CN101124737B - 用于多天线设备台的远程前端 - Google Patents

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Abstract

多天线设备台具有连接到多个天线的多个远程前端。每个远程前端包括功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)以及第一和第二连接单元。在发射路径上，第一RF信号经由第一端口进行接收、由第一连接单元路由至功率放大器、被放大以获得期望的输出功率电平以及由第二连接单元路由至第二端口以便经由天线进行发射。在接收路径上，第二RF信号经由第二端口进行接收、由第二连接单元路由至LNA、被放大以获得更高的信号电平以及由第一连接单元路由至第一端口以便发送至收发信机。

Description

用于多天线设备台的远程前端
基于35U.S.C.§119要求优先权
本专利申请要求于2004年10月4日递交的、名称为“RemoteFront-End for a Multi-Antenna Station”的临时申请No.60/615,891的优先权，该临时申请被转让给本申请的受让人，因而在此通过引用并入该临时申请。
技术领域
本发明一般涉及电子技术，特别涉及无线多天线设备台(multi-antenna station)。
背景技术
多输入多输出(MIMO)通信系统在发射台处使用多个(T个)发射天线并在接收台处使用多个(R个)接收天线来进行数据传输。可将由T个发射天线和R个接收天线所形成的MIMO信道分解为S个空间信道，其中，S≤min{T，R}。S个空间信道可用于并行发射数据，以获得更高的吞吐量和/或冗余地获得更高的可靠性。
多天线设备台设有多个可用于数据发射和接收的天线。每个天线通常与收发信机相关联，收发信机包括：(1)发射电路，用于处理基带输出信号，并且生成适于经由天线发射的射频(RF)输出信号；以及(2)接收电路，用于处理经由天线接收的RF输入信号并且生成基带输入信号。多天线设备台还具有数字电路，用于处理数据以进行发射和接收。
由于多种原因，多天线设备台的天线可能并不位于收发信机附近。例如，人们可能期望将天线设置在不同的位置和/或具有足够的间隔，以便(1)尽可能地对空间信道进行去相关，以及(2)实现RF输入信号的良好接收和RF输出信号的良好发射。作为另一个实例，可将多天线设备台设计为使得不能将天线设置在其相关联的收发信机附近。无论怎样，如果天线并不位于收发信机附近，则需要相对较长的RF电缆或者传输线来将天线连接到收发信机。天线和收发信机之间的长连接可能导致大量的信号损失。这种信号损失增加了接收路径上的接收机噪声系数，并且降低了发射路径上的发射功率电平。这些影响使系统功率效率降低并使性能恶化。
因此，本领域需要将天线连接到收发信机的技术。
发明内容
本文描述了在多天线设备台中将多个天线连接到多个收发信机的技术。根据本发明的实施例，描述了具有多个天线的设备台，其包括多个收发信机和多个远程前端。每个收发信机对经由相关联的天线发射和接收的多个RF信号进行信号调整。每个远程前端连接到相关联的收发信机和相关联的天线，放大从所述相关联的收发信机接收的第一RF信号，以生成将从所述相关联的天线发射的第一放大RF信号，并且还放大从所述相关联的天线接收的第二RF信号，以生成将发射至所述相关联的收发信机的第二放大RF信号。
根据另一个实施例，描述了一种设备，其包括用于多天线设备台的远程前端模块，所述远程前端模块包括：第一放大器，接收和放大第一射频(RF)信号并且提供第一放大RF信号；第二放大器，接收和放大第二RF信号并且提供第二放大RF信号；第一连接单元，将来自第一端口的所述第一RF信号直接连接到所述第一放大器，并且将来自所述第二放大器的所述第二放大RF信号直接连接到所述第一端口，所述第一端口被配置为连接到所述多天线设备台的收发信机；以及第二连接单元，将来自所述第一放大器的所述第一放大RF信号连接到第二端口，并且将来自所述第二端口的所述第二RF信号连接到所述第二放大器，所述第二端口被配置为连接到所述多天线设备台的天线。所述设备还包括用于向所述远程前端模块提供直流电的电源，所述电源包括与所述多天线设备台相关联的感测电路，所述感测电路对所述远程前端模块的安装进行检测。
根据另一个实施例，描述了一种设备，其包括用于将多个天线连接到多个收发信机的连接装置，所述连接装置包括：用于放大第一射频(RF)信号并且生成第一放大RF信号的装置；用于放大第二RF信号并且生成第二放大RF信号的装置；用于将来自第一端口的所述第一RF信号直接连接到用于放大所述第一RF信号的所述装置的装置，所述第一端口被配置为连接到所述多天线设备台的收发信机；用于将所述第一放大RF信号连接到第二端口的装置，所述第二端口被配置为连接到所述多天线设备台的天线；用于将来自所述第二端口的所述第二RF信号连接到用于放大所述第二RF信号的所述装置的装置；以及用于将所述第二放大RF信号直接连接到所述第一端口的装置。所述设备还包括用于向所述连接装置提供直流电的电源，所述电源包括用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
根据另一个实施例，描述了一种设有多个天线的设备台，包括：多个收发信机，每个收发信机对经由相关联的天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整；多个远程前端，每个远程前端连接到相关联的收发信机和相关联的天线，每个远程前端放大从所述相关联的收发信机接收的第一RF信号，以生成将从所述相关联的天线发射的第一放大RF信号，并且每个远程前端还放大从所述相关联的天线接收的第二RF信号，以生成将发射至所述相关联的收发信机的第二放大RF信号；以及用于向所述多个远程前端提供直流电的电源，所述电源包括与所述设备台相关联的感测电路，所述感测电路对所述多个远程前端的安装进行检测。
根据另一个实施例，描述了一种设有多个天线的设备台，包括：用于对经由所述多个天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整的装置。所述设备台还包括用于将所述多个天线连接到所述用于进行信号调整的装置的连接装置，所述连接装置包括：用于对从进行信号调整的所述装置接收的多个RF调制信号进行功率放大，以生成将从所述多个天线发射的多个放大RF调制信号的装置；以及用于对从所述多个天线接收的多个RF输入信号进行低噪声放大，以生成将发射至进行信号调整的所述装置的多个放大RF输入信号的装置，其中，用于进行功率放大的所述装置和用于进行低噪声放大的所述装置与用于进行信号调整的所述装置相分离。所述设备台还包括用于向所述连接装置提供直流电的电源，所述电源包括用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
根据另一个实施例，描述了一种包括收发信机模块的多天线设备台，所述收发信机模块包括：第一和第二收发信机，每个收发信机对经由包括至少一个天线的相关联天线组发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整；振荡器，生成由所述第一和第二收发信机用于进行基带和RF之间的频率变换的本地振荡器(LO)信号；以及驱动器，从所述振荡器接收所述LO信号并且对来自所述收发信机模块的所述LO信号进行驱动。所述多天线设备台还包括连接到所述收发信机模块和所述至少一个天线的远程前端，所述远程前端包括：第一连接单元，将来自第一端口的与所述收发信机模块相关联的第一RF信号直接连接到第一放大器，并且将来自第二放大器的第二放大RF信号直接连接到所述第一端口，所述第一端口被配置为连接到所述收发信机模块；以及第二连接单元，将来自所述第一放大器的第一放大RF信号连接到第二端口，并且将来自所述第二端口的第二RF信号连接到所述第二放大器，所述第二端口被配置为连接到所述至少一个天线。所述多天线设备台还包括用于向所述远程前端提供直流电的电源，所述电源包括感测电路，所述感测电路对所述远程前端的安装进行检测。
根据另一个实施例，描述了一种包括收发信机模块的多天线设备台，所述收发信机模块包括：用于对经由至少两个天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整的装置；用于生成进行基带和RF之间的频率变换所用的多个本地振荡器(LO)信号的装置；以及用于对来自所述收发信机模块的所述多个LO信号进行驱动的装置。所述多天线设备台还包括用于将所述至少两个天线连接到所述收发信机模块的连接装置，所述连接装置包括：用于将来自第一端口的与所述收发信机模块相关联的第一RF信号直接连接到第一放大器并且将来自第二放大器的第二放大RF信号直接连接到所述第一端口的装置，所述第一端口被配置为连接到所述收发信机模块；以及用于将来自所述第一放大器的第一放大RF信号连接到第二端口并且将来自所述第二端口的第二RF信号连接到所述第二放大器的装置，所述第二端口被配置为连接到所述至少两个天线。所述多天线设备台还包括用于向所述连接装置提供直流电的电源，其包括用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
下面详细描述本发明的多个方案和实施例。
附图说明
图1示出多天线设备台。
图2A示出时分双工(TDD)系统的远程前端。
图2B示出频分双工(FDD)系统的远程前端。
图3、图4和图5示出将远程前端连接到收发信机的三个实施例。
图6示出远程前端与电缆和天线的连接。
图7示出多天线设备台内MIMO单元的框图。
图8示出2×2收发信机模块的框图。
图9示出收发信机模块内收发信机的框图。
具体实施方式
词语“示例性的”在本文中表示“作为实例、例子或例证的”。不应将本文描述为“示例性的”任何实施例认为是优选于或优于其它实施例。
图1示出多天线设备台100的框图，其设有N个天线150a至150n，其中，N≥2。多天线设备台100可以是无线通信设备、用户终端、电视机、数字视频光盘(DVD)播放器、音频/视频(AV)设备、消费类电子单元或者其它设备或装置。在下面的描述中，带有字符的参考标号(例如“150a”)表示元件、块或者单元的特定实例或者实施例。不带有字符的参考标号(例如“150”)可以表示具有该参考标号的所有元件(例如天线150a至150n)或者具有该参考标号的任何一个元件，这取决于使用参考标号的上下文。
多天线设备台100包括MIMO单元110和分别用于N个天线150a至150n的N个远程前端(RFE)140a至140n。MIMO单元110包括MIMO处理器120和N个收发信机130。MIMO处理器120执行用于数据发射和接收的数字处理。N个收发信机130对N个天线150的RF信号执行信号调整(例如放大、滤波、上变频/下变频等)。N个收发信机130分别经由电缆142a至142n连接到N个远程前端140a至140n。远程前端140a至140n还分别经由电缆144a至144n连接到N个天线150a至150n。天线150可以位于MIMO单元110附近或者与MIMO单元110相隔一定距离，这取决于多天线设备台100的设计。
远程前端140对从收发信机130接收的RF调制信号进行调整(例如放大和滤波)，并且生成将从天线150发射的RF输出信号。远程前端140还对从天线150接收的RF输入信号进行调整，并且生成用于收发信机130的经过调整的RF输入信号。远程前端140的位置与天线150尽可能地靠近，以降低远程前端140和天线150之间电缆144中的信号损失。
远程前端140可以是可选的，根据例如所支持的应用、期望的性能、成本等多种因素，可以安装或不安装远程前端140。可以安装远程前端140以降低天线150和收发信机130之间的信号损失，这在天线和收发信机之间的距离相对较长且所支持的应用需要高数据速率的情况下是期望的或必需的。对于较低速率的应用和/或如果天线150和收发信机130之间的距离相对较短，则可以省略远程前端140。如果省略远程前端140，则天线150直接经由电缆142连接到收发信机130。
图2A示出远程前端140v的实施例的框图，其可用于图1中远程前端140a至140n中的每一个。远程前端140v可用于TDD通信系统，在TDD通信系统中，在相同频段上在不同时间处在下行链路和上行链路上发射数据。例如，可以在每个TDD帧的第一部分或者第一段中在一个链路(例如下行链路)上发送数据，并且可以在每个TDD帧的第二部分中在另一个链路(例如上行链路)上发送数据。第一和第二部分可以是静态的，或者可以在TDD帧之间发生变化。
对于图2A中所示的实施例，远程前端140v包括开关210和240、功率放大器(PA)220、低噪声放大器(LNA)230以及带通滤波器250。开关210连接到远程前端140v的第一端口，该第一端口进一步连接到收发信机130。滤波器250连接到远程前端140v的第二端口，该第二端口进一步连接到天线150。开关210和240接收发射/接收(T/R)控制信号，该信号指示多天线设备台100正在发射还是接收RF信号。每个开关在发射部分期间将其输入端连接到“T”输出端，而在接收部分期间将其输入端连接到“R”输出端。发射和接收部分由T/R控制信号进行指示。开关210允许远程前端140v经由单个端口从收发信机130接收RFE输入信号并将RFE输出信号发送至收发信机。由此，简化了远程前端140v和收发信机130之间的连接。
对于在发射部分期间处于激活状态的发射路径，开关210经由第一端口从收发信机130接收RF调制信号(其为RFE输入信号)，并将该RFE输入信号路由至功率放大器220。功率放大器220利用固定或者可变增益放大RFE输入信号，并且提供期望的输出信号电平。开关240从功率放大器220接收放大的RFE输入信号，并且将该信号路由至滤波器250。滤波器250对放大的RFE输入信号进行滤波以去除带外噪声和不需要的信号分量，并且经由第二端口将RF输出信号提供到天线150。
对于在接收部分期间处于激活状态的接收路径，滤波器250经由第二端口从天线150接收RF输入信号，对该RF输入信号进行滤波，以及将经过滤波的RF输入信号提供到开关240。开关240将经过滤波的RF输入信号路由至LNA 230，其中LNA 230对该信号进行放大。LNA230也可以具有固定或者可变的增益，并可被设计用于提供期望的性能(例如具有期望的噪声系数)。开关210从LNA 230接收放大的RF输入信号(其为RFE输出信号)，并且经由第一端口将RFE输出信号提供到收发信机130。
远程前端140v可用于为在远程前端和收发信机130之间发送的RF信号提供低损失。远程前端140v还可用于为从天线150发射的RF输出信号提供期望的输出功率电平。例如，收发信机130可以实现在RFIC上，并且能够为发送至远程前端140v的RF调制信号提供较低或者中等的输出功率电平。远程前端140v内的功率放大器220则可为RF输出信号提供放大和高输出功率电平。
可以在任何可能的时候关闭功率功率放大器220和/或LNA 230，以降低功率消耗。例如，可以在多天线设备台100空闲时关闭功率放大器220(以及可能的LNA 230)。为了进一步降低功率消耗，可以基于T/R控制信号在接收部分期间关闭功率放大器220，并且可以基于T/R控制信号在发射部分期间关闭LNA 230，如图2A中虚线所示。
图2B示出可用于FDD系统的远程前端140w的实施例。FDD通信系统可以在相同时间处在不同频段上、同时在下行链路和上行链路上发射数据。对于图2B中所示的实施例，远程前端140w包括双工器212和242、功率放大器220以及LNA 230。对于发射路径，双工器212对经由第一端口接收的RFE输入信号进行滤波，并且将经过滤波的RFE输入信号路由至功率放大器220。双工器242对来自功率放大器220的输出信号进行滤波，并且将经过滤波的信号作为RF输出信号提供到第二端口。对于接收路径，双工器242对经由第二端口接收的RF输入信号进行滤波，并且将该信号路由至LNA 230。双工器212对来自LNA 230的输出信号进行滤波，并且将该信号作为RFE输出信号提供到第一端口。远程前端140w不需要T/R控制信号。
图2A和图2B分别示出远程前端140v和140w的特定设计。一般而言，发射和接收路径可以分别包括放大器、滤波器等的一个或多个层级(stage)。发射和接收路径还可包括与图2A和图2B所示相比更少的电路块、不同的电路块和/或图2A和2B中未示出的附加电路块。例如，可以省略图2A中的开关210，并且可以经由单独的电缆发送RFE输入和输出信号。
对于图2A中所示的实施例，远程前端140v接收：(1)用于在“T”和“R”输出端口之间切换开关210和240的T/R控制信号；以及(2)用于功率放大器220和LNA 230等有源电路的直流电(DCsupply)。可以用多种方式将RF信号、T/R控制信号和直流电提供给远程前端140v，如下所述。
图3示出用于经由电缆142x将远程前端140x连接到收发信机130x的第一实施例。远程前端140x包括远程前端140v中的所有电路块，其中远程前端140v在图2A中示出。远程前端140x还包括电容202、电感204以及功率控制单元206。电容202连接在远程前端140x的第一端口与开关210的输入端之间。电容202对RFE输入/输出信号进行AC耦合，还对直流电电压进行DC隔离。电感204(通常被称为RF扼流器)连接在远程前端140x的第一端口与功率控制单元206之间。电感204将经由同轴电缆310接收的直流电电压路由至功率控制单元206，并且进一步进行RF隔离。功率控制单元206经由电感204接收直流电电压，并且将电源电压提供到远程前端140x内的功率放大器220、LNA 230以及其它有源电路块(如果有的话)。
在收发信机130x处，AC耦合/DC隔离电容302将RF信号连接在收发信机130x和同轴电缆310之间。电容304将来自电源306的直流电电压连接到同轴电缆310。收发信机130x处的电容302和电感304分别执行与远程前端140x处的电容202和电感204相同的功能。
对于图3中所示的实施例，电缆142x包括同轴电缆310和吊线缆(messenger cable)320。同轴电缆310具有中央导体312和外壳314。中央导体312在收发信机130x和远程前端140x之间传送RF信号以及直流电电压。外壳314在收发信机130x和远程前端140x处均电性接地。同轴电缆310被设计为在工作频率上具有适当的阻抗(例如50Ω或者75Ω)。吊线缆320具有中央导体322，其将T/R控制信号从MIMO处理器120传送至远程前端140x。吊线缆320可共享/使用同轴电缆310的外壳314(如图3所示)，或者可具有其自己的外壳(图3中未示出)。吊线缆320被设计为提供T/R控制信号的良好性能，例如，T/R控制信号中前导和拖尾的良好波形保真度。为了易于处理，同轴电缆310和吊线缆320可捆绑在一起。例如，电缆310和320可以包有外部绝缘材料(例如塑料)。在这种情况下，只有一束电缆将远程前端140x连接到收发信机130x，并且传送所需的所有信号和功率，例如RF信号、T/R控制信号以及DC功率。
图4示出用于经由电缆142y将远程前端140x连接到收发信机130x的第二实施例。对于该实施例，电缆142y包括同轴电缆410和双绞线420。同轴电缆410具有：(1)中央导体412，其传送RF信号和直流电；以及(2)外壳414，其在收发信机130x和远程前端140x处均电性接地。双绞线420具有传送T/R控制信号的第一导体422以及在收发信机130x和远程前端140x处均电性接地的第二导体424。双绞线420提供T/R控制信号的良好性能。同轴电缆410可以是商业上可用的任何同轴电缆，双绞线420也可以是商业上可用的任何双绞线。为了易于处理，同轴电缆410和双绞线420可捆绑在一起。例如，同轴电缆410和双绞线420可包有外部绝缘材料。
图5示出用于经由电缆142z将远程前端140y连接到收发信机130y的第三实施例。对于该实施例，电缆142z包括同轴电缆410和双绞线520。双绞线520具有传送T/R控制信号的第一导体522、传送直流电的第二导体524以及在收发信机130y和远程前端140y处均接地的第三导体526。双绞线520提供T/R控制信号的良好性能，其可以是商业上可用的具有三个或更多导体的任何双绞线。为了易于处理，同轴电缆410和双绞线520可捆绑在一起。对于图5中所示的实施例，收发信机130y和远程前端140y处不需要AC耦合/DC隔离电容和RF扼流电感，这是因为直流电是通过专用电线而不是同轴电缆410的中央导体提供的。
图3至图5示出用于向远程前端发送信号和DC功率的三个示例性实施例。也可以用其它方式发送信号和DC功率。例如，可将单个同轴电缆用于发送RF信号、T/R控制信号以及直流电。可以利用直流电电压的变化来传送T/R控制信号，例如，高电压表示T/R控制信号的逻辑高值，而低电压表示T/R控制信号的逻辑低值。也可以利用被发送用于指示发射和接收部分的开始的脉冲来传送T/R控制信号。例如，可在发射部分的开始处发送具有第一极性和/或第一宽度的脉冲，可在接收部分的开始处发送具有第二极性和/或第二宽度的脉冲。一般而言，可经由电线、电缆或者能够以可允许的损失量传播信号的其它介质来发送每个信号。
如果没有安装远程前端，则可切断直流电。MIMO单元110中电源306内的感测电路可以检测是否安装了远程前端。可以用多种方式实现这种检测。例如，可以感测当前正在消耗的电流量，没有电流消耗将指示没有安装远程前端。作为另一个实例，可以感测传送直流电的电线的阻抗，高阻抗或开路阻抗将指示没有安装远程前端。如果没有安装远程前端，则电源306可以切断直流电。
图6示出用于将远程前端140x连接到电缆142x和天线150x的实施例的视图。远程前端140x具有用于第一端口的插孔(female)连接器620以及用于第二端口的插头(male)连接器630。电缆142x具有插头连接器610，其连接至远程前端140x的插孔连接器620。远程前端140x的插头连接器630连接至用于天线150x的插孔连接器640。
对于图6中所示的实施例，远程前端140x尽可能接近地连接到天线150x，以降低RF输入/输出信号的损失。连接器640可表示远程前端140x和天线150x之间的电缆144x的大小。对于远程前端140x的第一和第二端口，通过使用不同的连接器620和630能够防止远程前端140x的反向安装，这是因为：(1)第一端口仅仅能够经由连接器620连接至电缆142x；以及(2)第二端口仅仅能够经由连接器630连接至天线150x。
对于远程前端140x的第一和第二端口，通过使用互补类型的连接器(例如插孔连接器620和插头连接器630)还能够允许进行远程前端140x的可选安装。例如，如果对于需要高数据速率的应用需要较低的损失，则可安装远程前端140x。对于能够允许更多损失的应用，可以省略远程前端140x。在这种情况下，电缆142x将经由连接器610和640直接连接至天线150x。
图6示出用于将远程前端140x连接到电缆142x和天线150x的特定实施例。也可将其它类型的连接器用于远程前端，以实现期望的连接、防止远程前端的反向安装以及允许进行远程前端的可选安装。
图7示出MIMO单元110z的框图，其是图1中MIMO单元110的一个实施例。MIMO单元110z支持四个天线(N＝4)，并且包括MIMO处理器120z和两个2×2收发信机模块710a和710b。每个2×2收发信机模块710包括对应于两个天线的两个收发信机。每个收发信机包括对应于一个天线的发射电路和接收电路。可在单独的IC芯片上构造每个2×2收发信机模块，或者可在同一个IC芯片上构造多个2×2收发信机模块。MIMO处理器120z经由相应的基带信号和控制信号的集合连接至每个收发信机模块710。
图8示出MIMO单元110z的2×2收发信机模块710a和710b的实施例的框图。对于该实施例，收发信机模块710a包括两个收发信机810a和810b、压控振荡器(VCO)820a、锁相环(PLL)830a、输入缓冲器(Buf)832a以及输出驱动器(Driv)834a。收发信机模块710b包括两个收发信机810c和810d、VCO 820b、PLL 830b、输入缓冲器832b以及输出驱动器834b。每个收发信机810接收并处理来自MIMO处理器120z的基带输入信号，并且生成用于一个天线150的RF调制信号。每个收发信机810还接收并处理来自相关联的远程前端140的RFE输出信号(或者来自相关联的天线150的RF输入信号)，并且生成用于MIMO处理器120z的基带输入信号。
当收发信机模块710a和710b用于支持四个天线时，收发信机模块710a作为主模块，收发信机模块710b是从属模块。启动收发信机模块710a内的VCO 820a和PLL 830a，并且生成由全部四个收发信机810a至810d用于进行上变频和下变频的多个本地振荡器(LO)信号。停用收发信机模块710b内的VCO 820b和PLL 830b，同时停用驱动器834b和缓冲器832a，而启动驱动器834a和缓冲器832b。经由驱动器834a和缓冲器832b将来自VCO 820a的LO信号提供到从属收发信机模块710b中的收发信机810c和810d。
2×2收发信机模块(与具有更多收发信机的模块相反)可有效地用于具有不同数量天线的多天线设备台。对于设有两个天线的多天线设备台，只需要一个2×2收发信机模块710，而不会浪费其它的不必要电路。在这种情况下，启动VCO 820和PLL 830，以生成用于收发信机模块中两个收发信机810的LO信号，并且停用驱动器834和缓冲器832。对于设有四个天线的多天线设备台，例如图7和图8中所示，可将两个2×2收发信机模块用于四个天线，而只有少量的冗余电路未被使用。
图9示出2×2收发信机模块710内的收发信机810的实施例的框图。每个收发信机810包括发射机单元(TMTR)960和接收机单元(RCVR)980。可以利用超外差架构或者直接转换架构来实现发射机和接收机单元。对于超外差架构，在多个层级中实现RF和基带之间的频率变换，例如，在一个层级中从RF到中频(IF)，以及在另一个层级中从IF到基带。对于直接转换架构，在一个层级中实现频率变换，例如，从RF直接到基带。为了简便，图9示出利用直接转换架构实现的发射机单元960和接收机单元980的实施例。
在发射机单元960内，数字-模拟转换器(DAC)962从MIMO处理器120z接收数字码片流(其为基带输入信号)、将码片转换为模拟并且提供模拟基带信号。然后，滤波器964对模拟基带信号进行滤波，以去除通过数字-模拟转换而生成的不期望的影响，并且提供经过滤波的基带信号。放大器(Amp)966对经过滤波的基带信号进行放大和缓冲，并且提供放大的基带信号。混合器968利用放大的基带信号对来自VCO 820a的TX_LO信号进行调制，并且提供上变频信号。功率放大器970对上变频信号进行放大，并且提供RF调制信号，其中经由开关(SW)972对RF调制信号进行路由，并将其提供给与一个天线相关联的远程前端140。
在接收机单元980内，LNA 982经由开关972从相关联的远程前端140接收RFE输出信号，或者从相关联的天线150接收RF输入信号。LNA 982放大所接收的RF信号，并且提供具有期望信号电平的调整信号。混合器984利用来自VCO 820a的RX_LO信号对经过调整的信号进行解调，并且提供下变频信号。滤波器986对下变频信号进行滤波，以使期望的信号分量通过，而去除由下变频处理所生成的噪声和不期望的信号。放大器988对经过滤波的信号进行放大和缓冲，并且提供模拟基带信号。模拟-数字转换器(ADC)990对模拟基带信号进行数字化，并且将采样流(其为基带输出信号)提供到MIMO处理器120z。
图9示出用于发射机和接收机单元的示例性设计。对于该设计，将DAC和ADC分别表示为发射机单元和接收机单元的一部分。一般而言，发射机和接收机单元可以分别包括放大器、滤波器、混合器等中的一个或多个层级，其排列方式可以与图9中所示的不同。发射机和接收机单元可以分别包括或者不包括DAC和ADC。
图9还示出MIMO处理器120z的实施例，其包括执行用于数据发射和接收的数字处理的多个处理单元。在MIMO处理器120z内，数据处理器914执行用于数据发射的编码、交织和符号映射，以及用于数据接收的符号解映射、解交织和解码。空间处理器916执行用于数据发射的发射机空间处理(例如用于波束形成、空间复用等)，以及用于数据接收的接收机空间处理(例如接收机匹配滤波)。调制器918执行例如用于正交频分复用(OFDM)的调制。解调器920执行例如用于OFDM的解调。检测/获取单元922执行处理，以检测和获取来自其它发射台的信号。主控制器930控制多天线设备台100内多个处理单元的操作，并且生成用于收发信机810和远程前端140的多种控制。例如，主控制器930可生成用于远程前端140的T/R控制信号。功率控制器932执行对多天线设备台100的功率管理。例如，功率控制器932可以确定是否向远程前端发送DC功率。随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)912存储MIMO处理器120z内多个处理单元所使用的数据和程序代码。
为了清晰，以上描述示出每个远程前端连接到一个天线，每个收发信机处理用于一个天线的RF信号。一般而言，每个远程前端和/或每个收发信机可与包括一个或多个天线的一组天线相关联。如果远程前端或者收发信机与多个天线相关联，则可将这些天线视为用于远程前端或者收发信机的单个(分布式)“天线”。
可以利用离散组件等将本文描述的远程前端和收发信机模块实现在RF集成电路(RFIC)。例如，每个远程前端可实现在一个RFIC上。每个收发信机模块可实现在一个RFIC上，或者多个收发信机模块可以与可能的其它电路一起实现在一个RFIC上。可使用多种集成电路(IC)处理来构造远程前端和收发信机模块，例如，互补金属氧化物半导体(CMOS)、二极管、二极管-CMOS(Bi-CMOS)、砷化镓(GaAs)等。例如，每个远程前端可在一个GaAs RFIC上构造。特定的电路组件(例如电感)可被印制在IC芯片上或者使用微电子机械系统(MEMS)技术来实现。
在以上描述中，为了简便，用于控制远程前端和收发信机模块操作的控制信号被示为由MIMO处理器120生成。一般而言，这些控制信号可由多个单元生成，例如，专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者设计用于执行本文所述功能的其它电子单元。
提供对所公开实施例的以上描述，以使本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员而言，对这些实施例的各种修改是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可将本文定义的一般原理应用于其它实施例。从而，本发明并不旨在限制于本文所示的实施例，而应给予与本文所公开原理和新颖特性相一致的最宽范围。

Claims (36)

1.一种设备，包括：
用于多天线设备台的远程前端模块，所述远程前端模块包括：
第一放大器，接收和放大第一射频(RF)信号并且提供第一放大RF信号；
第二放大器，接收和放大第二RF信号并且提供第二放大RF信号；
第一连接单元，将来自第一端口的所述第一RF信号直接连接到所述第一放大器，并且将来自所述第二放大器的所述第二放大RF信号直接连接到所述第一端口，所述第一端口被配置为连接到所述多天线设备台的收发信机；以及
第二连接单元，将来自所述第一放大器的所述第一放大RF信号连接到第二端口，并且将来自所述第二端口的所述第二RF信号连接到所述第二放大器，所述第二端口被配置为连接到所述多天线设备台的天线；以及
用于向所述远程前端模块提供直流电的电源，所述电源包括：
与所述多天线设备台相关联的感测电路，所述感测电路对所述远程前端模块的安装进行检测。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二连接单元是开关。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二连接单元在发射部分期间，将来自所述第一端口的所述第一RF信号连接到所述第一放大器，并且将来自所述第一放大器的所述第一放大RF信号连接到所述第二端口，以及所述第一和第二连接单元还在接收部分期间，将来自所述第二端口的所述第二RF信号连接到所述第二放大器，并且将来自所述第二放大器的所述第二放大RF信号连接到所述第一端口。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二连接单元是双工器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一放大器是功率放大器(PA)。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二放大器是低噪声放大器(LNA)。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，当未用于通信时，停用所述第一放大器、所述第二放大器或者所述第一和第二放大器两者。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，在接收部分期间停用所述第一放大器，并且其中，在发射部分期间停用所述第二放大器。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二端口连接到设备台中的多个天线之一。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一端口连接到设备台中的收发信机。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二端口连接到不同类型的连接器。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二端口连接到互补类型的连接器。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，在RF集成电路(RFIC)上构造所述第一和第二放大器以及所述第一和第二连接单元。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，在砷化镓(GaAs)集成电路(IC)上构造所述第一和第二放大器以及所述第一和第二连接单元。
15.一种设备，包括：
用于将多个天线连接到多个收发信机的连接装置，其包括：
用于放大第一射频(RF)信号并且生成第一放大RF信号的装置；
用于放大第二RF信号并且生成第二放大RF信号的装置；
用于将来自第一端口的所述第一RF信号直接连接到用于放大所述第一RF信号的所述装置的装置，所述第一端口被配置为连接到所述多天线设备台的收发信机；
用于将所述第一放大RF信号连接到第二端口的装置，所述第二端口被配置为连接到所述多天线设备台的天线；
用于将来自所述第二端口的所述第二RF信号连接到用于放大所述第二RF信号的所述装置的装置；以及
用于将所述第二放大RF信号直接连接到所述第一端口的装置；以及
用于向所述连接装置提供直流电的电源，其包括：
用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，在发射部分期间，用于连接所述第一RF信号的装置和用于连接所述第一放大RF信号的装置处于激活状态，并且其中，在接收部分期间，用于连接所述第二RF信号的装置和用于连接所述第二放大RF信号的装置处于激活状态。
17.根据权利要求15所述的设备，还包括：
用于停用放大所述第一RF信号的所述装置的装置；以及
用于停用放大所述第二RF信号的所述装置的装置。
18.一种设有多个天线的设备台，包括：
多个收发信机，每个收发信机对经由相关联的天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整；
多个远程前端，每个远程前端连接到相关联的收发信机和相关联的天线，每个远程前端放大从所述相关联的收发信机接收的第一RF信号，以生成将从所述相关联的天线发射的第一放大RF信号，并且每个远程前端还放大从所述相关联的天线接收的第二RF信号，以生成将发射至所述相关联的收发信机的第二放大RF信号；以及
用于向所述多个远程前端提供直流电的电源，所述电源包括：
与所述设备台相关联的感测电路，所述感测电路对所述多个远程前端的安装进行检测。
19.根据权利要求18所述的设备台，还包括：
多个电缆，每个电缆将一个收发信机连接到相关联的远程前端。
20.根据权利要求19所述的设备台，其中，所述多个电缆中的每一个包括：
第一电缆，在所述收发信机和所述相关联的远程前端之间传送所述第一RF信号和所述第二放大RF信号。
21.根据权利要求20所述的设备台，其中，所述第一电缆还传送用于所述相关联的远程前端的DC功率。
22.根据权利要求20所述的设备台，其中，所述多个电缆中的每一个还包括：
第二电缆，传送用于所述相关联的远程前端的至少一个控制信号。
23.根据权利要求22所述的设备台，其中，所述第一和第二电缆捆绑在一起。
24.根据权利要求18所述的设备台，其中，将所述多个收发信机成对设置，每对收发信机实现为一个独立的模块。
25.根据权利要求24所述的设备台，其中，对应于每对收发信机的模块包括振荡器，所述振荡器生成用于该对收发信机的本地振荡器(LO)信号。
26.根据权利要求24所述的设备台，其中，对应于多对收发信机实现多个模块，并且其中，将一个模块指定为生成用于所述多个模块中的所有收发信机的多个本地振荡器(LO)信号。
27.一种设有多个天线的设备台，包括：
用于对经由所述多个天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整的装置；
用于将所述多个天线连接到所述用于进行信号调整的装置的连接装置，其包括：
用于对从进行信号调整的所述装置接收的多个RF调制信号进行功率放大，以生成将从所述多个天线发射的多个放大RF调制信号的装置；以及
用于对从所述多个天线接收的多个RF输入信号进行低噪声放大，以生成将发射至进行信号调整的所述装置的多个放大RF输入信号的装置，其中，用于进行功率放大的所述装置和用于进行低噪声放大的所述装置与用于进行信号调整的所述装置相分离；以及
用于向所述连接装置提供直流电的电源，其包括：
用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
28.根据权利要求27所述的设备，还包括：
用于将进行信号调整的所述装置连接到用于进行功率放大的所述装置和用于进行低噪声放大的所述装置的装置。
29.一种多天线设备台，包括：
收发信机模块，其包括：
第一和第二收发信机，每个收发信机对经由包括至少一个天线的相关联天线组发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整；
振荡器，生成由所述第一和第二收发信机用于进行基带和RF之间的频率变换的本地振荡器(LO)信号；以及
驱动器，从所述振荡器接收所述LO信号并且对来自所述收发信机模块的所述LO信号进行驱动；
连接到所述收发信机模块和所述至少一个天线的远程前端，所述远程前端包括：
第一连接单元，将来自第一端口的与所述收发信机模块相关联的第一RF信号直接连接到第一放大器，并且将来自第二放大器的第二放大RF信号直接连接到所述第一端口，所述第一端口被配置为连接到所述收发信机模块；以及
第二连接单元，将来自所述第一放大器的第一放大RF信号连接到第二端口，并且将来自所述第二端口的第二RF信号连接到所述第二放大器，所述第二端口被配置为连接到所述至少一个天线；以及
用于向所述远程前端提供直流电的电源，所述电源包括：
感测电路，所述感测电路对所述远程前端的安装进行检测。
30.根据权利要求29所述的收发信机模块，还包括：
缓冲器，接收多个外部LO信号，并且提供由所述第一和第二收发信机用于进行基带和RF之间的频率变换的多个缓冲LO信号。
31.根据权利要求30所述的收发信机模块，其中，如果所述缓冲器正在接收所述多个外部LO信号，则停用所述振荡器。
32.根据权利要求29所述的收发信机模块，还包括：
锁相环(PLL)，控制所述振荡器生成预定频率的所述LO信号。
33.根据权利要求29所述的收发信机模块，其在单个集成电路(IC)芯片上构造。
34.一种多天线设备台，包括：
收发信机模块，其包括：
用于对经由至少两个天线发射和接收的多个射频(RF)信号进行信号调整的装置；
用于生成进行基带和RF之间的频率变换所用的多个本地振荡器(LO)信号的装置；以及
用于对来自所述收发信机模块的所述多个LO信号进行驱动的装置；
用于将所述至少两个天线连接到所述收发信机模块的连接装置，所述连接装置包括：
用于将来自第一端口的与所述收发信机模块相关联的第一RF信号直接连接到第一放大器并且将来自第二放大器的第二放大RF信号直接连接到所述第一端口的装置，所述第一端口被配置为连接到所述收发信机模块；以及
用于将来自所述第一放大器的第一放大RF信号连接到第二端口并且将来自所述第二端口的第二RF信号连接到所述第二放大器的装置，所述第二端口被配置为连接到所述至少两个天线；以及
用于向所述连接装置提供直流电的电源，其包括：
用于对所述连接装置的安装进行检测的感测电路。
35.根据权利要求34所述的收发信机模块，还包括：
用于缓冲多个外部LO信号并且提供用于进行基带和RF之间的频率变换的多个缓冲LO信号的装置。
36.根据权利要求35所述的收发信机模块，还包括：
用于如果接收到所述多个外部LO信号，则停用生成所述多个LO信号的所述装置的装置。
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