CN101213760A - 用于无线收发器的输入三阶截止点控制的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的是一种用于在多模式多波段无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的设备。该设备包括：混频器，用于下频变换输入无线信号，该信号通过每个频段接收并且然后被低噪声放大；基带芯片，用于提供根据无线收发器的当前模式和传输功率水平的混频器IIP3控制信息；以及混频器IIP3控制器，用于基于IIP3控制信息控制混频器的IIP3。在低噪声放大器和混频器之间没有带通滤波器的无线收发器中，该设备不总是增大混频器的IIP3，而是只在需要增大IIP3的时候增大无线收发器中混频器的IIP3。所以，该设备能够降低浪费的功耗。

Description

用于无线收发器的输入三阶截止点控制的设备和方法
技术领域
本发明一般地涉及一种无线收发器，更具体地，涉及一种控制混频器的输入三阶截止点(the Input 3rd order Intercept Point，IIP3)以降低多模式多波段无线收发器中功率损耗的设备和方法。
背景技术
从用于支持多模式和多波段的无线收发器近来的发展来看，通过单个移动通信终端使用世界各国的各种移动通信业务是可能的。
通常，为了支持各种移动通信业务，例如码分多址(CDMA)、宽带码分多址(WCDMA)、全球移动通信系统(GSM)/通用分组无线业务(GPRS)/增强型数据速率GSM演进业务(EDGE)等等，多模式多波段无线收发器对每个波段都有一个单独的无线收发器。具体来说，由于采用频分双工(FDD)方案的CDMA和WCDMA业务使用不同的频段用于发送/接收，因而FDD CDMA或WCDMA业务对相应于CDMA或WCDMA业务的每一个波段都需要一个单独的收发器。
图1示出了用于多个波段的传统接收器，每个接收器支持一种WCDMA业务。图1中所示的接收器包括WCDMA 2000MHZ接收器10、WCDMA1900MHZ接收器20、以及WCDMA 850MHZ接收器30。
如图1所示，每个传统的接收器包括：用于放大输入信号的低噪声放大器(LNA)1、用于下频变换输入信号的混频器3、位于LNA1和混频器3之间的带通滤波器2。
带通滤波器2削弱包括从发送器发送的、来自输入到LNA1的输入信号的输入信号分量在内的各种噪声信号，并且仅允许相应波段的信号通过该滤波器2到达混频器3。所以，带通滤波器2在一定程度上防止了发送信号和噪声信号与混频器3中的干扰台(jammer)互调(inter-modulate)，并且从而防止通过接收波段引入干扰台。
然而，安装在每个接收器中的带通滤波器2需要额外的成本并且占用大的面积。所以，布置在LNA1和混频器3之间的带通滤波器2使得难以降低无线收发器的尺寸和价格很困难。
同时，为了避免使用带通滤波器2，必须将IIP3增加与由传统带通滤波器2衰减的量相对应的变化量。
然而，混频器3不是总需要高IIP3。例如，时分双工(TDD)方案的业务如GSM/GPRS/EDGE不需要高IIP3，因为在TDD业务中发送和接收不是同时发生，这与FDD方案的业务如CDMA或WCDMA不同，在FDD业务中发送和接收同时发生。此外，FDD方案的业务在发送器不工作的空闲模式或者当发送功率不大的时候也都不需要高IIP3。
所以，如果混频器3的IIP3无条件地增加与由传统带通滤波器2的衰减的量相对应的变化量，以作为去除带通滤波器2的补偿，那么，当不必要增大IIP3时，IIP3的这种增大导致电流的浪费消耗。
发明内容
因此，本发明被用来解决出现在现有技术中的上述问题，并且本发明的一个目标是提供一种用于IIP3控制的设备和方法，其能够通过仅当需要增大无线收发器中混频器的IIP3时才增大IIP3来降低浪费的功耗。
本发明的另一个目标是提供一种用于IIP3控制的设备和方法，其能够根据发送功率控制无线收发器中的混频器的IIP3来降低浪费的功率损耗。
为了实现这个目标，提供了一种在多模式多波段无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的设备，该设备具有：混频器，用于下频变换输入无线信号，该信号通过每个频段接收并且然后被低噪声放大；基带芯片，用于提供根据该无线收发器的当前模式和发送功率水平的混频器IIP3控制信息；混频器IIP3控制器，用于基于所述IIP3控制信息来控制混频器的IIP3。
依照本发明的另一个方面，提供了一种在多模式多波段无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的方法，该方法包括：由基带芯片确定该无线收发器的当前模式和发送功率水平；提供根据所确定的当前模式和发送功率水平的混频器IIP3控制信息；并且由混频器IIP3控制器基于该IIP3控制信息来控制混频器的IIP3。
依照本发明的又一个方面，提供一种在无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的设备，该设备包括：混频器，用于下频变换已经被低噪声放大的输入信号；基带芯片，用于提供根据该无线收发器的发送功率水平的混频器IIP3控制信息；以及混频器IIP3控制器，用于基于该IIP3控制信息来控制混频器的IIP3。
依照本发明的再一个方面，提供了一种在无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的方法，该方法包括：由基带芯片确定该无线收发器的发送功率水平；提供根据所确定的发送功率水平的混频器IIP3控制信息；以及由混频器IIP3控制器基于该IIP3控制信息来控制混频器的IIP3。
有益效果
与单模式单波段无线收发器一样，在多模式多波段无线收发器中，去除低噪声放大器与混频器之间的带通滤波器是可能的，从而可以通过仅在需要增大无线收发器中的混频器的IIP3时才增大IIP3来降低浪费的功耗。
具体来说，在多模式多波段无线收发器的FDD模式的情况下，可以通过在发送功率大时增大混频器的IIP3而在其他情况下减小IIP3来降低浪费的功耗。
附图说明
从如下的结合附图的详细描述中，本发明的上述和其他目标、特征和优势将更明显，附图中：
图1示出了用于多波段的传统接收器，每个接收器支持一种WCDMA业务；
图2是示意性地示出了根据本发明的实施例的多模式多波段无线收发器的框图；
图3是示出了根据本发明的混频器中的干扰台的图；
图4是示出了根据本发明的实施例的、在混频器中产生三阶互调(the 3rdorder Intermodulation，IM3)的图；
图5是示出了根据本发明的混频器的结构的电路图；
图6示出了根据本发明的混频器的IIP3控制信息的一个例子；
图7是示出了根据本发明的、用于多模式多波段无线收发器的IIP3控制的方法的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，相同的元素将被指定为相同的参考标号，尽管他们在不同的图中示出。此外，在本发明的如下描述中，当并入此处的已知功能和配置的详细描述可能使得本发明的主题不清楚时，这些描述将被略去。
图2是示意性地示出了根据本发明的多模式多波段无线收发器的框图。图2中所示的多模式多波段无线收发器包括发送器部分210、接收器部分220以及基带芯片230。
发送器部分210包括用于多个用于多模式和多波段的发送器，其分别发送对应于多模式和多波段的信号。具体来说，发送器部分210包括用于发送FFD方案的无线信号的WCDMA 2000发送器211、WCDMA 1900发送器212、和WCDMA 850发送器213、以及用于发送TDD方案的无线信号的DCS 1800/PCS 1900发送器214和GSM 850/PSM 900发送器215。
WCDMA 2000发送器211输出WCDMA模式下的2000MHZ波段的输出信号。WCDMA 1900发送器212输出WCDMA模式下的1900MHZ波段的输出信号。WCDMA 850发送器213输出WCDMA模式下的850MHZ波段的输出信号。数字无绳系统(DCS)1800/PCS 1900发送器214输出DCS模式下的1800MHZ带宽的输出信号和个人通信系统(PCS)模式下的1900MHZ带宽的输出信号。GSM 850/PSM900发送器215输出GSM模式下的850MHZ波段和900MHZ波段的输出信号。
接收器部分220包括用于多模式和多波段的多个接收器，其分别接收对应于多模式和多波段的无线信号。具体来说，接收器部分220包括第一接收器222、第二接收器224和混频器IIP3控制器226。
第一接收器222是用于接收诸如带宽为WCDMA 2000MHZ、WCDMA1900MHZ、WCDMA 850MHZ、GSM/GPRS/EDGE 1900MHZ和GSM/GPRS/EDGE 850MHZ的主要波段的无线信号的主接收器。第一接收器222包括用于接收并低噪声放大主波段信号的第一至第三LNA 21至23，以及用于将由LNA放大的信号由高频段下频变换到低频段的第一混频器32。
第一LNA21放大WCDMA模式下的2000MHZ波段的输入信号。第二LNA 22放大WCDMA模式和PCS模式下的1900MHZ波段的输入信号。第三LNA 23放大WCDMA模式和GSM模式下850MHZ波段的输入无线信号。第一混频器32将由第一至第三LNA 21至23放大的信号从高频段下频变换到低频段。
第二接收器224是用于接收诸如带宽为GSM/GPRS/EDGE 1900MHZ和GSM/GPRS/EDGE 850MHZ的子波段以及分集波段的信号的子接收器。第二接收器224包括用于接收并低噪声放大子波段信号的第四至第八LNA24至28，以及用于将由LNA放大的信号从高频段下频变换为低频段的第二混频器34。
第四LNA 24放大对应于DCS 1800MHZ的输入信号。第五LNA 25放大对应于GSM 900MHZ的输入信号。第六LNA 26放大WCDMA模式下的2000MHZ带宽的分集输入信号。第七LNA 27放大WCDMA模式下的1900MHZ带宽的分集输入信号。第八LNA 28放大WCDMA模式下的850MHZ带宽的分集输入信号。第二混频器34将由第四至第八LNA 24至28放大的信号从高频段下频变换到低频段。
然而，上述根据本发明的每一个接收器都没有LNA和混频器之间的带通滤波器。因此，当输出信号具有大的输出功率时，包含输出的未被滤波信号分量的各种噪声信号被输入到混频器。这些包含输出信号分量的噪声信号与混频器中的干扰台互调。
图3(a)和3(b)是示出了根据本发明的混频器中的干扰台的图。图3(a)中所示的干扰台是半双工干扰台，并且图3(b)中所示的干扰台是全双工干扰台。
参考图3(a)，半双工干扰台具有位于发射(TX)频率和接收(RX)频率之间的干扰台频率。图3(a)中的干扰台频率等于{RX频率-(RX频率-TX频率)/2}。
同时，参考图3(b)，全双工干扰台具有位于低于发射(TX)频率的频段内的干扰台频率。图3(b)中的干扰台频率等于{TX频率-(RX频率-TX频率)}。
如图3(a)和3(b)中所示，当发送信号具有大的发送功率时，干扰台与发送信号的一部分互调以产生三阶互调(IM3)。
图4是示出了根据本发明的实施例的、在混频器中产生IM3的图。如图4所示，当发送功率强时，发送信号分量和干扰台分量组合以生成IM3，其作为对接收频段的噪声。所以，如图4所示的IM3水平(level)越小，则接收器的性能越好。
这里，IM3和IIP3之间的关系由下面的方程式(1)定义：
IM3＝3干扰台水平-2IIP3  ......(1)
从等式(1)中注意到，随着IIP3的增大，IM3减小，所以可以通过增大IIP3来减小IM3，由此提高接收器的性能。
然而，当增大IIP3时，尽管提高了接收器的性能，但功率损耗增加了。所以，在根据本发明的多模式多波段无线收发器中，有必要适当地调整混频器32和34的IIP3与所需要的IIP3大小一致。
换句话说，在多模式多波段无线收发器中，发送和接收不同时发生的TDD方案的业务，例如GSM/GPRS/EDGE，不需要发送和接收同时发生的CDMA或WCDMA业务中所需要的高IIP3。此外，当发送功率不高或在发送器不工作的空闲模式中，FDD方案不需要高IIP3。所以，在多模式多波段无线收发器实际上以很大的输出功率发射信号期间的时间间隔占用了很小的时间比例。
所以，根据本发明，通过当FDD业务中的发送功率很大时增大混频器的IIP3而在其他情况下减小混频器的IIP3来减少不必要的功耗。
图5是示出了根据本发明的混频器的结构的电路图。参考图5，根据本发明实施例的混频器接收高频段的无线信号并且将其转换成低频段的无线信号。而且，如所示，通过发射器的电流越强，则IIP3越大。相反，通过发射器的电流越弱，则IIP3越小。
根据本发明的混频器包括：至少两个包含Ze1和Ze2的阻抗(impedance)62，它们具有不同的阻抗值，用于控制通过发射器的电流的大小；以及开关64，用于选择阻抗62之一。可以通过由开关64选择阻抗62其中一个来控制混频器的IIP3。
关于本发明的描述基于：混频器包括两个阻抗，包含一个较大阻抗Ze1和一个较小阻抗Ze2。当较大的阻抗Ze1被选中时，较小的电流量流过发射器以减小IIP3。当较小的阻抗Ze2被选中时，较大的电流量流过发射器以增大IIP3。
再次参考图2，基带芯片230包含关于当前操作模式是TDD模式还FDD模式的信息、关于发送功率大小的信息、以及针对每种模式的发送功率的IIP3控制信息。基带芯片230基于针对每种模式的发送功率向混频器IIP3控制器226提供IIP3控制信息。在这种情况下，基带芯片230可以通过串行外围接口(SPI)信号向混频器IIP3控制器226提供IIP3控制信息。
图6示出了根据本发明的混频器的IIP3控制信息的一个例子。
首先参考图6，在TDD模式中，例如GSM/GPRS/EDGE模式，其中发送和接收不同时发生，IIP3控制信息在所有情况下都对应于低IIP3。
相反，在FDD模式下，例如CDMA或WCDMA模式，其中发送和接收同时发生，IIP3控制信息根据发送功率的大小确定。例如，在FDD模式下，当发送功率较大时，IIP3控制信息对应于高IIP3，而当发送功率低或者处于发送器不工作的空闲模式时，IIP3控制信息对应于低IIP3。
混频器IIP3控制器226将由基带芯片230提供的IIP3控制信息存储在RF芯片中所包含的寄存器中，并且控制混频器32和34的开关64。
也就是说，在FDD模式例如WCDMA情况下的空闲状态中，发送功率处于关(off)状态，混频器IIP3控制器226由此控制混频器的IIP3为低IIP3状态。此外，在FDD模式的业务状态中，当发送功率水平高时，混频器IIP3控制器226控制混频器的IIP3为高IIP3状态，并且当发送功率水平低时控制其为低IIP3状态。
同时，在非FDD模式的情况下，例如GSM/GPRS/EDGE模式，不论当前状态为何，混频器的IIP3都被控制为低IIP3。
然后，混频器IIP3控制器226可以控制开关64在较大的阻抗Ze1和较小的阻抗Ze2之间选择较大的阻抗Ze1，使得流过发射器的电流量减少，从而控制混频器的IIP3为低IIP3。
此外，混频器IIP3控制器226能够控制开关64在较大的阻抗Ze1和较小的阻抗Ze2之间选择较小的阻抗Ze2，使得流过发射器的电流量增加，从而控制混频器的IIP3为高IIP3。
在以下文中，将描述由述的多模式多波段无线收发器进行IIP3控制的方法。
图7是示出了根据本发明的、由多模式多波段无线收发器进行IIP3控制的方法的流程图。参考图7，在步骤702中，基带芯片230确定无线收发器的当前模式和发送功率水平。
基带芯片230确定无线收发器的当前模式是否为FDD模式，并且确定在当前模式为FDD模式时，发送功率水平是否超出了一个预定阈值。
在确定无线收发器的当前模式和发送功率水平之后，在步骤704中，基带芯片230根据当前模式和发送功率水平向混频器IIP3控制器226提供混频器IIP3控制信息。
例如，在当前模式不是发送和接收不同时发生的FDD模式时，从基带芯片230向混频器IIP3控制器226提供的混频器IIP3控制信息在所有的情况下都是低IIP3。此外，在当前模式是FDD模式的情况下，当收发器处于无线收发器不工作的空闲状态或发送功率低时，从基带芯片230向混频器IIP3控制器226提供的混频器IIP3控制信息是低IIP3，而当发送功率大时是高IIP3。
然后，在步骤706中，混频器IIP3控制器226通过根据混频器IIP3控制信息选择相应的混频器阻抗来控制IIP3。
例如，当IIP3控制信息是低IIP3时，混频器IIP3控制器226控制第六LNA 26从较大的阻抗Ze1和较小的阻抗Ze之间选择较大的阻抗Ze1，从而减少流过发射器的电流量。此外，当IIP3控制信息是高IIP3时，混频器IIP3控制器226控制第六LNA 26从较大的阻抗Ze1和较小的阻抗Ze2之间选择较小的阻抗Ze2，从而增加流过发射器的电流量。
虽然本发明已经参照本发明的给定优选实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当明白，在不脱离由附加权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里对本发明进行各种形式和细节上的改变。

Claims (19)

1.一种用于在多模式多波段无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的设备，所述设备包括：
混频器，用于下频变换输入无线信号，该信号通过每个频段接收并且然后被低噪声放大；
基带芯片，用于提供根据所述无线收发器的当前模式和发送功率水平的混频器IIP3控制信息；
混频器IIP3控制器，用于基于所述IIP3控制信息来控制所述混频器的IIP3。
2.如权利要求1所述的设备，其中，当所述无线收发器没有采用频分双工(FDD)模式或者当所述无线收发器使用FDD模式并且处于该无线收发器不工作的空闲状态时，根据所述发送功率水平和所述模式的混频器IIP3控制信息具有较低的值，而当所述无线收发器采用FDD模式并且所述发送功率大时所述混频器IIP3控制信息具有较高的值。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述混频器包括：
至少两个阻抗，其具有不同阻抗值；以及
开关，用于选择所述阻抗之一。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述阻抗包括具有较大阻抗值的阻抗和具有较小阻抗值的阻抗。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述混频器IIP3控制器通过在所述混频器IIP3信息具有较低值时选择具有较大阻抗值的阻抗而在所述混频器IIP3信息具有较高值时选择具有较小阻抗值的阻抗来控制所述IIP3。
6.如权利要求3所述的设备，其中，所述基带芯片通过串行外围接口(SPI)信号提供所述混频器IIP3控制信息。
7.一种用于在多模式多波段无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的方法，该方法包括步骤：
(a)由基带芯片确定所述无线收发器的当前模式和发送功率水平；
(b)根据所确定的当前模式和发送功率水平提供混频器IIP3控制信息；并且
(c)由混频器IIP3控制器基于所述IIP3控制信息来控制混频器的IIP3。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：由所述基带芯片根据所确定的当前模式和发送功率水平存储所述混频器IIP3控制信息。
9.如权利要求8所述的方法，其中，当所述无线收发器没有采用频分双工(FDD)模式或者当所述无线收发器采用FDD模式并且处于该无线收发器不工作的空闲状态时，根据所述发送功率水平和所述模式的混频器IIP3控制信息具有较低的值；而当所述无线收发器采用FDD模式并且所述发送功率大时所述混频器IIP3控制信息具有较高的值。
10.如权利要求7所述的方法，其中，步骤(c)包括：
通过在所述混频器IIP3信息具有较低值时选择具有较大阻抗值的阻抗来控制所述IIP3；并且
通过在所述混频器IIP3信息具有较高值时选择具有较小阻抗值的阻抗来控制所述IIP3。
11.如权利要求7所述的方法，其中，所述基带芯片通过串行外围接口(SPI)信号来提供所述混频器IIP3控制信息。
12.一种用于在无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的设备，该设备包括：
混频器，用于下频变换已经被低噪声放大的输入信号；
基带芯片，用于提供根据所述无线收发器的发送功率水平的混频器IIP3控制信息；以及
混频器IIP3控制器，用于基于所述IIP3控制信息控制所述混频器的IIP3。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述混频器包括：
至少两个阻抗，其具有不同阻抗值；以及
开关，用于选择所述阻抗之一。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述混频器IIP3控制器通过在所述混频器IIP3信息具有较低值时选择具有较大阻抗值的阻抗而在所述混频器IIP3信息具有较高值时选择具有较小阻抗值的阻抗来控制所述IIP3。
15.如权利要求12所述的设备，其中，所述基带芯片通过串行外围接口(SPI)信号来提供所述混频器IIP3控制信息。
16.一种用于在无线收发器中控制输入三阶截止点(IIP3)的方法，该方法包括步骤：
(a)由基带芯片确定所述无线收发器的发送功率水平；
(b)根据所确定的发送功率水平提供混频器IIP3控制信息；以及
(c)由混频器IIP3控制器基于所述IIP3控制信息控制混频器的IIP3。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：由所述基带芯片根据所确定的发送功率水平存储所述混频器IIP3控制信息。
18.如权利要求16所述的方法，其中，步骤(c)包括：
在所述混频器IIP3信息具有较低值时通过选择具有较大阻抗值的阻抗来控制所述IIP3；并且
在所述混频器IIP3信息具有较高值时通过选择具有较小阻抗值的阻抗来控制所述IIP3。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述基带芯片通过串行外围接口(SPI)信号来提供所述混频器IIP3控制信息。
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