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TWI426656B - 一種通訊信號處理方法及系統 - Google Patents

一種通訊信號處理方法及系統 Download PDF

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TWI426656B
TWI426656B TW097148583A TW97148583A TWI426656B TW I426656 B TWI426656 B TW I426656B TW 097148583 A TW097148583 A TW 097148583A TW 97148583 A TW97148583 A TW 97148583A TW I426656 B TWI426656 B TW I426656B
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TW
Taiwan
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frequency
antennas
antenna
connection elements
radio
Prior art date
Application number
TW097148583A
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English (en)
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TW200943639A (en
Inventor
Ahmadreza Rofougaran
Original Assignee
Broadcom Corp
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Publication date
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Publication of TW200943639A publication Critical patent/TW200943639A/zh
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Publication of TWI426656B publication Critical patent/TWI426656B/zh

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Description

一種通訊信號處理方法及系統
本發明涉及通訊系統的信號處理，更具體地說，涉及一種高頻及低頻天線共用的通訊信號處理方法及系統。
電子通訊技術在過去的十年中發展迅速並日益普及。電子通訊技術最開始僅限於桌面化操作，而近來的電子通訊技術卻能夠在任何設備上實現通訊、媒體以及互聯網的隨時隨地的傳送。現有的移動設備，例如手機或掌上電腦(PDAs)上已經蘊含著大量的通訊技術以及輔助軟體。例如，全能瀏覽器、電子郵件用戶端、MP3播放器、即時通信軟體以及移動網路電話(VoIP)，這些技術都存在於近年的設備上。
為了能夠支援多種不同的通訊標準及資料格式，通常需要使用運行於不同收發頻段的信號處理技術。
比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統，現有技術的其他局限性和弊端對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。
本發明提供了一種高頻及低頻天線共用的通訊訊號處理方法及系統，結合至少一幅附圖進行了充分的展現和描述，並在權利要求中得到了更完整的闡述。
一種通訊信號處理方法，包括：通過連接多個天線配置一多頻率天線系統，該多個天線之間通過一個或多個頻率相關連接元件能夠互相通訊；並且，通過所述配置的多頻天線系統接收和/或 發送一個或多個射頻的無線信號。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件為頻率可調。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件包括：微帶和/或傳輸線。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件為RLC電路。
優選地，所述方法進一步包括：在所述發送和/或接收過程中，將所述多頻天線系統配置為並行運行或時分雙工運行模式。
優選地，所述一個或多個射頻以並行方式或時分雙工方式運行。
優選地，所述方法進一步包括：在一個或多個射頻前端處生成用於傳輸的無線信號。
優選地，所述方法進一步包括：在一個或多個射頻前端處對所述接收到的無線信號進行解調。
優選地，所述方法進一步包括：在所述解調過程中將接收到的射頻(RF)信號轉換為中頻(IF)信號。
優選地，所述方法進一步包括：在所述解調過程中將接收到的射頻(RF)信號轉換為基帶信號。
一種通訊信號處理系統，包括：一個或多個電路，用於通過連接多個天線配置一多頻率天線系統，該多種天線之間通過一個或多個頻率相關連接元件能夠互相通訊，；並且，所述一個或多個電路通過所述配置的多頻天線系統對一個或多個射頻的無線信號進行接收和/或發送。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件為頻率可調。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件包括：微帶和/或傳輸線。
優選地，所述一個或多個頻率相關連接元件為RLC電路。
優選地，所述一個或多個電路在所述發送和/或接收過程中，將所述多頻天線系統配置為並行運行或時分雙工運行模式。
優選地，所述一個或多個射頻以並行方式或時分雙工方式運行。
優選地，所述一個或多個電路在一個或多個射頻前端處生成用於傳輸的無線信號。
優選地，所述一個或多個電路在一個或多個射頻前端處對所述接收到的無線信號進行解調。
優選地，所述一個或多個電路在所述解調過程中將接收到的射頻(RF)信號轉換為中頻(IF)信號。
優選地，所述一個或多個電路在所述解調過程中將接收到的射頻(RF)信號轉換為基帶信號。
本發明的各種優點、各個方面和創新特徵，以及其中所示例的實施例的細節，將在以下的描述和附圖中進行詳細介紹。
110a‧‧‧電腦
111a‧‧‧無線發射器
111b‧‧‧短程無線發射器
111c‧‧‧主處理器
111d‧‧‧主記憶體
112b‧‧‧接入點
114a‧‧‧耳機
130‧‧‧路由器
132‧‧‧網際網路
134‧‧‧網路服務器
202a、202b、202c、202d‧‧‧天線
204a、204b、204c‧‧‧天線耦合器
206a、206b、206c、206d‧‧‧開關
208‧‧‧射頻前端
圖1是本發明實施例中用於高頻或低頻的無線通訊系統示意圖；圖2是本發明實施例中天線連接系統的示意圖；圖3是本發明實施例中多頻天線系統的流程圖。
本發明的實施例涉及高頻及低頻天線共用的方法和系統。本發明的用於高頻及低頻天線共用的方法和系統的具體方面包括：通過連接多個天線配置一多頻率天線系統，該多種天線之間通過一個或多個頻率相關連接元件能夠互相通訊，，並且通過所述配置的多頻天線系統以一個或多個射頻接收和/或發送無線信號。所述一個或多個頻率相關連接元件為頻率可調，並且包括微帶、傳輸線和/或RLC電路。在所述發送和/或接收過程中，將所述多頻天線系統配置為並行運行或時分雙工運行模式，並且一個或多個射頻以並行方式或時分雙工方式運行。在一個或多個射頻前端處生成用於傳輸的無線信號，並且在所述射頻前端處對接收到的無 線信號進行解調。接收到的射頻(RF)信號會被轉換為中頻(IF)信號和/或基帶信號。
圖1是本發明實施例中用於高頻或低頻的無線通訊系統示意圖。如圖1所示，圖中示出接入點112b、電腦110a、耳機114a、路由器130、因特網132以及網路服務器134。電腦或主設備110a可包括：無線發射器111a、短程無線發射器111b、主處理器111c以及主記憶體111d。圖中還包括：無線發射器111a和接入點112b之間的無線連接，以及短程無線發射器111b和耳機114a之間的短程無線連接。
接入點112b可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼，用於在資料通訊中發射和接收射頻信號，例如和無線發射器111a進行的資料通訊。接入點112b可通過有線網路進行通訊，例如通過路由器130。無線發射器111a可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於實現與其他一個或多個無線通訊設備基於射頻信號進行通訊。無線發射器111a以及接入點112b符合一種或多個移動通訊標準，例如，GSM、UMTS或CDMA2000。短程無線發射器111b可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於實現與其他通訊設備基於射頻信號的通訊，例如與耳機114a。短程無線發射器111b和/或耳機114a符合無線行業標準，例如，藍牙、或者IEEE 802.11無線局域網。主處理器111c可包括相應的用於生成和處理資料邏輯器件、電路和/或代碼。主記憶體111d可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼，用於將電腦110a各元件及各功能資料進行存儲和調用。路由器130可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼，用於實現與其通信連接的設備之間的相互通信，例如接入點112b或因特網132。因特網132可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於在多個通訊設備之間進行連接及資料交換。網路服務器134可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於實現與其通信連接的設備之間的相互通信，例如因特網132。
通常情況下，計算及通訊設備可包括相應的硬體和軟體，所述硬體和軟體能夠利用多種無線通訊標準和/或協定實現相互通訊。也存在這樣的情況，也就是無線發射器111a以及短程無線發射器111b同時處於工作狀態。例如，電腦或主設備110a的用戶希望接入到因特網132內以便從網路服務器134處獲取內容流。因此，該用戶將會在電腦110a以及接入點112b之間建立起一個無線連接。一旦該連接建立起來，電腦或主設備110a便可通過路由器130、接入點112b以及無線連接對內容流進行接收和使用。
電腦110a的用戶可能還希望能夠通過耳機114a收聽到內容流中的音頻部分。因此，電腦110a的用戶會與耳機114a建立起一個短程無線連接。一旦該短程無線連接建立起來，並且電腦的配置正確，耳機114a便可接收到內容流中的音頻部分。在所述高級通訊系統都集成或內置於主設備110a中時，所述射頻(RF)信號的產生可支援快速切換功能，該功能能夠支援多種通訊標準和/或高級寬帶系統，例如，超寬帶(UWB)無線技術。主設備110a中採用的不同通訊標準都運行於不同頻段內，並且在某些情況下還需要使用不同的RF電路以便能夠發揮出每種通訊標準的最好性能。
圖2是本發明實施例中天線連接系統的示意圖。如圖2所示，圖中示出多個天線202a、202b、202c以及202d，多個天線耦合器204a、204b以及204c，多個開關206a、206b、206c以及206d和射頻前端208。
多個天線202a、202b、202c以及202d可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於對介於中央頻率範圍附近的射頻信號進行發射和接收，所述天線都調節到該中央頻率值。根據本發明的多種實施例，所述多個天線可包括具有任意天線配置的任意數量的天線。例如，多個天線202a、202b、202c以及202d，可如圖2所示那樣線性排列。在本發明的其他實施例中，天線可按圓周排列。多個天線202a、202b、202c以及202d可包括任何類型的天線。 例如，多個天線202a、202b、202c以及202d可包括雙級天線或環狀天線，所述天線可以是分散的元件和/或集成於半導體產品中的集成元件。上述用於多個天線202a、202b、202c以及202d的天線類型僅供說明所用並非限制。一個或多個天線202a、202b、202c以及202d通過開關206a、206b、206c以及206d與射頻前端208通信連接。
射頻前端208可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於生成供發射的RF信號並且對接收到的RF信號進行處理。通過天線202a、202b、202c以及202d在射頻前端208接收到的RF信號會被調製成中頻信號和/或基帶信號以供進一步處理。在發射模式中，射頻前端208可由基帶信號和/或中頻信號生成能夠通過天線202a、202b、202c以及202d進行發射的RF信號。
開關206a、206b、206c以及206d可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用於將天線與射頻前端208進行連通或斷開。在某些情況下，所述多個開關206a、206b、206c以及206d可以是頻率可選電路，即是說根據頻率連通或斷開。在一些情況中，開關206a、206b、206c以及206d可以是微帶。
多個天線可通過天線耦合器與其他天線通信連接。例如，天線202a可通過天線耦合器204a與天線202b通信連接。天線耦合器204a可包括相應的邏輯器件、電路和/或代碼用作頻率相關開關。頻率相關開關對於某些頻率的信號是閉合的，而對於其他頻率的信號是斷開的。天線耦合器204b以及204c與天線耦合器204a類似。例如，天線耦合器204a、204b以及204c對某些特定的頻率輸入是閉合的，而對其他不同頻率輸入則是斷開的。在本發明的不同實施例中，天線耦合器204a~204c可以是微帶、傳輸線或RLC電路。根據本發明的其他實施例，天線耦合器204a、204b以及204c是頻率可變及可調的。
如圖2所示，多個天線202a、202b、202c以及202d通過天 線耦合器204a、204b以及204c相互之間通信連接。由於天線耦合器204a、204b以及204c實質是頻率相關開關，因此在天下耦合器閉合的情況下，所述多個天線之間便形成電連接。例如，根據本發明的實施例，天線耦合器204a、204b以及204c對於頻率fI附近的頻率輸入來說是閉合的。因而，在這種情況下，天線202a、202b、202c以及202d之間形成電連接，例如，並聯。由於此時的有效電長度相對於個別天線來說發生了變化，因而可以認為此時提供了一種更有效的天線。根據每個天線可能會被調節到的頻率，所述天線組合會被作為一個單獨的天線調節到一個不同的頻率值。
根據本發明的實施例，在一個多頻、多標準系統中，每個天線，天線202a、202b、202c以及202d需要被調節到高頻，例如60GHz。通過由一個或多個天線耦合器204a~204c將多個天線進行組合，所得的組合天線的功能實際上相當於一個低頻天線，例如5GHz。此外，在耦合器204a、204b、204c以及204d可以像閉合開關一樣進行操作或運行的頻率處，例如開關206b、206c以及206d可處於斷開狀態。當天線202a、202b、202c以及202d在一個給定頻率下以單一天線運行時，只需要利用來自射頻前端208的單一輸入/輸出。在一些情況下，需要將所述天線運行在多個頻段內。在一些情況下，所述發射和接收會運行在並行模式或者時分雙工模式下。例如，天線耦合器204a、204b以及204c對於60GHz的率是斷開的，對於5GHz的頻率則是閉合的。相反地，根據本發明的實施例，開關206a、206b、206c以及206d可以為頻率相關開關並且對於5GHz的頻率斷開，對於60GHz的頻率閉合。開關206可用於5GHz以及60GHz的頻率下。根據本發明的實施例，上述配置方法可以將射頻前端208通過開關206a、206b、206c以及206d以60GHz的頻率與天線202a、202b、202c以及202d分別進行通信連接。同時，來自射頻前端208的5GHz的信號可以通過開關 206a與由天線202a、202b、202c以及202d並聯形成的天線通信連接。因此，對於60GHz的信號，射頻前端208可使用多個獨立的天線並且單獨控制，例如，波束成形。對於5GHz的頻率，天線202a、202b、202c以及202d可並聯起來以生成用於5GHz信號天線配置。對於5GHz的信號來說，由於上述天線此時按單一天線運行，因此通過開關206a的來自射頻前端208的射頻輸出已經足夠使用。
圖3是本發明實施例中多頻天線系統的流程圖。流程開始於步驟302，在此步驟中，選擇運行頻率。所有天線，例如天線202a、202b、202c以及202d都會調節到該運行頻率值。對所述天線202a、202b、202c以及202d的調節是通過對其電長度的調節來實現的。根據本發明的實施例，上述對電長度的改變是通過將天線通信連接來實現，例如，通過RLC電路、傳輸線或者多抽頭天線來調節所述天線。或者，所述運行頻率可以選擇適合天線202a、202b、202c以及202d通過天線耦合器，例如頻率相關耦合器204a、204b以及204c進行組合的頻率，以便所述組合天線能夠發揮較好的性能。在步驟306中，在射頻前端，例如射頻前端208處生成的所述射頻鏈，可通過開關206a、206b、206c以及206d進行使能或禁止。當建立起多頻系統時，如圖2中所示，則會在步驟308中對RF信號進行接收和/或發射。
根據本發明的一個實施例，高頻及低頻天線共用的方法和系統包括：用多個通過頻率相關連接元件，天線耦合器204a、204b以及204c例如，通信連接的多個天線，例如，天線202a、202b、202c以及202d對多頻天線系統進行配置，如圖2所示，並且通過所述配置的多頻天線系統對一個或多個無線頻段的無線信號進行接收和/或發送。所述一個或多個頻率相關連接元件，例如204a、204b以及204c為頻率可調，並且包括微帶、傳輸線和/或RLC電路。如圖2所示，在所述發送和/或接收過程中，將所述多頻天線 系統配置為並行運行或時分雙工運行模式，並且一個或多個無線頻段以並行方式或時分雙工方式運行。在一個或多個射頻前端處生成用於傳輸的無線信號，並且在所述射頻前端處對接收到的無線信號進行解調。接收到的射頻(RF)信號會被轉換為中頻(IF)信號和/或基帶信號。
本發明的一個實施例包括了一種機器可讀記憶體，其上存儲有電腦程式。該程式至少包含一段用於由機器執行使得該機器能夠執行本申請高頻及低頻天線共用的方法和系統中所述的方法步驟的代碼。
因此，本發明可應用於硬體、軟體、固件或其各種組合。本發明可以在至少一個電腦系統的集中模式下實現，或者在分散式模式下實現，在所述分散式模式下，不同元件分佈在幾個互聯的電腦系統中。採用任何適用于執行本發明介紹的方法的電腦系統或者其他設備都是合適的。一種硬體、軟體和固件的典型組合是具有電腦程式的通用電腦系統，當程式被載入和執行時，控制所述電腦系統以使其執行本申請描述的方法。
本發明還可以嵌入到電腦程式產品內，所述電腦程式包含能夠實現本發明方法的全部特徵，當其安裝到電腦系統中時，通過運行，可以實現本發明的方法。本文件中的電腦程式所指的是：可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式，該指令組使系統具有資訊處理能力，以直接實現特定功能，或在進行下述一個或兩個步驟之後實現特定功能：a)轉換成其他語言、編碼或符號；b)以不同的格式再現。然而，本領域技術人員能夠理解的電腦程式的其他含義也被本發明所包含。
雖然本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不脫離本發明範圍的情況下，還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或具體情況，可以對本發明做各種修改，而不脫離本發明的範圍。因此，本發明 不局限於所公開的具體實施例，而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
110a‧‧‧電腦
111a‧‧‧無線發射器
111b‧‧‧短程無線發射器
111c‧‧‧主處理器
111d‧‧‧主記憶體
112b‧‧‧接入點
114a‧‧‧耳機
130‧‧‧路由器
132‧‧‧網際網路
134‧‧‧網路服務器

Claims (10)

  1. 一種通訊信號處理方法，其特徵在於，所述方法包括：通過一多頻天線系統接收和/或發送多個射頻的無線信號，其中：該多頻率天線系統包括多個天線，該多個天線之間通過一個或多個頻率相關連接元件相連接，以使得：對於該多個射頻之一第一部分而言，該多個天線之功能係同於一單一天線，藉以使該多個射頻之該第一部分所接收和/或發送的無線信號藉由一單輸入/輸出由一個或多個射頻前端連接至該多個天線中的每一個；以及對於該多個射頻之一第二部分而言，該多個天線之功能係同於多個天線，藉以使該多個射頻之該第二部分所接收和/或發送的無線信號藉由多個相對應之輸入/輸出中的一個由一個或多個射頻前端連接至該多個天線中的每一個。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述一個或多個頻率相關連接元件為頻率可調。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述一個或多個頻率相關連接元件包括：微帶和/或傳輸線。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述一個或多個頻率相關連接元件為RLC電路。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述方法進一步包括：在所述發送和/或接收過程中，將所述多頻天線系統配置為並行運行或時分雙工運行模式。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述多個射頻以並行方式或時分雙工方式運行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，所述方法進一步包括：在該一個或多個射頻前端處生成用於傳輸的無線信號。
  8. 一通訊信號處理系統，其特徵在於，所述系統包括：一個或多個電路，包括多個天線和一個或多個頻率相關連接元件，該一個或多個電路係用於：對多個射頻的無線信號進行接收和/或發送，其中：該多個天線之間通過一個或多個頻率相關連接元件相連接，以使得：對於該多個射頻之一第一部分而言，該多個天線之功能係同於一單一天線，藉以使該多個射頻之該第一部分所接收和/或發送的無線信號藉由一單輸入/輸出由一個或多個射頻前端連接至該多個天線中的每一個；以及對於該多個射頻之一第二部分而言，該多個天線之功能係同於多個天線，藉以使該多個射頻之該第二部分所接收和/或發送的無線信號藉由多個相對應之輸入/輸出中的一個由一個或多個射頻前端連接至該多個天線中的每一個。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的系統，其中，所述一個或多個頻率相關連接元件為頻率可調。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的系統，其中，所述一個或多個頻率相關連接元件包括：微帶和/或傳輸線。
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