CN101375526A - 用于实施天线分集的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于实施天线分集的系统(102)、通信设备(100)和方法(200)可包括：第一开关(116)，用来把第一无线电部分(112)选择性地连接到多个天线(104，106，108)之一；以及第二开关(118)，用来把第二无线电部分(114)选择性地连接到该多个天线(104，106，108)之一。该系统(102)还可包括天线检测器(122)，用来检测该多个天线(104，106，108)中的哪个天线被连接到第一无线电部分(112)的端口(124)和被连接到第二无线电部分(114)的端口(126)。

Description

用于实施天线分集的系统和方法
背景技术
本发明涉及通信设备和系统，更具体地，涉及用于实施天线分集的通信设备、系统和方法。
诸如蜂窝电话等的移动通信设备，因为它们的移动性而可被运送到不同的地理位置，这些不同的地理位置可以由运行在不同的标准或移动接入协议上的不同的系统提供服务。因此，移动通信设备被设计成在多个不同的系统中以及在多个不同的标准和频段下工作。在一些地理位置中，在某些系统上的通信性能可能优于在其它系统上的通信性能，故而对于最佳通信而言，在移动通信设备的不同的无线电部分或收发信机与不同的天线之间、或在固定的内部天线与可连接到移动通信设备的可拆卸天线之间进行切换的能力可能是想要的。还可能有一些场合，其中可能想要在不同的系统或不同的通信标准上进行同时通信，这可能必需要有完全天线分集。完全天线分集会提出一个挑战，即最小化由于引入诸如开关等附加部件而造成的传输路径上的附加损耗。
概要
按照本发明的实施例，一种用于实施天线分集的系统可包括：第一开关，用来把第一无线电部分选择性地连接到多个天线之一；以及第二开关，用来把第二无线电部分选择性地连接到该多个天线之一。该系统还可包括天线检测器，用来检测该多个天线中的哪个天线被连接到第一无线电部分的端口和被连接到第二无线电部分的端口。
按照本发明的实施例，一种用于实施天线分集的系统可包括：第一开关，用来把第一无线电部分选择性地连接到多个天线之一；以及第二开关，用来把第二无线电部分选择性地连接到该多个天线之一。该系统还可包括连到第一和第二开关的每一个的开关控制线。该开关控制线可以电地聚束(gang)在一起，以便进行从第一无线电部分或第二无线电部分到该多个天线之一的连接，并且总是既把第一又把第二无线电部分连接到该多个天线之一。
按照本发明的另一个实施例，一种通信设备可包括多个天线以提供天线分集。该多个天线可包括固定天线和可拆卸天线。该通信设备还可包括第一无线电部分和第二无线电部分。第一开关可被提供来选择性地把第一无线电部分连接到固定天线和可拆卸天线之一，而第二开关可被提供来选择性地把第二无线电部分连接到固定天线和可拆卸天线之一。该通信设备还可包括检测器，用来检测与每个无线电部分的端口的有效天线连接。
按照本发明的实施例，一种用于实施天线分集的方法可包括：检测分集天线是否存在；以及响应于分集天线的不存在而选择主内部天线用于所有的通信。该方法还可包括响应于分集天线的存在而进入分集操作模式。
按照本发明的另一个实施例，一种用于实施天线分集的计算机程序产品可包括计算机可读介质，它具有在其上体现的计算机可使用的程序代码。该计算机可读介质可包括被配置成检测分集天线是否存在的计算机可使用的程序代码。该计算机可读介质还可包括被配置成响应于分集天线的不存在而选择主内部天线用于所有通信的计算机可使用的程序代码。该计算机可读介质还可包括被配置成响应于分集天线的存在而进入分集操作模式的计算机可使用的程序代码。
在结合附图考察以下的对本发明的非限制性详细说明后，对于本领域技术人员来说，完全由权利要求来定义的本发明的其它方面和特征将变得明显。
附图简述
图1是按照本发明的实施例的、用于实施天线分集的示例性通信设备和系统的示意性框图。
图2A和2B(合在一起为图2)是按照本发明的实施例的、用于实施天线分集的方法的例子的流程图。
详细说明
以下的实施例详细说明涉及到用来图解本发明的特定实施例的附图。具有不同的结构和操作的其它实施例并不背离本发明的范围。
正如本领域技术人员将会理解的，本发明可以被具体化为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可以采取全部硬件实施例、全部软件实施例(包括固件、驻留的软件、微代码等等)、或组合软件和硬件方面的实施例的形式，其中这些软件和硬件方面在这里总地都可以被称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明可以采取在计算机可使用的存贮介质上的计算机程序产品的形式，在该介质中包含计算机可使用的程序代码。
可以利用任何适当的计算机可读介质。计算机可使用的或计算机可读介质可以是，例如但不限于：电子的、磁的、光的、电磁的、红外线的、或半导体的系统、设备、装置、或传播介质。计算机可读介质的更具体的例子(非穷举列表)将包括以下项目：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、传输媒体(诸如支持互联网或内联网的那些传输媒体)、或磁存储设备。应当指出，计算机可使用的或计算机可读的介质甚至可以是在其上打印程序的纸或另外的适当的介质，因为程序可以经由例如对纸或其它介质进行光学扫描而被电子地捕获，然后如果必要的话，被汇编、解译或否则以适当的方式被处理，之后被存储在计算机存储器中。在本文件的上下文中，计算机可使用的或计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播、或输送程序以便由指令执行系统、设备或装置使用或结合它们来使用的任何介质。
用于实行本发明的操作的计算机程序代码可以用诸如Java、Smalltalk、C++等等的面向对象的编程语言来编写。然而，用于实行本发明的操作的计算机程序代码也可以用传统的过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似的编程语言来编写。程序代码可以如下地被执行，即：全部地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户的计算机上且部分地在远端计算机上，或全部地在远端计算机或服务器上。在后者的情景下，远端计算机可以通过局域网(LAN)或广域网(WAN)而被连接到用户的计算机，或者可以进行到外部计算机的连接(例如，通过互联网使用互联网服务供应商)。
在下面本发明是参照按照本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图例示和/或框图被描述的。将会理解，流程图例示和/或框图的每个方块，以及流程图例示和/或框图中方块的组合可以由计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理设备的处理器，以产生一个机器，使得经由计算机的处理器或其它可编程数据处理设备执行的指令创建用于实施在流程图和/或框图的一个或多个方块中规定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令也可以被存储在计算机可读的存储器，它可以引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定的方式起作用，从而使得被存储在计算机可读的存储器中的指令产生制造的产品，其包括实施在流程图和/或框图的一个或多个方块中规定的功能/动作的指令装置。
计算机程序指令也可以被装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，促使在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实施的处理过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施在流程图和/或框图的一个或多个方块中规定的功能/动作的步骤。
图1是按照本发明的实施例的、用于实施天线分集的示例性通信设备100和系统102的示意性框图。通信设备100可包括多个天线104。该多个天线104可包括主天线106和分集天线108。正如在图1的实施例中所图示的，主天线104可以是外部天线，它可以是可拆卸的，并且可以插入到射频(RF)连接器110、插口或其它类型的天线连接装置。分集天线108可以是固定的内部天线。在本发明的其它实施例中，主天线106可以是固定的内部天线，而分集天线108可以是可拆卸的。
通信设备100还可包括第一无线电部分112和第二无线电部分114。第一无线电部分112可以是通用移动电信系统(UMTS)类型的收发信机或其它类型的收发信机，而第二无线电部分114可以是用于GSM(全球移动通信系统)演进的增强数据(EDGE)类型的收发信机或其它类型的收发信机。第一开关116可以把第一无线电部分112或UMTS收发信机选择性地连接到主天线106或分集天线108之一。第二开关118可以把第二无线电部分114或EDGE收发信机选择性地连接到主天线106或分集天线108之一。第一开关116和第二开关118可以各自是单极双掷(SPDT)射频(RF)开关，或是用于在备选的RF信号路径或天线之间进行选择的其它类型的设备。这种切换安排允许用于UMTS和EDGE无线电的完全天线分集(Tx和Rx)，而仅仅带来在从任一天线到任一收发信机的传输路径上的单个附加开关元件损耗。另外，以这种方式被连接的两个SPDT开关元件116和118准许任一无线电部分112或114(UMTS或EDGE)仅仅通过一个开关116或118被连接到任一天线106或108。如果需要的话，这种安排也允许同时的EDGE和UMTS操作，即，非压缩模式操作。
第一开关116和第二开关118可以由译码器/选择器模块或硬件控制器120控制。译码器/选择器模块或硬件控制器120可以控制该多个天线104中的哪个天线分别被耦合到无线电部分112和114的每一个。正如相对于图2更详细地描述的，根据哪些系统是可用的、以及从每个可用的系统可测量的相关性能参数(诸如信号强度或其它运行参数)，这种控制可以是自动的。可替换地，哪个天线被连接到哪个无线电部分可以由用户来控制。因此，译码器/选择器模块或硬件控制器120在本发明的某些实施例中可以是任选的。
用于开关116和118的控制线可被聚束在一起，如虚线121或天线选择开关控制线所示(为了清晰起见，在图1上由单根线表示)。把开关116和118的控制线121电地聚束在一起，提供了从任一收发信机112和114到任一天线106和108的连接。收发信机112和114于是都可以总是被连接到天线106和108中的一个。这种连接允许控制器或选择器120用单个控制线在天线之间来回转换(toggle)给定的无线电收发信机112和114，以及如果想要的话，允许无线电收发信机112和114两者同时运行。这是可能的，因为这两个天线106和108在物理上和电学上是隔离的。UMTS具有一种非压缩模式，其要求这种确切的操作模式，但这由于难以同时开启两个无线电装置而没有得到更多的注意。
通信设备100还可包括天线检测器122，用来检测该多个天线104中的哪个天线可被连接到第一无线电部分112的端口124，以及该多个天线104中的哪个天线可被连接到第二无线电部分114的端口126。天线检测器122还可合并或限定天线拆卸传感器128，用来检测可拆卸天线-诸如主天线106-的拆卸，正如在图1所示的本发明的实施例中图解的。天线检测器122或拆卸传感器128可包括连接器110，其可以与可被机械操作的或通过其它手段操作的开关130等相关联。检测器122或传感器128还可包括电源132(Vcc)，和被耦合到地电位135的分压器电阻器电路134(电阻器134a和134b)或用于检测天线的存在或拆卸的类似安排。天线检测器122或拆卸传感器128还可包括电平检测器136，它可以是译码器/选择器模块或硬件设备120的部件。天线检测信号138可以从天线检测器122被传送到电平检测器136。
通信设备100还可包括多极RF开关138，它可以与第一无线电部分112或UMTS收发信机相关联。多极RF开关138可以是单极三掷(SP3T)开关等等，用来在第一无线电部分112中的不同的子无线电部分之间进行选择。不同的子无线电部分可以适应在不同频段上的运行。例如，多极开关138可被控制来在2100MHz双工器140、1900MHz双工器142、800MHz双工器144或类似的部件之间进行选择。双工器140、142和144的每一个可被耦合到UMTS/EDGE移动通信终端146等等。终端146可包括用来与用户进行接口和供用户控制通信设备100的操作的部件。这些部件(为了清晰起见，图上未示出)可包括小键盘、显示器、话筒、扬声器或对于移动通信设备常见的其它部件，以便于由用户对设备进行控制和操作。
通信设备100还可包括EDGE天线开关148或模块。EDGE开关148可以经由第二开关118把该多个天线104之一选择性地耦合到EDGE收发信机114的适当的频率部分或分段(800MHz，900MHz，1800MHz或1900MHz)。EDGE天线开关148可被耦合到UMTS/EDGE终端146。
图2A和2B(合在一起为图2)是按照本发明的实施例的、用于实施天线分集的方法200的例子的流程图。方法200可被体现在图1的通信设备100或类似的通信设备中，或是由它们来执行。在方块202，诸如图1的设备100那样的通信设备可被加电，或者该通信设备可进入新的地理区域，在其中有新的或附加的通信网络或系统可用。在方块204，可以确定分集天线是否存在。如果在方块204确定分集天线存在，则方法200可以前进到方块218。在方块218，该通信设备可以进入分集操作模式。在分集操作模式下，该通信设备或用户可以选择多个天线之一，所述多个天线类似于图1的天线104，其可以响应于来自系统的被检测或被测量的一个或多个通信参数—诸如信号强度或与该系统的通信质量相关联的其它参数—而提供最佳性能。
如果在方块204确定分集天线不存在，则方法200可以前进到方块206。在方块206，与该通信设备相关联的主要的或固定的内部天线可被选择用于所有的通信。在方块208，可以周期性地测量与可用的系统相关联的一个或多个通信参数。在方块210，可以确定所测量的一个或多个参数(诸如信号强度)是否超过预定的水平或限度。如果没有超过预定的水平或限度，则方法200可以返回到方块208，且可以继续周期性地测量所述一个或多个参数。如果已超过预定的水平或限度，例如，信号强度降到预定的水平以下，则方法200可以前进到方块212。
在方块212，可以向用户呈现一个消息，通知用户：测量的参数(诸如信号强度)临界或低于预定的阈值，以及可能最好是在另一个天线(诸如外部天线等等)上操作。该消息可以在显示器上呈现，可以生成警报音，可以经由通信设备的扬声器生成话音提示，或者可使用这些手段的组合或其它手段来向用户通知当前的操作条件、或通知应当使用另一个天线或分集天线操作。方法200然后可以返回到方块204，且该方法可以类似于前面所描述的那样继续进行。
在方块214，天线检测器装置，诸如是相对于图1的通信设备100描述的天线检测器122，可以周期性地被轮询，以便确定分集天线是否已经被附连或被激活。轮询可以通过检测引脚上的信号或通过其它手段而被实现，所述引脚诸如是与图1的天线检测线150相关联的引脚。
在方块216，可以确定分集天线是否存在。如果在方块216确定分集天线不存在，则方法200可以返回到方块214，且天线检测器装置等等可以继续周期性地轮询分集天线的存在。如果在方块216确定分集天线存在，则方法200可以前进到方块218。如前面所讨论的那样，该通信设备可以在方块218响应于检测到分集天线的存在而进入分集模式操作。
在方块220，可以确定分集天线是否已被从通信设备拆卸或断开连接，或者可以检测分集天线的拆卸或断开连接。如果在方块220没有检测到分集天线的拆卸，则方法200可以前进到方块222，并可以继续进行在分集模式中的操作。如果在方块220检测到分集天线的拆卸或断开连接，则方法200可以前进到方块224。在方块224，可以自动地选择主天线或内部的固定天线用于所有的通信，而不管开关控制设置值或模式如何。对于在可拆卸天线被拆卸后选择内部的固定天线的响应可以是约十分之几纳秒，以便防止在以下事件中对于通信设备的部件—诸如功率放大器、开关和其它敏感部件—的任何损害，即：可拆卸天线被拆卸，而没有重置任何模式或天线选择器开关来选择使用内部的固定天线进行操作。
虽然是相对于使用UMTS收发信机和EDGE收发信机来描述和图解本发明的，但这里所描述的体系结构和方法可以适用于其它类型的通信设备，这些通信设备可以在按照不同的协议或标准运行的其它不同类型的环境或通信系统中运行。
附图上的流程图和框图图解了按照本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构、功能性和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方块可以代表代码的一部分、模块或分段，其包括用于实施所规定的(多个)逻辑功能的一个或多个可执行的指令。还应当指出，在某些替换实现中，在方块中注明的功能可以不按附图上表明的次序发生。例如，被显示为接连的两个方块事实上可以基本上同时地执行，或者取决于所牵涉到的功能性，有时这些方块可以按相反顺序来执行。还应指出，框图和/或流程图例示的每个方块，以及框图和/或流程图例示中的方块的组合可以由执行所规定的功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
这里使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而不打算用来限制本发明。正如这里使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”打算也包括复数形式，除非上下文另外明显地指明。还将会理解，名词“包括”，当在本说明书中被使用时，规定所陈述的特征、整体、步骤、操作、单元、和/或部件的存在，但不排除一个或多个另外的特征、整体、步骤、操作、单元、部件、和/或它们的组的存在或添加。
虽然在这里已图解和描述了特定的实施例，但本领域技术人员会认识到，被考虑来达到同样目的的任何安排可以替换所示出的特定实施例，以及本发明在其它环境下具有其它的应用。本申请打算覆盖本发明的任何改编或变例。以下的权利要求决不打算把本发明的范围限制于这里描述的特定实施例。

Claims (26)

1.一种用于实施天线分集的系统(102)，包括:
第一开关(116)，用来把第一无线电部分(112)选择性地连接到多个天线(104，106，108)之一；
第二开关(118)，用来把第二无线电部分(114)选择性地连接到该多个天线(104，106，108)之一；以及
天线检测器(122)，用来检测该多个天线(104，106，108)中的哪个天线被连接到第一无线电部分(112)的端口(124)和被连接到第二无线电部分(114)的端口(126)。
2.权利要求1的系统(102)，其中该多个天线(104，106，108)包括内部的固定天线(108)和可拆卸天线(106)。
3.权利要求2的系统(102)，还包括天线拆卸传感器(128)，用来检测可拆卸天线(106)的拆卸。
4.权利要求3的系统(102)，其中该天线拆卸传感器包括:
天线连接器(110)；
电源(132)；
电阻分压器(134)，能耦合到该天线连接器(110)和电源(132)。
5.权利要求4的系统(102)，其中天线拆卸传感器(128)还包括电平检测器(136)，用来检测可拆卸天线(106)的拆卸。
6.权利要求1的系统(102)，其中第一无线电部分(112)包括UMTS收发信机(112)，该UMTS收发信机(112)能在非压缩模式中操作。
7.权利要求6的系统(102)，还包括多极RF开关(138)，其能耦合到该第一开关(116)，用来在多个UMTS无线电频段(140，142，144)之间进行选择。
8.权利要求1的系统(102)，其中第二无线电部分(144)包括EDGE收发信机(144)，以及其中该系统(102)还包括EDGE天线开关模块(148)，其能耦合到该第二开关(118)。
9.权利要求1的系统(102)，其中该多个天线(104，106，108)包括主天线(106)和分集天线(108)。
10.权利要求1的系统(102)，还包括译码器/选择器(120)，用来响应于检测到该多个天线(104，106，108)中的可拆卸天线的存在或不存在而控制该第一开关(116)和第二开关(118)的操作。
11.权利要求1的系统(102)，还包括聚束的控制线(121)，用来控制第一开关(116)和第二开关(118)的操作。
12.一种用于实施天线分集的系统(102)，包括:
第一开关(116)，用来把第一无线电部分(112)选择性地连接到多个天线(104，106，108)之一；
第二开关(118)，用来把第二无线电部分(114)选择性地连接到该多个天线(104，106，108)之一；以及
连到该第一和第二开关(116，118)的每一个的开关控制线(121)，该开关控制线(121)电地聚束在一起，以便进行从第一无线电部分(112)或第二无线电部分(114)到该多个天线(104，106，108)之一的连接，并且总是既把第一又把第二无线电部分(112，114)连接到该多个天线(104，106，108)之一。
13.权利要求12的系统(102)，还包括控制器(120)，用来通过使用聚束的开关控制线(121)在该多个天线(104，106，108)之间来回转换该第一无线电部分(112)和第二无线电部分(114)。
14.权利要求12的系统(102)，还包括天线传感器(128)，用来传感该多个天线(104，106，108)之一的拆卸。
15.权利要求12的系统(102)，其中第一无线电部分(112)和第二无线电部分(114)是能同时运行的。
16.一种通信设备(100)，包括:
多个天线(104，106，108)，用来提供天线分集，其中该多个天线(104，106，108)包括固定天线(108)和可拆卸天线(106)；
第一无线电部分(112)；
第二无线电部分(114)；
第一开关(116)，用来把第一无线电部分(112)选择性地连接到该固定天线(108)和可拆卸天线(106)之一；
第二开关(118)，用来把第二无线电部分(114)选择性地连接到该固定天线(108)和可拆卸天线(106)之一；以及
检测器(122)，用来检测到每个无线电部分(112，114)的端口(124，126)的有效天线连接。
17.权利要求16的通信设备(100)，还包括多极RF开关(138)，其能耦合到第一开关(116)，用来在多个UMTS无线电频段(140，142，144)之间进行选择。
18.权利要求16的通信设备(100)，还包括EDGE开关模块(148)，其能耦合到第二开关(118)。
19.权利要求16的通信设备(100)，还包括译码器/选择器(120)，用来响应于至少一个被检测的通信参数(208)而控制第一开关(116)和第二开关(118)的操作。
20.权利要求16的通信设备(100)，还包括聚束的控制开关线(121)，用来控制该第一和第二开关(116，118)的操作。
21.一种用于实施天线分集的方法(200)，包括:
检测(204)分集天线(108)是否存在；
响应于分集天线(108)的不存在，而选择(206)主内部天线(106)用于所有的通信；以及
响应于分集天线(108)的存在，而进入(218)分集操作模式。
22.权利要求21的方法(200)，还包括:
周期性地测量(208)通信参数；
响应于被测量的通信参数超过(210)预定的限度，而通知(212)用户。
23.权利要求22的方法(200)，其中通知(212)用户包括:通知(212)用户利用外部天线(106)来进行最佳操作。
24.权利要求21的方法(200)，还包括:
周期性地轮询(214)，以便确定分集天线(108)是否已被附连来用于通信；以及
响应于检测(216)到分集天线(108)的存在，而进入(218)分集操作模式。
25.权利要求24的方法(200)，其中进入(218)分集操作模式包括:响应于被检测的通信参数(218)，而选择(218)该分集天线(108)或主天线(106)之一。
26.权利要求21的方法(200)，还包括:
响应于检测(220)到分集天线(106)的拆卸，而自动选择(224)主内部天线(106，108)；以及
响应于检测(220)到分集天线(106)，而继续(222)在分集操作模式中操作。
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