基于信道狀況來(lái)在零中頻與直接采樣之間重新配置的接收機(jī)的制作方法
【專利說(shuō)明】基于信道狀況來(lái)在零中頻與直接采樣之間重新配置的接收 機(jī)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本公開要求2013年2月4日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)No. 13/758,846的優(yōu)先權(quán)，該 申請(qǐng)的內(nèi)容出于所有目的通過(guò)援引整體納入于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開一般涉及用于通信系統(tǒng)的無(wú)線設(shè)備。本公開尤其涉及用于基于信道狀況來(lái) 在零中頻與直接采樣之間重新配置的接收機(jī)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 電子設(shè)備（蜂窩電話、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、計(jì)算機(jī)、數(shù)字音樂(lè)播放器、全球定位系統(tǒng) 單元、個(gè)人數(shù)字助理、游戲設(shè)備等）已成為日常生活的一部分。小型計(jì)算設(shè)備如今被放置在 從汽車到住房用鎖等每件事物中。在過(guò)去的幾年里電子設(shè)備的復(fù)雜度有了急劇的上升。例 如，許多電子設(shè)備具有一個(gè)或多個(gè)幫助控制該設(shè)備的處理器、以及支持該處理器及該設(shè)備 的其他部件的數(shù)個(gè)數(shù)字電路。
[0005] 這些電子設(shè)備可以無(wú)線地傳送和接收信號(hào)。在處理信號(hào)時(shí)，電子設(shè)備可使用該電 子設(shè)備上的各種濾波器、轉(zhuǎn)換器以及其他電路。向設(shè)備上的各種元件和電路供電可耗盡電 子設(shè)備的電池。此外，當(dāng)較高消耗電路系統(tǒng)正在操作時(shí)，電子設(shè)備的電池壽命被縮短?？赏?過(guò)對(duì)允許在關(guān)閉較高功耗的電路系統(tǒng)的同時(shí)進(jìn)行有效信號(hào)處理的電子設(shè)備的改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 益處。
[0006] 概述
[0007] 描述了一種用于基于信道狀況來(lái)接收無(wú)線信號(hào)的無(wú)線設(shè)備。該無(wú)線設(shè)備包括用于 以直接采樣模式操作的直接采樣路徑。該無(wú)線設(shè)備還包括用于以正常采樣模式操作的零中 頻（ZIF)路徑。該無(wú)線設(shè)備還包括將濾波器模塊輸入耦合至直接采樣路徑的輸入以及零中 頻（ZIF)路徑的輸入的第一開關(guān)。該無(wú)線設(shè)備進(jìn)一步包括將濾波器模塊輸出耦合至直接采 樣路徑的輸出以及零中頻（ZIF)路徑的輸出的第二開關(guān)。第一開關(guān)和第二開關(guān)被配置成基 于收到信號(hào)功率來(lái)在直接采樣路徑與零中頻（ZIF)路徑之間切換。
[0008] 第一開關(guān)和第二開關(guān)可被定位成在以直接采樣模式操作時(shí)允許信號(hào)通過(guò)直接采 樣路徑。第一開關(guān)和第二開關(guān)還可被定位成在以正常采樣模式操作時(shí)允許信號(hào)通過(guò)零中頻 (ZIF)路徑。
[0009] 該無(wú)線設(shè)備可包括耦合至第二開關(guān)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)可 被配置成在以直接采樣模式操作時(shí)以直接采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)還 可被配置成在以正常采樣模式操作時(shí)以正常采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。直接采樣模式可包括 以欠采樣模式、奈奎斯特模式和過(guò)采樣模式之一操作。
[0010] 無(wú)線設(shè)備上的直接采樣路徑可包括可調(diào)諧濾波器模塊。零中頻（ZIF)路徑可包括 混頻器、振蕩器和放大器。
[0011] 無(wú)線設(shè)備可被配置成在收到信號(hào)功率小于或等于收到信號(hào)功率閾值時(shí)以正常采 樣模式操作。無(wú)線設(shè)備還可被配置成在載波噪聲比大于載波噪聲比閾值時(shí)以直接采樣模式 操作。無(wú)線設(shè)備可被配置成在載波噪聲比小于或等于載波噪聲比閾值時(shí)以正常采樣模式操 作。
[0012] 無(wú)線設(shè)備還可包括收發(fā)機(jī)。直接采樣路徑和零中頻（ZIF)路徑可以在收發(fā)機(jī)上實(shí) 現(xiàn)。無(wú)線設(shè)備可進(jìn)一步包括第一收發(fā)機(jī)和第二收發(fā)機(jī)。直接采樣路徑可以在第一收發(fā)機(jī)上 實(shí)現(xiàn)，而零中頻（ZIF)路徑可以在第二收發(fā)機(jī)上實(shí)現(xiàn)。第一收發(fā)機(jī)和第二收發(fā)機(jī)可以耦合 至模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)可被配置成在以直接采樣模式操作時(shí)以直接采樣 率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣并且在以正常采樣模式操作時(shí)以正常采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。第一收發(fā) 機(jī)還可包括被配置成以直接采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)。第二收發(fā)機(jī) 可包括被配置成以正常采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)。
[0013] 還描述了一種用于基于信道狀況來(lái)接收收到信號(hào)的方法。使用天線來(lái)接收收到信 號(hào)。確定收到信號(hào)功率是否大于收到信號(hào)功率閾值。該方法還包括基于該確定來(lái)在直接采 樣模式與正常采樣模式之間切換。
[0014] 還描述了一種用于基于信道狀況來(lái)接收收到信號(hào)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品包括其上具有指令的非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。這些指令包括用于使無(wú)線設(shè)備使用天 線來(lái)接收收到信號(hào)的代碼。這些指令還包括用于使無(wú)線設(shè)備確定收到信號(hào)功率是否大于收 到信號(hào)功率閾值的代碼。這些指令還包括用于使無(wú)線設(shè)備基于該確定來(lái)在直接采樣模式與 正常采樣模式之間切換的代碼。
[0015] 還描述了一種用于基于信道狀況來(lái)接收無(wú)線信號(hào)的設(shè)備。該設(shè)備包括用于接收收 到信號(hào)的裝置。該設(shè)備還包括用于確定收到信號(hào)功率是否大于收到信號(hào)功率閾值的裝置。 該設(shè)備還包括用于基于該確定來(lái)在直接采樣模式與正常采樣模式之間切換的裝置。
[0016] 附圖簡(jiǎn)述
[0017] 圖1示出了在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中使用的無(wú)線設(shè)備；
[0018] 圖2解說(shuō)了濾波器模塊的一種配置；
[0019] 圖3是供在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中使用的可調(diào)諧濾波器塊的一種配置的電路圖； [0020] 圖4是用于在正常采樣模式與直接采樣模式之間切換的方法的流程圖；
[0021] 圖5是示出供在直接采樣模式中使用的多條濾波器路徑的示圖；
[0022] 圖6解說(shuō)了濾波器模塊的另一配置；
[0023] 圖7是示出來(lái)自正常采樣模式的零中頻（ZIF)信號(hào)以及來(lái)自直接采樣模式的經(jīng)直 接采樣信號(hào)的示圖；
[0024] 圖8是用于在正常采樣模式與直接采樣模式之間切換的另一方法的流程圖；
[0025] 圖9解說(shuō)了可包括在無(wú)線通信設(shè)備內(nèi)的某些組件；以及
[0026] 圖10解說(shuō)了可包括在基站內(nèi)的某些組件。
[0027] 詳細(xì)描述
[0028] 圖1示出了在本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中使用的無(wú)線設(shè)備102。無(wú)線設(shè)備102可以是 無(wú)線通信設(shè)備或基站。無(wú)線設(shè)備102可包括濾波器模塊110和控制信號(hào)模塊124,該控制 信號(hào)模塊124允許無(wú)線設(shè)備102在正常采樣模式與直接采樣模式之間切換以優(yōu)化無(wú)線設(shè)備 102在接收無(wú)線信號(hào)時(shí)的功耗。在采樣模式之間切換可基于信道狀況來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種配置 中，在采樣模式之間切換被實(shí)現(xiàn)為無(wú)線設(shè)備102的自動(dòng)增益控制（AGC)功能性的一部分。例 如，在正常采樣模式與直接采樣模式之間切換可響應(yīng)于無(wú)線設(shè)備的增益和/或響應(yīng)于反饋 f目號(hào)而是自動(dòng)的。
[0029]直接采樣可以基于技術(shù)允許什么來(lái)以欠采樣模式、奈奎斯特模式或過(guò)采樣模式操 作。在過(guò)采樣中，數(shù)字旋轉(zhuǎn)/濾波可以是密集的/以高速消耗大量電流，從而使得對(duì)零中頻 (ZIF)濾波器的使用是可行的。欠采樣可以是有吸引力的，因?yàn)榛殳B的樣本處于基帶。為了 減少電流消耗，高速信號(hào)處理可能必須被減少并且壓控振蕩器（VC0)/鎖相環(huán)（PLL)可以不 被使用。
[0030] 無(wú)線通信設(shè)備還可被稱為終端、接入終端、用戶裝備（UE)、訂戶單元、站等，并且可 包括終端、接入終端、用戶裝備（UE)、訂戶單元、站等的一些或全部功能性。無(wú)線通信設(shè)備可 以是蜂窩電話、個(gè)人數(shù)字助理（PDA)、無(wú)線設(shè)備、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、手持式設(shè)備、膝上型計(jì)算 機(jī)、PC卡、緊湊型閃存、外置或內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器、有線電話等。無(wú)線通信設(shè)備可以是移動(dòng)或 駐定的。無(wú)線通信設(shè)備在任何給定時(shí)刻可在下行鏈路和/或上行鏈路上與零個(gè)、一個(gè)或多 個(gè)基站通信。下行鏈路（或即前向鏈路）是指從基站至無(wú)線通信設(shè)備的通信鏈路，而上行 鏈路（或即反向鏈路）是指從無(wú)線通信設(shè)備至基站的通信鏈路。上行鏈路和下行鏈路可指 代通信鏈路或用于該通信鏈路的載波。
[0031] 無(wú)線通信設(shè)備可在包括其他無(wú)線設(shè)備（諸如基站）的無(wú)線通信系統(tǒng)中操作?；?是與一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通信設(shè)備通信的站?；具€可被稱為接入點(diǎn)、廣播發(fā)射機(jī)、B節(jié)點(diǎn)、演 進(jìn)型B節(jié)點(diǎn)等，并且可包括接入點(diǎn)、廣播發(fā)射機(jī)、B節(jié)點(diǎn)、演進(jìn)型B節(jié)點(diǎn)等的一些或全部功能 性。每個(gè)基站提供對(duì)特定地理區(qū)域的通信覆蓋?；究商峁?duì)一個(gè)或多個(gè)無(wú)線通信設(shè)備的 通信覆蓋。術(shù)語(yǔ)"蜂窩小區(qū)"取決于使用該術(shù)語(yǔ)的上下文可指基站和/或其覆蓋區(qū)。
[0032] 無(wú)線通信系統(tǒng)（例如，多址系統(tǒng)）中的通信可通過(guò)在無(wú)線鏈路上的傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。此 類通信鏈路可經(jīng)由單輸入單輸出（SIS0)、或多輸入多輸出（MM0)系統(tǒng)來(lái)建立。多輸入多輸 出（MM0)系統(tǒng)包括分別裝備有用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)（NT個(gè)）發(fā)射天線和多個(gè)（NR個(gè)）接 收天線的（諸）發(fā)射機(jī)和（諸）接收機(jī)。SIS0系統(tǒng)是多輸入多輸出（MIM0)系統(tǒng)的特例。 如果利用了由這多個(gè)發(fā)射和接收天線所創(chuàng)建的附加維度，則該多輸入多輸出（MIM0)系統(tǒng) 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]無(wú)線通信系統(tǒng)可利用單輸入多輸出（SM0)和多輸入多輸出（MM0)兩者。無(wú)線通 信系統(tǒng)可以是能夠通過(guò)共享可用系統(tǒng)資源（例如，帶寬和發(fā)射功率）來(lái)支持與多個(gè)無(wú)線通 信設(shè)備通信的多址系統(tǒng)。此類多址系統(tǒng)的示例包括碼分多址（CDMA)系統(tǒng)、寬帶碼分多址 (W-CDMA)系統(tǒng)、時(shí)分多址（TDMA)系統(tǒng)、頻分多址（FDMA)系統(tǒng)、正交頻分多址（0FDMA)系統(tǒng)、 單載波頻分多址（SC-FDMA)系統(tǒng)、第三代合作伙伴項(xiàng)目（3GPP)長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE)系統(tǒng)、以及 空分多址（SDMA)系統(tǒng)。
[0034]無(wú)線設(shè)備102可以包括耦合至雙工器106的天線104。雙工器106允許在信道上 進(jìn)行雙向通信。雙工器106可以從天線104獲取收到（Rx)信號(hào)134。雙工器106可包括用 于使收到（Rx)信號(hào)134通過(guò)并濾除不想要的頻率的電路系統(tǒng)（例如，可調(diào)諧濾波器、帶通 濾波器、表面聲波（SAW)濾波器）。雙工器106的輸出可被提供給匹配網(wǎng)絡(luò)108。
[0035] 匹配網(wǎng)絡(luò)108可以是最小化負(fù)載阻抗（例如，到天線104中的阻抗）與源阻抗（例 如，內(nèi)部阻抗）之差的電路系統(tǒng)。匹配網(wǎng)絡(luò)108可用于在收到（Rx)信號(hào)134通過(guò)無(wú)線設(shè)備 102時(shí)最大化其功率。匹配網(wǎng)絡(luò)108可以向?yàn)V波器模塊110提供濾波器模塊輸入136。
[0036] 無(wú)線設(shè)備102還可包括調(diào)制解調(diào)器122。調(diào)制解調(diào)器122可以耦合至模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 120的輸出。調(diào)制解調(diào)器122可通過(guò)數(shù)字地處理來(lái)自RF收發(fā)機(jī)的接收機(jī)輸出來(lái)確定 收到（Rx)信號(hào)134的收到（Rx)信號(hào)功率126。收到（Rx)信號(hào)功率126可用于確定載波噪 聲（C/N)比130。調(diào)制解調(diào)器122可以向控制信號(hào)模塊124提供收到（Rx)信號(hào)功率126和 /或其他度量?？刂菩盘?hào)模塊124可以從由調(diào)制解調(diào)器122提供的數(shù)據(jù)確定載波噪聲（C/ N)比130和/或關(guān)于收到（Rx)信號(hào)134的其他信息。收到（Rx)信號(hào)功率126可由調(diào)制解 調(diào)器122提供給控制信號(hào)模塊124?？刂菩盘?hào)模塊124可以耦合至濾波器模塊110和模數(shù) 轉(zhuǎn)換器（ADC) 120?？刂菩盘?hào)模塊124可以向?yàn)V波器模塊110和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC) 120提供 關(guān)于以正常模式還是直接采樣模式操作的控制信號(hào)140。
[0037] 控制信號(hào)模塊124可包括收到（Rx)信號(hào)功率126和載波噪聲（C/N)比130?？?制信號(hào)模塊124還可包括收到（Rx)信號(hào)功率閾值128和載波噪聲（C/N)比閾值132。收 到（Rx)信號(hào)功率閾值128可以是控制信號(hào)模塊124將其與收到（Rx)信號(hào)功率126作比較 的預(yù)定義值。控制信號(hào)模塊124可基于收到（Rx)信號(hào)功率126與收到（Rx)信號(hào)功率閾值 128的比較來(lái)生成控制信號(hào)140。載波噪聲（C/N)比閾值132可以是控制信號(hào)模塊124將 其與載波噪聲（C/N)比130作比較的預(yù)定義值。控制信號(hào)模塊124可基于載波噪聲（C/N) 比130與載波噪聲（C/N)比閾值132的比較來(lái)生成控制信號(hào)140。在一些配置中，控制信號(hào) 模塊124可基于包括收到（Rx)信號(hào)功率126和載波噪聲（C/N)比130在內(nèi)的因素的組合 來(lái)生成控制信號(hào)140。
[0038] 控制信號(hào)模塊124可以確定濾波器模塊110和模數(shù)轉(zhuǎn)換