专利名称：无线电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及结合天线分集的无线电设备。
技术背景众所周知天线分集是用于改进系统中的通信质量的方法，该系统 中的无线信号经历多径传播。 一些天线分集的配置提供了在多个天线 之间选择用于发射或接收，其它配置提供了经由多个天线所接收的信 号的组合。后一种配置需要比较复杂的能够组合信号的接收机。将前 一种配置(称为天线选择分集)需要比较简单的接收机并与本发明最 相关。图1中示出了使用天线选择分集的无线电设备的示例。它包括耦合到选择器开关16的收发机(Tx/Rx) 10。可以控制选择器开关16 以将两个天线12、 13的任一耦合到收发机10。因此可以选择天线用 于发射和接收二者。控制器(未示出)控制选择器开关16，选择基于 所接收的信号质量。无线电设备配备用于对多于一个的信号类型进行操作也是已知 的，例如配备用于不仅发射和接收用于与移动电话网络通信的移动电 话信号、而且还发射和接收用于与具有蓝牙功能的手机或个人计算机 通信的蓝牙信号的移动电话，以及还配备用于接收全球定位系统 (GPS)信号的移动电话。可以设想其它的组合，例如还配备用于接 收电视信号的移动电话。在本说明书中将这样的设备称为"双信号设 备"，其特征在于具有同时发射和接收传输不同数据比特的不同信号的 能力。术语"双信号设备"并不意欲排除该设备适用于同时发射和接 收多于两个信号的可能性。图2示出了双信号设备的示例。该双信号设备包括两个收发机 10、 11，每个收发机耦合到各自的天线12、 13。可以用接收机代替收 发机之一，例如如同接收来自不需要返回传输的广播系统的广播信号 所需要的。如图2所示，双信号设备可以包括至少一个天线用于每个 接收机或收发机，以提供所同时发射和接收的不同信号之间的隔离。 两个收发机10、 11可能会使用公共天线，但在这种情况下需要结合滤 波器以确保两个收发机10、11之间适当的隔离。不期望这样的滤波器， 这是因为它们将增加通带损耗并降低发射机效率，同时增加了组件数 量和成本。为了改进双信号设备的通信质量，可将图1所示的天线分集应用 于图2所示的设备。图3示出了作为结果的设备结构，其中对与图3 和图l或2相同的元件分配了相同的附图标记。为了为两个收发机10、 ll提供天线分集，提供了四个天线12、 13、 14、 15并需要包括两个 选择器开关16的双选择器开关18。未示出用于控制这些开关的控制 器，但是将独立地控制每个选择器开关16，这是因为每个信号所经历 的多径传播一般是独立的。图3所示的设备具有需要四个天线的缺点， 这增加了设备的大小。发明内容本发明的目的是提供改进的适用于双信号操作并结合了天线分集 的无线电设备。根据本发明提供了无线电设备，包括第一和第二天线；第一收发机，包括第一发射机和第一接收机； 第二接收机；切换装置，设置用于提供可选择的第一和第二状态，其中在第一 状态中将第一发射机的输出耦合到第一天线而不耦合到第二天线，将 第二接收机的输入耦合到第二天线而不耦合到第一天线；以及在第二状态中将第一发射机的输出耦合到第二天线而不耦合到第 一天线，将第二接收机的输入耦合到第一天线而不耦合到第二天线； 以及
控制装置，适用于在第一和第二状态间进行选择，用于同时进行 第一发射机的发射和第二接收机的接收。该设备用于确保经由不同天线发生不同信号的同时发射和接收。 本发明提供了结合天线分集但与图3所示的设备相比需要更少的天线 的双信号设备，因此实现了更紧凑的设备，并简化了对提供发射机和 接收机之间的隔离的需要。为了受益于这些优点，该设备不能独立地 选择天线用于不同信号的同时发射和接收。但是，在诸如针对信号的 天线的任意选择更可能导致可接受的信号电平而非不可接受的信号电 平的环境(在无线电系统的覆盖区域内的大多数位置中期望是这样的 情况)中，这样的限制是可以接受的。在一个实施例中，当第一和第二接收机同时进行接收时，该设备 适用于将第一和第二接收机耦合到第一和第二天线中的不同天线。这 样的实施例具有易于实现的优点。在另一实施例中，当第一和第二接收机同时进行接收时，该设备 适用于将第一和第二接收机的任一独立地耦合到第一或第二天线的任 一。这样的实施例具有对于两个接收机提供独立的接收分集的优点。控制装置对状态的选择可以取决于对信号质量的指示。多种可选 的不同信号质量标准可用于选择天线。例如，可以经由第一和第二天 线的任一或二者，根据针对第一接收机所接收的信号和第二接收机所 接收的信号的一个或更多个进行测量的质量参数，来生成对信号质量 的指示。通过这种方式，该设备可以执行优化其本身的接收质量的选 择。控制装置对状态的选择可以响应于经由第一和第二天线的至少一 个所接收的信号的值。通过这种方式，该设备可以通过外部设备来执 行选择以优化接收，该外部设备接收该设备所发射的信号并向该设备 发送用于改变状态的命令或对该外部设备所测量的信号质量的指示。可以使用上述状态选择标准的组合。
将仅通过示例方式参照附图描述本发明，其中
图l是现有技术天线分集设备的原理框图；图2是现有技术双信号设备的原理框图；图3是具有天线分集的双信号设备的原理框图；图4是根据本发明的设备的原理框图；图5是操作图4的设备的方法的流程图；以及图6是根据本发明的另一设备的原理框图。
具体实施方式
参照图4，示出了根据本发明的无线电设备400的第一实施例， 包括第一天线42、第二天线44、包括第一发射机60和第一接收机61 的第一收发机40以及第二接收机62。例如第一收发机40可以是用于 与GSM (全球移动通信系统)或UMTS (通用移动通信系统)或其它 移动电话网络的移动电话收发机。第二接收机62适用于接收传输不同 于第一接收机61的数据比特的不同信号。例如，第二接收机62可以 是用于接收诸如DVB (数字视频广播)或特别是DVB-H (数字视频 广播-手持)信号或任何其它广播信号的数字电视信号的广播接收机。存在包括天线选择器装置46和路由选择装置45的切换装置45、 46。天线选择器装置46作为变换开关工作，设置用于通过路由选择装 置45将天线42或44的任一耦合到第一收发机40，以及将天线42或 44的另一个耦合到第二接收机62。如果第一收发器40适用于半双工 操作，也就是说，它可以(但不是同时地)发射或接收信号，则路由 选择装置45可以是用于将第一发射机60和第一接收机61的任一耦合 到天线选择器装置的开关。可以在时分复用多址(TDMA)系统中使 用半双工操作，在该系统中即使操作可给予用户全双工操作的印象， 发射和接收也不需要同时发生。可选地，如果第一收发机40适用于全 双工操作(即可以同时发射和接收信号)，或者甚至如果第一收发机 40适用于半双工操作，则路由选择装置45可以是双工器。切换装置45、 46提供第一状态(在该第一状态中将第一发射机 60的输出耦合到第一天线42而不耦合到第二天线44，将第二接收机 62的输入耦合到第二天线44而不耦合到第一天线42)和第二状态(在
该第二状态中将第一天线60的输出耦合到第二天线44而不耦合到第 一天线42，将第二接收机62的输入耦合到第一天线42而不耦合到第 二天线44。通过诸如微控制器的控制装置50控制切换装置45、 46的 状态选择。当需要同时进行第一发射机60的发射和第二接收机62的 接收时，控制装置50适用于选择第一和第二状态之一。可选地，存在耦合到控制装置50的信号质量测量装置52、 53， 用于测量第一接收机61所接收的信号和第二接收机62所接收的信号 的至少一个的质量参数。该质量参数可以是一个或多个的信号电平、 信噪比、信干比、误码率、误帧率或任何其它表示信号质量的参数。 控制装置50根据所测量的质量参数的值选择切换装置45、46的状态。可选地，或者另外地，设备400可以从外部设备接收包括命令或 对设备400所发射的和外部设备所接收的信号的质量的指示的信号， 并实施该命令或指示以选择切换装置45、 46的状态。例如，当外部设 备从设备400所接收的信号在预定的持续时间内在预定的质量阈值之下时，外部设备可以报告。参照图5，示出了选择切换装置45、 46的状态的方法的示例。通 过示例的方式，将第一收发机40视为GSM收发机，将第二接收机62 视为DVB接收机。该方法开始于步骤100，在该步骤任意地选择切换 装置45、 46的初始状态，由此任意地选择用于第一收发机40和第二 接收机62中每个的天线。流进入步骤110，在该步骤进行测试以根据用户接口装置所指示 的用户需求来确定当前是否需要该设备作为GSM电话和/或DVB接 收机操作。如果需要该设备仅作为GSM电话操作，则流进入步骤120， 在该步骤通过信号质量测量装置52 (例如接收信号强度指示(RSSI) 电路)对所接收的GSM信号进行信号质量测量，并进行测试以确定 所测量的值是否超过预定值TCSM。如果所测量的值超过预定值TCSM， 则流返回到步骤110。保持切换装置的当前状态，以循环方式重复在 步骤110的测试以检测用户何时指示接收DVB信号的需求。如果在步骤120的测试指示所测量的值不超过预定值TCSM，则流 进入步骤130，在该步骤交换天线，使得现在将另一天线耦合到第一
收发机40。然后在步骤140进行与步骤120相同的测试，以确定另一 天线现在正接收的GSM信号是否满足质量标准。如果所测量的值超 过预定值TcjsM，流返回步骤IIO。如果在步骤140的测试指示所测量的值不超过预定值TesM，则这 指示天线42或44均未正接收具有超过质量阈值需求TQSM的足够质量 的GSM信号，因此在步骤150选择接收更好质量的GSM信号的天线 用于第一收发机40。然后流返回到步骤UO。如果在步骤110需要该设备仅作为DVB接收机操作，则流进入 步骤160，在该步骤通过信号质量测量装置53 (例如接收信号强度指 示(RSSI)电路)对所接收的DVB信号进行信号质量测量，并进行 测试以确定所测量的值是否超过预定值TDVB。如果所测量的值超过预 定惶Tdvb，则流返回到步骤IIO。保持切换装置的当前状态，以循环 方式重复在步骤IIO的测试以检测用户何时指示需要接收GSM信号。如果在步骤160的测试指示所测量的值不超过预定值TDVB，则流 进入步骤170，在该步骤交换天线，使得现在将另一天线耦合到第二 接收机62。然后在步骤180进行与步骤160相同的测试，以确定第二 接收机62当前正接收的DVB信号是否满足质量标准。如果所测量的 值超过预定值tdvb，则流返回到步骤IIO。如果在步骤180的测试指示所测量的值不超过预定值TDVB，则这 指示天线42或44均未正接收具有超过质量阈值需求TDVB的足够质量 的DVB信号，因此在步骤190选择接收更好质量的DVB信号的天线 用于第二接收机62。然后流返回到步骤IIO。可以使用其它天线选择标准。例如，当需要该设备仅以一种模式 (如GSM移动电话或DVB接收机)操作时，控制装置50可操作用 于选择提供了更高质量的信号的天线42或44，而不选择提供了超过 适合的质量阈值TGSM或TDVB的信号。如果在步骤110的测试指示需要该设备同时作为GSM移动电话 和DVB接收机而操作，则流进入步骤160至190，其中关于将哪个天 线耦合到第二接收机62的决定基于在步骤160和180满足用于DVB 信号的选择标准；将第一收发机40耦合到第二接收机62所未使用的
可选地，如果在步骤110的测试指示需要该设备同时作为GSM 移动电话和DVB接收机而操作，则流可以进入步骤120至150，其中 关于将哪个天线耦合到第一收发机40的决定基于在步骤120和140 满足用于GSM信号的接收标准；将第二接收机62耦合到第一收发机 40所未使用的天线42或44。可选地，如果在步骤110的测试指示需要该设备同时作为GSM 移动电话和DVB接收机而操作，则选择标准可以考虑所接收的GSM 信号和所接收的DVB信号的质量。例如，这样的方案可以用于在可能时确保以高于适合的质量阈值即T(3SM或TDVB的级别接收GSM信号和DVB信号。可选地或者另外地，选择标准可以考虑如上所述的第一和第二接 收机61、 62的任一所接收的信号的值。通过这种方式，该设备可以通 过外部设备来执行选择以优化接收，该外部设备接收该设备所发射的 信号和向该设备发送命令以改变状态或发送对外部设备所测量的信号 质量的指示。参照图4，如上文所述，当需要同时进行第一发射机60的发送和 第二接收机62的接收时，控制装置50适用于选择第一和第二状态之 一。如果根据设备400在其上操作的系统的需求、或者根据用户需求， 需要设备400通过第一接收机61和第二接收机62同时接收不同信号， 则可选地，控制装置50可以适用于选择第三和第四状态之一。在第三 状态中，将第一接收机61的输入耦合到第一天线42而不耦合到第二 天线44，将第二接收机62的输入耦合到第二天线44而不耦合到第一 天线42。在第四状态中，将第一接收机62的输入耦合到第二天线44 而不耦合到第一天线42，将第二接收机62的输入耦合到第一天线42 而不耦合到第二天线44。控制装置50适用于使用一个或多个上述的 选择标准在第三和第四状态间进行选择，用于第一和第二接收机61、 62的同时接收。如果第一收发机40在发射和接收之间来回切换(也即半双工操 作)，则控制装置50将使设备400在第一和第二状态之一与第三和第四状态之一之间切换。典型地但并非排它地，第一接收机61的接收和 第一发射机60的发射在大部分时间可以经由公共的天线发生，尽管对 天线的特定选择将随着传播条件变化而变化。这与在大部分时间使用 状态一和三以及状态二和四的相对应。可选地，在发射和接收之间的 变换时可以发生对状态的重新选择。如果第一收发机40同时操作第一发射机60的发射和第一接收机 61的接收(也即全双工操作)，则如参照图4所述的设备400将同时 以状态一和三操作或者同时以状态二和四操作，控制装置50将基于上 述选择标准的一个或多个来控制对这些对的选择。参照图6，示出了根据本发明的无线电设备500的第二实施例。 除了下面所述的差别之外，第二实施例的元件与上文参照附图4所述 的第一实施例的元件相同，并具有相同的附图标记。所述差别是(i) 图6的天线选择器装置46用作一对选择器开关48，配置用 于使得第一收发机40和第二接收机62能够每个被独立地耦合到天线 42、 44的任一，包括耦合到相同的或者不同的天线42、 44。(ii) 第二实施例中的切换装置45、 46提供上述的与第一实施例 相关的第一、第二、第三和第四状态，并另外提供第五和第六状态。 在第五状态中，将第一接收机61的输入和第二接收机62的输入耦合 到第一天线42而不耦合到第二天线44。在第六状态中，将第一接收 机61的输入和第二接收机62的输入耦合到第二天线44而不耦合到第 一天线42。该控制装置适用于使用上述选择标准的一个或多个，当需 要同时进行第一发射机60的发射和第二接收机62的接收时选择第一 和第二状态之一，并当需要第一和第二接收机61、 62同时接收时选择 第三、第四、第五或第六状态之一。(iii) 如果第一收发机40能够全双工操作(也即同时进行第一发 射机60的发射和第一接收机61的接收)，则假设符合对所选择的两种 状态的配置，可以同时选择第三、第四、第五或第六状态之一与第一 和第二状态之一。例如，对第一和第三状态的选择同时将第一发射机 60和第一接收机61耦合到第一天线42和将第二接收机62耦合到第 二天线44。如另一示例，对第一和第六状态的选择同时将第一发射机
60耦合到第一天线42和将第一和第二接收机61 、 62耦合到第二天线 44。因此通过第一收发机40的发射和接收可以经由不同天线而同时发 生。由于相冲突的状态而不能实现状态组合的示例是状态1和5的同 时组合。图6的实施例可以根据上述方法参照图5而操作，或者可以使用 附加的第五和第六状态的方法的变化。第一和第二接收机61、 62的至少一个可以适用于接收被划分为 时间帧的信号，例如GSM信号或DVB-H信号。在这种情况下，当正 接收这样的信号时，控制装置50可以适用于仅在时间帧边界重新选择 切换装置45、 46的状态，使得所接收的信号不被重新选择恶化。第一收发机40可以适用于以时分模式交替地进行发射和接收， 并可以包括发射或接收均不发生的时间段，在该时间段中可以实现功 率节省。类似地，第二接收机62可适用于交替接收的时间段和无接收 发生的时间段，因此在无接收的时间段内实现功率节省。控制装置(50) 可以适用于仅当满足以下条件的一个或多个时重新选择切换设备45、46的状态第一发射机60不正在发射；第一接收机61不正在接收；第二接收机62不正在接收。可选地，设备400或500可包括第二收发机，该第二收发机包括 第二接收机62和第二发射机。在这种情况下，控制装置50和切换装 置45、 46还可以适用于确保经由天线42、 44中的不同天线发生第一 发射机60和第二发射机的同时发射，因此避免经由公共天线42或44 的同时发射，并且可以适用于确保经由天线42、 44中的不同天线发生 第二发射机和第一接收机61的同时发射和接收，因此避免经由公共天 线42或44的第二发射机和第一接收机61的同时发射和接收。测量装置52、 53可以与相应的接收机61、 62构成整体或可以是 独立的。可以使用电子或电机技术实现切换装置45、 46。 尽管已经参照两个天线和两个接收机以及可选的两个发射机的 情况描述了本发明，并非排除对更多的天线、接收机或发射机的使用。 尽管已经参照GSM和DVB描述了实施例，还可以结合其它无线
系统来使用本发明，例如无线局域网(WLAN)或数字音频广播 (DAB)。尽管已经描述了用于选择设备400或500的状态的示例标准，并 非排除对其它选择标准的使用。在本说明书和权利要求中，在元件之前的术语"一"或"一个" 并非排除数个这样的元件的存在。而且，术语"包括"并非排除除了 所列出的之外的其它元件或步骤的存在。权利要求中的括号中包括的附图标记用于帮助理解而非限制。根据对本公告的阅读，其它修改对本领域的技术人员而言将是显 而易见的。这样的修改可引入其它在无线电通信和天线分集方案的领 域中已知的特征，可使用该特征代替或补充这里已经描述的特征。
权利要求
1、一种无线电设备，包括第一和第二天线(42，44)；第一收发机(40)，包括第一发射机(60)和第一接收机(61)；第二接收机(62)；切换装置(45，46)，设置用于提供可选的第一和第二状态，其中，在所述第一状态中，将所述第一发射机(60)的输出耦合到所述第一天线(42)而不耦合到所述第二天线(44)，并且将所述第二接收机(62)的输入耦合到所述第二天线(44)而不耦合到所述第一天线(42)，以及在所述第二状态中，将所述第一发射机(60)的输出耦合到所述第二天线(44)而不耦合到所述第一天线(42)，并且将所述第二接收机(62)的输入耦合到所述第一天线(42)而不耦合到所述第二天线(44)；以及控制装置(50)，适用于在所述第一和第二状态间进行选择，用于所述第一发射机(60)和所述第二接收机(62)的同时发射和接收。
2、 如权利要求l所述的设备，其中，所述切换装置(45， 46)具有可选的第三和第四状态，其中在所 述第三状态中，将所述第一接收机(61)的输入耦合到所述第一天线 (42)而不耦合到所述第二天线(44)，并且将所述第二接收机(62) 的输入耦合到所述第二天线(44)而不耦合到所述第一天线(42)，以 及在所述第四状态中，将所述第一接收机(62)的输入耦合到所述 第二天线(44)而不耦合到所述第一天线(42)，并且将所述第二接收 机(62)的输入耦合到所述第一天线(42)而不耦合到所述第二天线 (44);以及所述控制装置(50)适用于在所述第三和第四状态间进行选择， 用于所述第一和第二接收机(61， 62)的同时接收。
3、 如权利要求2所述的设备，其中，所述切换设备(45， 46)具有可选的第五和第六状态，其中，在所述第五状态中，将所述第一接收机(61)的输入和所述第二 接收机(62)的输入耦合到所述第一天线(42)而不耦合到所述第二 天线(44)，以及在所述第六状态中，将所述第一接收机(61)的输入和所述第二 接收机(62)的输入耦合到所述第二天线(44)而不耦合到所述第一 天线(42);以及所述控制装置(50)适用于在所述第三、第四、第五和第六状态 间进行选择，用于所述第一和第二接收机(61， 62)的同时接收。
4、 如权利要求l， 2或3所述的设备，包括测量装置(52， 53)， 用于通过测量所述第一接收机(61)所接收的信号和所述第二接收机(62)所接收的信号的至少一个的质量参数来生成对信号质量的指示， 其中所述控制装置(50)适用于基于所述对信号质量的指示来选择所 述切换装置的状态。
5、 如权利要求1， 2， 3或4所述的设备，其中所述控制装置(50) 适用于响应于所接收的信号的值来选择所述切换装置(45， 46)的状 态。
6、 如权利要求l-5任一所述的设备，其中所述控制装置(50) 适用于仅当满足以下条件的一个或多个时重新选择所述切换装置(45， 46)的状态所述第一发射机60不正在发射；第一接收机61不正在 接收；第二接收机62不正在接收。
7、 如权利要求l-6任一所述的设备，其中所述第一收发机(40) 适用于在移动电话网络上操作。
8、 如权利要求l-7任一所述的设备，其中所述第二接收机(62) 适用于接收广播信号。
9、 如权利要求8所述的设备，其中所述广播信号是数字电视信 号或数字音频信号。
全文摘要
无线电设备(400)包括第一和第二天线(42，44)、具有第一发射机(60)和第一接收机(61)的第一收发机(40)、第二接收机(62)、设置用于提供可选的第一和第二状态的切换装置(45、46)和适用于在第一和第二状态间进行选择以用于第一发射机(60)和第二接收机(62)的同时发射和接收的控制装置(50)。切换装置(45、46)使得能够将第一发射机(60)耦合到第一和第二天线(42，44)的任一，同时将第二接收机(62)耦合到第一和第二天线(42，44)的另一个，但是禁止将第一发射机(60)和第二接收机(62)耦合到相同的天线(42或44)。
文档编号H04B7/04GK101167266SQ200680014210
公开日2008年4月23日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月28日
发明者大卫·H·埃文斯 申请人:Nxp股份有限公司