專利名稱：節(jié)電接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
各種無線電裝置具有通過禁用它們某些功能而降低其能耗的低功率模式。這種模 式在具有有限電源(諸如，由電池供電的裝置中尤其有用。
背景技術(shù)：
一旦裝置進入了低功率模式，則其必須響應(yīng)某些條件以從該模式喚醒并進入正常 或較少限制的工作模式。一種這樣的條件可以由用戶對該裝置的輸入部件(諸如按鈕)直 接進行輸入。然而，這要求該裝置對用戶是可接近的，并且其裝備有合適的輸入部件?？捎?于裝置是無線電接收器的另一種這樣的條件是對于該裝置所使用類型的無線電信號的探 測。該方法具有裝置可遠程喚醒而無需用戶干預(yù)的優(yōu)點。另一優(yōu)點是在可能需要裝置接收 數(shù)據(jù)時，可依靠該裝置以自動離開其低功率模式。因此，該裝置可以允許時常進入其低功率 模式，節(jié)省更多能量。無線電信號總是以一定電平呈現(xiàn)。因此，為了裝置響應(yīng)于檢測無線電信號而喚醒， 該裝置必須是選擇性的其僅響應(yīng)某些無線電信號以從其低功率模式喚醒。一種選擇是，當 檢測到高于某功率的任何無線電信號時，裝置從其低功率模式喚醒。然而，在諸如移動電話 和PDA(便攜式數(shù)字助理)的便攜裝置中無線電發(fā)射器的流行意味著該條件可導(dǎo)致該裝置 要比所需更經(jīng)常地喚醒。另一種選擇是裝置響應(yīng)于檢測到一定頻帶內(nèi)的任何信號而喚醒。 然而，諸如ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻帶的某些頻帶由許多無線電系統(tǒng)共享，從而這也可導(dǎo) 致裝置要比所需更經(jīng)常地喚醒。因此，為了裝置在其低功率狀態(tài)檢測無線電信號，通常裝置 周期性地上電其無線接收器以校驗特定類型(裝置將通過該類型來正常地接收數(shù)據(jù))的信 號。例如，這些信號可以是在特定頻帶內(nèi)使用特定調(diào)制方案或使用特定頻率跳頻或擴展碼 (spreading code)的信號。然而，當無線接收器開啟時，它通常使用大量的能量。因此，周 期性地上電接收器削弱了低功率模式的益處。因此，需要消耗較少能量的檢測無線電信號的方式。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種信號接收器，其能夠以兩種模式工作正常模式，接收和 解碼信號；以及檢測模式，檢測信號的存在，該信號接收器具有功能單元，該單元可以按 照兩種方式工作第一方式，具有相對低功耗和相對低精度；以及第二方式，具有相對高功 耗和相對高精度，和控制器，當接收器處于檢測模式時使功能單元以第一方式工作，當接收 器處于正常模式時使功能單元以第二方式工作。功能單元可以是或包括時鐘和/或電源和/或濾波器和/或放大器。功能單元可以包括兩個部件，各個部件均能夠提供功能單元的功能，一個部件提 供具有相對低功耗和相對低精度的第一方式下的功能，另一部件提供具有相對高功耗和相 對高精度的第二方式下的功能；當接收器處于其檢測模式時，僅一個部件是可工作的?？商?換地，功能單元可僅包括能夠提供該功能單元的功能的單一部件，該部件可在兩種工作模
3式中工作，一種模式具有相對低功耗和相對低精度，另一種模式具有相對高功耗和相對高 精度；當接收器處于其檢測模式時，該功能單元在一種模式中工作。信號接收器可包括信號檢測器，用于檢測輸入至裝置的預(yù)定格式的信號，信號檢 測器的工作依賴于功能單元，并且當接收器工作于檢測模式時，其操作信號檢測器。信號檢測器可配置為，如果其檢測到輸入至裝置的預(yù)定格式的信號，則用信號通 知控制器?？刂破骺膳渲脼樵谛盘柾ㄖ獣r，自動使裝置進入正常模式。


現(xiàn)在將參考附圖，通過示例的方式來描述本發(fā)明，其中圖1是第一無線電裝置的示意圖；以及圖2是第二無線電裝置的示意圖。
具體實施例方式圖1的裝置包括用于接收無線電信號的接收器部1。該接收器部包括產(chǎn)生輸出的 本地振蕩器2，該輸出在混頻器3中與天線4接收的信號混合從而下變頻所接收的信號。經(jīng) 下變頻的信號經(jīng)濾波器5帶通濾波然后傳輸?shù)綑z測器6，該檢測器可檢測和解碼接收信號 內(nèi)的任何流量數(shù)據(jù)。在圖1的裝置中，本地振蕩器2可由兩個時鐘7、8中任一個進行時鐘脈沖。時鐘 7是相對高精度的時鐘，而時鐘8是較低精度的時鐘，其比時鐘7消耗較低功率。控制器9 用信號通知時鐘，以在任意時刻控制使用哪個時鐘。配置控制器，從而當裝置處于低功率模 式時使用較低功率的時鐘8，而當裝置處于其正常模式時使用較高功率時鐘7。已經(jīng)認識到當接收器運行時，接收器的時鐘是電源的主要使用者，然而對于簡單 地檢測信號的存在而非正常使用中精確解碼信號，較低精度時鐘是期望的，其可以被成功 地使用。因此，當處于低功率模式時，圖1的裝置可提供節(jié)電益處。現(xiàn)在將更詳細地描述圖1的裝置。該裝置是無線電收發(fā)信器。該裝置包括天線4、 接收器部1、用于對天線4發(fā)射的信號進行上變頻的發(fā)射器部10、基帶部12和時鐘7和時 鐘8?；鶐Р繉邮盏男盘柡鸵l(fā)射的信號執(zhí)行基帶處理，包括處理接收的流量數(shù)據(jù)和產(chǎn)生 用于該裝置傳輸?shù)牧髁繑?shù)據(jù)。它還負責控制功能，例如用于選擇該裝置要在正常模式還是 在較低功率模式下工作、用于選擇時鐘7、時鐘8中的哪個要工作，以及用于處理本地用戶 接口功能。發(fā)射器部10將來自基帶部的流量數(shù)據(jù)作為其輸入。其將數(shù)據(jù)上變頻為適于使用 中的無線電系統(tǒng)，從而形成用于傳輸?shù)臒o線電信號。發(fā)射器可以是傳統(tǒng)的發(fā)射器。接收器1可以是任何適當?shù)脑O(shè)計。實際上，接收器的設(shè)計取決于使用中的無線系 統(tǒng)。它可便利地是低-IF(中頻)正交接收器。然而，可使用其它類型的接收器。在正交接 收器的情形下，從天線接收的信號被分成兩路。各路中信號與來自本地震蕩器3的信號(信 號具有相同頻率但彼此異相90° )混合。選擇本地振蕩器3的頻率，以將其頻率在所期望 接收信道中的信號頻移到類似于濾波器5的濾波器通帶中。這些濾波器的輸出可直接應(yīng)用 于信號檢測器6，該信號檢測器便利地在數(shù)字域中處理該輸出以檢測其中的流量數(shù)據(jù)。接收 器包括對天線接收的信號進行放大的放大器13。該接收器可連續(xù)地執(zhí)行多重下變頻步驟。
4
在圖1中所示類型的接收器中，根據(jù)要被接收的信號頻率來設(shè)定本地振蕩器2的 頻率。為此，本地振蕩器2和/或時鐘7、時鐘8由基帶部12控制，以允許接收期望頻率的 信號。本地振蕩器可具有分頻器或倍頻器，其根據(jù)時鐘輸入處的信號生成期望頻率的本地 振蕩器信號。基帶部12包括功率控制器9，其經(jīng)由線路14控制時鐘7、時鐘8的工作，并經(jīng)由線 路15控制接收器1的工作。時鐘可認為形成時鐘功能16的一部分，該時鐘功能可在線路 14的控制下以兩種模式中的任意一種工作。在第一模式中，時鐘7運行，時鐘8無效，且設(shè) 定多路開關(guān)17，從而由時鐘7提供時鐘功能的輸出18。在第二模式中，時鐘8運行，時鐘7 無效，且設(shè)定多路開關(guān)17，從而由時鐘8提供時鐘功能的輸出18。時鐘7是相對高精度的時鐘。時鐘8使用低于時鐘7的功率，但具有較低的精度。 可以按照不同方式配置時鐘，但作為一個實例，時鐘7可以由晶體振蕩器實現(xiàn)，時鐘8可由 硅上振蕩器實現(xiàn)。由于時鐘7比時鐘8具有更高的精度，所以預(yù)見使用時鐘7接收信號將 比倘若使用時鐘8接收信號引入較少的噪聲。為了說明，時鐘8對于允許接收器再現(xiàn)經(jīng)解 調(diào)的信號來說，可能是不夠精確的；或者是能夠再現(xiàn)這種信號但是對于其有用來說具有太 多噪聲。然而，當無線電接收器可使用它檢測信號存在時，它仍足夠精確?；鶐Р?的模式控制部19確定裝置應(yīng)在其低功率模式還是其正常模式下工作，且 將此用信號通知功率控制器9?？梢园凑杖魏畏奖愕姆绞阶龀瞿Ｊ降倪x擇。例如，如果裝 置在大于預(yù)設(shè)時間沒有發(fā)射或接收流量數(shù)據(jù)，或在一天的預(yù)設(shè)時間期間沒有發(fā)射或接收數(shù) 據(jù)，則可進入低功率模式。如果在裝置處于其低功率模式時，裝置用戶接口被觸發(fā)或裝置檢 測到確定為代表裝置要接收類型的無線電流量的存在的活動性，則可進入正常模式。功率控制器9根據(jù)裝置在其正常模式還是其節(jié)電模式中工作，來控制裝置部件的 操作。在正常模式中，裝置的所有部件(除了時鐘8以外)都是有效的，并且設(shè)定開關(guān)17 從而由時鐘7來時鐘脈沖接收器。在低功率模式中，功率控制器無效發(fā)射器部10的部件， 并周期性地激活接收器部(例如，每秒中長達10毫秒)以允許其檢測流量。在低功率模式 中，時鐘8無效，時鐘7有效，并且設(shè)定開關(guān)17從而由時鐘8時鐘脈沖接收器。時鐘8與時鐘7相比具有較低的精度，從而可以預(yù)期接收器的輸出比使用時鐘7 的情況具有相對的噪聲。因此，時鐘8不用于裝置的正常工作模式。然而，在低功率模式中， 裝置不需要完全解碼檢測到的數(shù)據(jù)；其僅需要檢測倘若使用時鐘7可以被接收器解碼的類 型的信號存在?？梢酝ㄟ^嘗試檢測接收器輸出中的載波(并假設(shè)如果檢測到載波則存在信 號)來執(zhí)行信號的檢測，或者信號的檢測可以是概率處理，在該處理中對照已確定表明信 號存在的一個或多個預(yù)定方法來再次測試接收器的信號輸出。一個實例是檢測導(dǎo)頻音或預(yù) 定載波具有的強度。基帶部可以被配置為響應(yīng)于當裝置工作于低功率模式時檢測到的信 號，其切換到正常模式。可替換地，可以切換到中間工作模式，其中使用時鐘8而非時鐘7， 以接收信號然后嘗試解碼接收到的信號。如果在預(yù)設(shè)時段內(nèi)成功解碼信號，則裝置切換到 正常模式，否則返回到低功率模式。圖1中所示的裝置可作為單個物理單元實施，例如在包括時鐘7和8的單個集成 電路(IC) 20上。上述實施例通過在不需要時對較高功耗時鐘的電源進行限制而具有節(jié)電能力。除 了時鐘之外，還可以按照模擬方式控制裝置的其他功能。裝置的多種功能可以工作于兩種功率模式一種模式具有較大的功耗但較高的精度，而另一種模式具有較小的功耗但較低 的精度。如果較低精度模式滿足于檢測信號是否存在，則裝置可被配置為在裝置僅校驗信 號存在時不采用較高精度模式。此外，在采用更高精度模式時，優(yōu)選地不采用較低精度模 式。這種功能的實例如下1.電源裝置可以具有兩種電源模式一種具有較高穩(wěn)定性但較大功耗，一種具 有較大噪聲但使用較少功率。該系統(tǒng)可以使用較大噪聲的電源，同時執(zhí)行信號檢測，然后倘 若信號可能出現(xiàn)時使用較凈化的電源。2.濾波器裝置可以具有兩種濾波模式一種具有較靈敏的帶通特性但具有較大 的功耗，一種具有較低的選擇性但使用較少功率。該系統(tǒng)可使用較低選擇性濾波器，同時執(zhí) 行信號檢測，使用更靈敏的濾波器用于接收檢測到的信號。3.放大器裝置可以具有兩種放大模式一種具有較好的線性但具有較大的功 耗，一種具有較低的線性但使用較小的功率。該系統(tǒng)可使用較低線性的放大器用于信號檢 測，而使用較高線性的放大器用于接收檢測到的信號。在各個情形中，各個模式可以由相應(yīng)硬件，或可以使用相同硬件但具有不同操作 參數(shù)來實施?？山M合兩個以上這些工作模式，允許進一步節(jié)省功率。除了本地振蕩器之外，其它部件還可以取決于時鐘頻率。例如，一個或多個濾波器 可以依賴于時鐘頻率來工作，以根據(jù)所期望的接收頻率來改變其通帶。這些部件在信號檢 測期間可以依賴于較低質(zhì)量的時鐘來工作，而在信號接收期間可以依賴于較高質(zhì)量的時鐘 來工作。圖2示出可替換實施方式，其中，時鐘7和時鐘8與其它部件相分離地實施。在該 實施例中，仍然控制時鐘7、時鐘8，通過在不需要較高功耗的時鐘8時對其下電，從而節(jié)省功率。在圖2的實施例中，等同的部件與圖1中的標號相同。在該實施例中，天線、發(fā)射 接收器和基帶部在單個集成電路21上。與集成電路分離地實現(xiàn)時鐘7和時鐘8，并以輸入 線路22、輸入線路23上時鐘信號的形式提供對于集成電路的輸入。也與集成電路分離地實 現(xiàn)時鐘控制器24。時鐘控制器在所示25處接收來自集成電路的輸入，并響應(yīng)該輸入，對要 提供給時鐘7、時鐘8中的一個或另一個的功率進行調(diào)整。對于時鐘控制器的輸入可采用多 種形式。實例如下1.時鐘控制器可以從基帶部接收專用信號，該專用信號指示要求哪個時鐘上電， 或指示裝置是否在低功率模式或正常模式。2.時鐘控制器可以從基帶部接收信號，該信號指示對于時鐘的所期望的精度水 平。假設(shè)已知各個時鐘的精度，則時鐘控制器可以選擇作為恰當?shù)囊粋€時鐘。這允許集成 電路以多種類型的芯片外時鐘有效工作的靈活性，這些時鐘對于集成電路的設(shè)計者可能是 未知的。3.時鐘控制器可根據(jù)非專用于推斷裝置模式的信號來推斷裝置處于何模式。例 如，可以根據(jù)集成電路的功耗推斷裝置的功率模式。在各個情形中，對于信號檢測，通常必須具有相對高容差的無線電接收器的相應(yīng) 部件可以按照較低容差運行。當要接收信號時，該接收器則可切換到較高容差。類似地，時鐘7和時鐘8之一可以在集成電路上實施，另一個在芯片外實施。時鐘
6仍然根據(jù)上述基本邏輯來使用。集成電路可以包括非易失性存儲器，其能夠用于存儲在集成電路上執(zhí)行的程序代 碼(固件)。例如，程序代碼可以實現(xiàn)基帶部11的功能。集成電路可以通過將新固件加載 到集成電路上而更新程序代碼。該便利性可以允許集成電路升級從而具有即使其以前所不 具備的上述功能。因此，集成電路可以通過新固件來更新，從而如果其先前已使用一個以上 時鐘使其在時鐘之間切換，或控制如圖2中所示的多個外部時鐘?？墒褂孟嗤脑韥砜?制其他部件的模式(諸如電源、放大器或濾波器)。用于確定何時從信號檢測模式切換到信號接收模式的條件取決于正在使用的系 統(tǒng)。實例包括在特定濾波窗口中檢測的信號強度大于預(yù)設(shè)值，接收器檢測到的信號干擾比 大于預(yù)設(shè)值，以及以低于預(yù)設(shè)誤碼率接收到的信號。在上述實例中，裝置的部件被描述為在集成電路上實現(xiàn)?？梢园凑掌渌绞絹韺?施此裝置，例如，作為電路板上離散部件或通過多個IC。接收器可根據(jù)任何適當協(xié)議工作。實例包括藍牙、無線局域網(wǎng)(例如，IEEE 802. 11)、GSM 和 3G1·辦議。時鐘7和時鐘8中的一個或兩者可以是接收器部特有的，但對于時鐘7至少提供 發(fā)射器和接收器部使用的時鐘信號是便利的。因此，申請人由此將本文所描述的每個單獨特征以及兩個或多個這些特征的任意 組合獨立地公開到了這樣的程度，即根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識、基于作為整體的本 說明書能夠?qū)嵤┻@些特征或組合，而不考慮這些特征或特征的組合是否解決了本文所公開 的任何問題，而且不限制權(quán)利要求的保護范圍。申請人認為本發(fā)明的多個方面可以由任何 這種特征或特征的組合構(gòu)成。鑒于上述說明，顯然對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可以在本發(fā)明的 范圍內(nèi)進行各種修改。
權(quán)利要求
一種信號接收器，能夠以兩種模式工作用于接收和解碼信號的正常模式，以及用于檢測信號存在的檢測模式，所述信號接收器具有功能單元，能夠以兩種方式工作具有相對低功耗和相對低精度的第一方式，以及具有相對高功耗和相對高精度的第二方式；以及控制器，用于在所述接收器處于其所述檢測模式時使所述功能單元以所述第一方式工作，以及在所述接收器處于其所述正常模式時使所述功能單元以所述第二方式工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號接收器，其中，所述功能單元是時鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號接收器，其中，所述功能單元是電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號接收器，其中，所述功能單元是濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號接收器，其中，所述功能單元是放大器。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的信號接收器，其中，所述功能單元包括兩個部件，各 個所述部件均能夠提供所述功能單元的功能，一個所述部件以具有相對低功耗和相對低精 度的所述第一方式提供所述功能，另一個所述部件以具有相對高功耗和相對高精度的所述 第二方式提供所述功能；當所述接收器處于其所述檢測模式時，僅所述一個所述部件工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的信號接收器，其中，所述功能單元僅包括能夠提 供所述功能單元的功能的單個部件，所述部件能夠以兩種工作模式工作，一種所述模式具 有相對低功耗和相對低精度，另一種所述模式具有相對高功耗和相對高精度；當所述接收 器處于其所述檢測模式時，所述功能單元以所述一種所述模式工作。
8.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的信號接收器，包括信號檢測器，用于檢測輸入至裝 置的預(yù)定格式的信號，所述信號檢測器的工作取決于所述功能單元，并且所述接收器以所 述檢測模式工作時，所述接收器操作所述信號檢測器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的信號接收器，其中，所述信號檢測器被配置為如果其檢測到 輸入至所述裝置的所述預(yù)定格式的信號則信號通知所述控制器，并且所述控制器被配置為 在被信號通時，自動地使所述裝置進入所述正常模式。
全文摘要
一種信號接收器，其能夠以兩種模式工作用于接收和解碼信號的正常模式以及用于檢測信號存在的檢測模式，信號接收器具有功能單元，其可以兩種方式工作具有相對低功耗和相對低精度的第一方式，以及具有相對高功耗和相對高精度的第二方式，以及控制器，其用于在接收器處于檢測模式時使功能單元以第一方式工作，并且在接收器處于正常模式時使功能單元以第二方式工作。
文檔編號H04B1/16GK101926098SQ200880125647
公開日2010年12月22日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者史蒂文·馬克·辛格 申請人:劍橋硅無線電有限公司