多个发射和接收天线所创建的附加维度，则该多输入多输出（MIM0)系统 就可以提供改善的性能（例如，更高的吞吐量、更大的容量、或改善的可靠性）。
[0033]无线通信系统可利用单输入多输出（SM0)和多输入多输出（MM0)两者。无线通 信系统可以是能够通过共享可用系统资源（例如，带宽和发射功率）来支持与多个无线通 信设备通信的多址系统。此类多址系统的示例包括码分多址（CDMA)系统、宽带码分多址 (W-CDMA)系统、时分多址（TDMA)系统、频分多址（FDMA)系统、正交频分多址（0FDMA)系统、 单载波频分多址（SC-FDMA)系统、第三代合作伙伴项目（3GPP)长期演进（LTE)系统、以及 空分多址（SDMA)系统。
[0034]无线设备102可以包括耦合至双工器106的天线104。双工器106允许在信道上 进行双向通信。双工器106可以从天线104获取收到（Rx)信号134。双工器106可包括用 于使收到（Rx)信号134通过并滤除不想要的频率的电路系统（例如，可调谐滤波器、带通 滤波器、表面声波（SAW)滤波器）。双工器106的输出可被提供给匹配网络108。
[0035] 匹配网络108可以是最小化负载阻抗（例如，到天线104中的阻抗）与源阻抗（例 如，内部阻抗）之差的电路系统。匹配网络108可用于在收到（Rx)信号134通过无线设备 102时最大化其功率。匹配网络108可以向滤波器模块110提供滤波器模块输入136。
[0036] 无线设备102还可包括调制解调器122。调制解调器122可以耦合至模数转换器 (ADC) 120的输出。调制解调器122可通过数字地处理来自RF收发机的接收机输出来确定 收到（Rx)信号134的收到（Rx)信号功率126。收到（Rx)信号功率126可用于确定载波噪 声（C/N)比130。调制解调器122可以向控制信号模块124提供收到（Rx)信号功率126和 /或其他度量。控制信号模块124可以从由调制解调器122提供的数据确定载波噪声（C/ N)比130和/或关于收到（Rx)信号134的其他信息。收到（Rx)信号功率126可由调制解 调器122提供给控制信号模块124。控制信号模块124可以耦合至滤波器模块110和模数 转换器（ADC) 120。控制信号模块124可以向滤波器模块110和模数转换器（ADC) 120提供 关于以正常模式还是直接采样模式操作的控制信号140。
[0037] 控制信号模块124可包括收到（Rx)信号功率126和载波噪声（C/N)比130。控 制信号模块124还可包括收到（Rx)信号功率阈值128和载波噪声（C/N)比阈值132。收 到（Rx)信号功率阈值128可以是控制信号模块124将其与收到（Rx)信号功率126作比较 的预定义值。控制信号模块124可基于收到（Rx)信号功率126与收到（Rx)信号功率阈值 128的比较来生成控制信号140。载波噪声（C/N)比阈值132可以是控制信号模块124将 其与载波噪声（C/N)比130作比较的预定义值。控制信号模块124可基于载波噪声（C/N) 比130与载波噪声（C/N)比阈值132的比较来生成控制信号140。在一些配置中，控制信号 模块124可基于包括收到（Rx)信号功率126和载波噪声（C/N)比130在内的因素的组合 来生成控制信号140。
[0038] 控制信号模块124可以确定滤波器模块110和模数转换