CN101507137B

CN101507137B - 超宽带独立中继器/选择器及系统

Info

Publication number: CN101507137B
Application number: CN200780031384.1A
Authority: CN
Inventors: J·P·史密斯
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-21
Also published as: CN101507137A; US20080057862A1; TWI384785B; EP2062376A1; WO2008027749A1; EP2062376A4; TW200820652A; KR20090035610A

Abstract

本发明的实施例提供了一种超宽带独立中继器/选择器以及结合该中继器/选择器的装置。可描述并要求保护其他实施例。

Description

超宽带独立中继器/选择器及系统

技术领域

本发明的实施例涉及无线网络的领域，尤其涉及超宽带独立中继器/选择器以及结合该中继器/选择器的装置。

背景

由于很多移动站在无线网络中使用，天线位于移动站的盖上，而一个或多个无线电装置位于设置在移动站的基体中的主板上。一般而言，设置在主板上的无线电装置经由电缆有效耦合到设置在盖上的天线。因此，当信号从天线传播到无线电装置时存在信号损失。

附图简要说明

通过以下结合附图的详细描述将容易地理解本发明的实施例。为了便于该描述，相似的附图标记指示相似的结构元件。本发明的实施例作为例子而不是作为附图的限制示出。

图1是根据本发明的各实施例的示例无线通信系统的示意图；

图2是根据本发明的各实施例的带有多个无线电装置的示例平台的框图；

图3是根据本发明的各实施例的独立中继器/选择器的示意图；

图4是超宽带无线电信道组的示意图；以及

图5示出根据本发明的各实施例的移动站。

本发明实施例的详细描述

在以下的详细描述中，参考构成本发明的一部分的附图，其中在所有附图中相似的附图标记指示相似的部件，并且作为可实施本发明的说明性实施例示出。应理解，可利用其他实施例且可在不背离本发明的精神和范围的情况下进行结构或逻辑的改变。因此，以下的详细描述不应被认为是限制的意思，且根据本发明的实施例的范围由所附权利要求书及其等效技术方案所限定。

可按照有助于理解本发明的实施例的方式将各操作描述为多个按顺序的分立操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作是依赖顺序的。

描述可使用基于立体图的描述，诸如上/下、前/后和顶部/底部。这种描述仅仅用于便于讨论且不旨在限制本发明实施例的应用。

对本发明而言，短语“A/B”表示A或B。对本发明而言，短语“A和/或B”表示“(A)、(B)或(A和B)”。对本发明而言，短语“A、B和C中的至少一个”表示“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)”。对本发明而言，短语“(A)B”表示“(B)或(AB)”，即A是可任选元素。

说明书可使用短语“在一实施例中”或“在实施例中”，它们可各自指一个或多个相同或不同的实施例。此外，如参照本发明的实施例使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词。

本发明的实施例提供了一种超宽带独立中继器/选择器以及结合该中继器/选择器的系统。

参照图1，示例无线通信系统100可包括其中可实施本发明实施例的一个或多个无线通信网络，一般示为110、120和130。具体地，无线通信系统100可包括无线个人区域网(WPAN)110、无线局域网(WLAN)120以及无线城域网(WMAN)130。尽管图1示出了三个无线通信网络，但无线通信系统100可包括其它的或更少的无线通信网络。例如，无线通信系统100可包括附加的WPAN、WLAN和/或WMAN。本文所描述的方法和装置不限于这方面。

无线通信系统100还可包括一个或多个用户站，一般示为140、142、144、146和148。用户站140、142、144、146和148中的至少一个有利地结合有本发明的中继器/选择器的实施例。例如，用户站140、142、144、146和148可包括无线电子设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、手持式计算机、平板计算机、蜂窝电话、寻呼机、音频和/或视频播放器(例如，MP3播放器或DVD播放器)、游戏设备、摄像机、数码相机、导航设备(例如，GPS设备)、无线外围设备(例如，打印机、扫描仪、头戴式耳机、键盘、鼠标等)、医疗设备(例如，心率监视器、血压监视器等)和/或其他合适的固定、便携或移动电子设备，它们中的至少一个结合有以下更全面描述的中继器/选择器。尽管图1描绘了五个用户站，但无线通信系统100可包括更多或更少的用户站。

可授权或允许用户站140、142、144、146和148中的每一个接入由无线通信网络110、120和/或130的一个或多个所提供的服务。用户站140、142、144、146和148可使用各种调制技术，诸如扩频调制(例如，直接序列码分多址(DS-CDMA)和/或跳频码分多址(FH-CDMA))、时分复用(TDM)调制、频分复用(FDM)调制、正交频分复用(OFDM)调制(例如，正交频分多址(OFDM))、多载波调制(MDM)和/或其他适当的调制技术，以便经由无线链路通信。在一个示例中，膝上型计算机140可根据需要极低功率的适当无线通信协议工作以实现WPAN 110，这些无线通信协议诸如

(蓝牙)、超宽带(UWB)和/或射频识别(RFID)。具体地，膝上型计算机140可经由无线链路与诸如摄像机142和/或打印机144之类的与WPAN 110相关联的设备通信。

在另一个例子中，膝上型计算机140可使用直接序列扩频(DSSS)调制和/或跳频扩频(FHSS)调制来实现WLAN 120(例如，由电气与电子工程师协会(IEEE)开发的802.11族标准和/或这些标准的变体和演变)。例如，膝上型计算机140可经由无线链路与诸如打印机144和/或手持式计算机146之类的与WPAN 120相关联的设备通信。膝上型计算机140还可经由无线链路与接入点(AP)150通信。如以下详细描述地，AP 150可有效地耦合至路由器152。或者，可将AP 150和路由器152集成为单个设备(例如，无线路由器)。

膝上型计算机140可使用OFDM调制，通过将射频信号分成多个小的子信号又以不同频率同时发送这些子信号来发送大量数字数据。具体地，膝上型计算机140可使用OFDM调制来实现WMAN 130。例如，膝上型计算机140可根据由IEEE开发的802.16族标准工作，以用于固定、便携和/或移动宽带无线接入(BWA)网络(例如，IEEE标准802.16-2004(2004年9月18日公布)、IEEE标准802.16e(2006年2月28日公布)、IEEE标准802.16f(2005年12月1日公布)等)以经由无线链路与一般示为160、162和164的基站通信。

尽管以上参照IEEE开发的标准描述了某些以上示例，但本文披露的方法和装置可容易地适用于由其他专用业务组和/或标准开发组织开发的很多规范和标准(例如，无线保真(Wi-Fi)联盟、微波存取全球互通(WiMAX)论坛、红外数据协会(IrDA)、第三代合作伙伴计划(3GPP)等)。本文描述的方法和装置不限于这方面。

WLAN 120和WMAN 130可经由至以太网的连接、数字用户线路(DSL)、电话线、同轴电缆和/或任何无线连接等，有效地耦合至普通的公用网络或专用网络170，诸如因特网、电话网(例如，公用交换电话网(PSTN))、局域网(LAN)、电缆网和/或另一个无线网络。在一个例子中，WLAN 120可经由AP 150和/或路由器152有效地耦合至普通的公用网络或专用网络170。在另一个例子中，WMAN 130可经由基站160、162和/或164有效地耦合至普通的公用网络或专用网络170。

无线通信系统100可包括其他适当的无线通信网络。例如，无线通信系统100可包括无线广域网(WWAN)(未示出)。膝上型计算机140可根据其他无线通信协议工作以支持WWAN。具体地，这些无线通信协议可基于模拟、数字和/或双模通信系统技术，诸如全球移动通信系统(GSM)技术、宽带码分多址(WCDMA)技术、通用分组无线业务(GPRS)技术、增强数据GSM环境(EDGE)技术、世界移动电信系统(UMTS)技术、3GPP技术、基于这些技术的标准、这些标准的变体和演变、和/或其他适当的无线通信标准。尽管图1示出WPAN、WLAN和WMAN，但无线通信系统100可包括WPAN、WLAN、WMAN和/或WWAN的其他组合。本文描述的方法和装置不限于这方面。

无线通信系统100可包括其他WPAN、WLAN、WMAN和/或WWAN设备(未示出)，诸如网络接口设备和外围设备(例如，网络接口卡(NIC))、接入点(AP)、重新分配点、端点、网关、网桥、集线器等，以实现蜂窝电话系统、卫星系统、个人通信系统(PCS)、双向无线电系统、单向寻呼机系统、双向寻呼机系统、个人计算机(PC)系统、个人数据助理(PDA)系统、个人计算附件(PCA)系统和/或其他适当的通信系统。尽管以上描述了某些示例，但本公开内容的覆盖范围不限于此。

在图2的示例中，平台200可包括多个无线通信设备或无线电装置205，一般示为210、220和230。平台200可以是以上结合图1提到的无线电子设备之一或其任意组合的一部分和/或集成到它们之中。例如，平台200还可包括消息发生器250、设备选择器260、控制器270和存储器280。多个无线电装置205、设备选择器250、消息发生器260、控制器270和存储器280可经由总线290相互有效地耦合。尽管图2示出了经由总线290相互耦合的平台200的组件，但这些组件可经由其他适当的直接或间接连接(例如，点对点连接或点对多点连接)相互有效地耦合。此外，尽管图2示出了三个无线电装置，但平台200可包括更多或更少的无线电装置。

多个无线电装置205中的每一个都可包括一般示为214、224和234的接收机(RX)与一般示为216、226和236的发射机(TX)。因此，多个无线电装置205中的每一个都可经由接收机214、224和234和发射机216、226和236分别接收和/或发射数据。多个无线电装置205中的每一个还可包括一般示为218、228和238的天线。天线218、228和238中的每一个都可包括一个或多个定向天线或全向天线，诸如偶极天线、单极天线、接线天线、环形天线、微带天线和/或适用于发射射频(RF)信号的其他类型的天线。尽管图2示出了与多个无线电装置205中的每一个相关联的单个天线，但多个无线电装置205中的每一个可包括附加的天线。例如，多个无线电装置205中的每一个都可包括多个天线以实现多输入多输出(MIMO)系统。

多个无线电装置205中的每一个都可与诸如WPAN、WLAN、WMAN、WWAN或无线网状网等无线通信网络相关联。如以上结合图1所指出的，每种类型的无线通信网络可基于特定的无线通信技术来操作。为了说明利用不同无线通信网络的多个无线电装置205的应用，无线电装置210可基于Wi-Fi技术操作，无线电装置220可基于WiMAX技术操作，而无线电装置230可基于第三代(3G)技术操作。多个无线电装置205中的每一个可用于基于诸如服务质量、每比特成本、覆盖范围、移动性等各种因素执行各种应用。在一个例子中，无线电装置210可用于传输控制协议(TCP)和/或网页浏览，无线电装置220可用于视频流送，而无线电装置230可用于网际协议上的语音(VoIP)。尽管以上将多个无线电装置205描述为以特定方式操作，但多个无线电装置205可用于执行各种应用。

简言之，Wi-Fi技术可在不同位置的无线接入点(例如热点)的范围内——包括家庭、办公室、咖啡馆、旅馆、机场等——提供高速无线连接。具体地，当无线设备在无线接入点的范围内(例如，在户内150英尺或户外300英尺的范围内)时，Wi-Fi技术可允许无线设备连接到局域网，而无需将无线设备插入网络。在一个例子中，Wi-Fi技术可向无线设备提供高速因特网接入和/或网际协议上的语音(VoIP)服务连接。802.11族标准由IEEE开发以用于WLAN(例如，1999年出版的IEEE标准802.11a、1999年出版的IEEE标准802.11b、2003年出版的IEEE标准802.11g、这些标准的变体和/或演变)。Wi-Fi联盟促进WLAN基于802.11标准的使用。具体地，Wi-Fi联盟确保WLAN设备的兼容性和可互操作性。为了方便起见，术语“802.11”和“Wi-Fi”在整个说明书中可互换地使用以指代整套IEEE 802.11空中接口标准。

WiMAX技术比诸如Wi-Fi技术之类的其它无线技术可在更大的地理区域(例如，热点区)中提供最后路程宽带连接。具体地，WiMAX技术可向其中有线传输可能太昂贵、不方便和/或难以获得的各种地理位置提供宽带或高速数据连接。在一个例子中，WiMAX技术可向企业提供较大范围和宽带以启用T1型服务，和/或向家庭提供电缆/数字用户线路(DSL)等效接入。802.16族标准由IEEE开发以提供固定、便携和/或移动宽带无线接入网络(例如，2004年公布的IEEE标准802.16-2004，2006年公布的IEEE标准802.16e，2005年公布的IEEE标准802.16f，这些标准的变体和/或演变)。WiMAX论坛促进宽带无线接入网络基于IEEE 802.16标准的使用。具体地，WiMAX论坛确保宽带无线设备的兼容性和可互操作性。为了方便起见，术语“802.16”和“WiMAX”在整个说明书中可互换地使用以指代整套IEEE 802.16空中接口标准。

第三代技术可在较宽的地理区域上向语音通信、数据接入和/或因特网连接提供宽泛的覆盖范围。具体地，3G技术可向主要功能为语音服务且带有附加数据应用作为这些服务的补充的设备提供较大的移动性。例如，这些设备可包括可提供交互式视频会议的蜂窝电话或可提供全回放DVD服务的手持式计算机(或PDA)。为了提供这种高速无线通信服务，国际移动电信(IMT-2000)族标准由国际电信单位开发(例如，W-CDMA、CDMA2000等)。

尽管图2所示的组件被示为平台200内的独立框，但这些框中的某些执行的功能可被集成在单个半导体电路中或者可利用两个或多个独立的集成电路来实现。在一个例子中，尽管接收机214和发射机216被示为无线电装置210内的独立框，但可将接收机214集成到发射机216中(例如收发机)。在另一个例子中，消息发生器250、设备选择器260和/或控制器270可被集成到单个组件(例如处理器)中。本文描述的方法和装置不限于这方面。

尽管参照特定的无线通信技术描述了以上的示例，但多个无线电装置205可基于其它适当类型的无线通信技术来操作。例如，多个无线电装置205中的一个或多个可基于UWB来操作。

根据本发明的各个实施例，如上所述无线电装置的各组件可由一个或多个模块构成。根据本发明各实施例的模块中的至少一个可包括中继器/选择器装置。根据本发明的各实施例，中继器/选择器装置还可被称为上/下变频器。

在本发明的一实施例中，无线电装置可被构造为超宽带无线电装置(UWB)。根据本发明的这一实施例，包括中继器/选择器装置的无线电装置的至少一个模块被配置成位于移动站的盖中。参考图3，可描述根据本发明的各实施例的用于UWB无线电装置的接收机/选择器装置300的例子。在该例子中，可将天线302包括在中继器/选择器装置内，尽管在其它例子中也可以不包括天线，因而天线可以是独立的。天线可有效地耦合到输入射频(RF)滤波器304。输入滤波器可被配置有一个或多个滤波器304a、304b，以允许高频带或低频带发射和接收。可包括放大器装置306，根据本发明的各实施例该放大器装置306包括发射输出放大器306a和低噪声放大器306b。可设置接收/发射开关308a、308b，以允许在通过包括中继器/选择器装置的无线电装置发射期间使用发射输出放大器，以及在通过该无线电装置接收期间使用低噪声放大器。可在RF滤波器和天线之间设置高频带/低频带开关310，以基于无线电装置的操作模式选择哪个滤波器用于指引或接收信号。还可提供图像滤波器312，它包括高频带图像滤波器312a和低频带图像滤波器312b，且有效耦合到放大器装置。

根据本发明的各实施例，可提供装置300的一部分300a以对信号进行上变频和下变频。根据这一实施例，混频器314可有效地耦合到高频带图像滤波器，且还可有效地耦合到乱真(spurious)本机振荡器(LO)滤波器316、RF放大器318、压控振荡器320、环路滤波器322和锁相环324形式的其它处理组件。锁相环可有效地耦合到控制逻辑326，控制逻辑326可有效地耦合到无线电装置的接收机和发射机以及频带选择开关(未示出)。可设置高频带/低频带开关328，以基于无线电装置的操作模式将信号指引到混频器或从其中接收信号或绕过混频器。

根据本发明的各实施例并参考图4，中继器/选择器装置的部分300a可被配置成上/下变频组1(400)的三个较低UWB信道，更具体地，在操作的接收机和发射机两种模式中将3.168至4.752GHz范围中的信道变频至组3、4、5(分别是402、404、406)的较高UWB信道——具体是6.336至10.560GHz。根据本发明的各实施例，在接收机模式中，装置的部分300a可将频带组3、4、5的信号下变频至频带组1的信道，而在发射机模式中，装置的部分300a可将频带组1的信号上变频至频带组3、4、5的信道，这取决于所需的发射和接收频率。

根据本发明的各实施例，中继器/选择器装置还可按中继器模式工作，其中它采用3.168至4.752GHz发射信号并在发射之前放大该信号。图3的开关328可用于启用这种模式。中继器/选择器装置还可放大所接收的信号，从而提高信噪比。

图5示出根据本发明的各实施例的移动站500。在该示例中，移动站500是包括机身502和盖504的膝上型或笔记本计算机。根据本发明的各实施例，模块506可包括例如如前所述的中继器/选择器装置，且位于盖504中。

根据本发明的各实施例，包括中继器/选择器装置的模块可由同一电缆控制、配置和供电，该电缆用于从移动设备500的机身502内的一个或多个无线电模块到盖504内的中继器/选择器模块来将射频信号发射至中继器/选择器模块。根据本发明的各实施例，通信可通过半双工串行协议来实现，该协议允许UWB MAC控制发射机和接收机天线选择、频带选择和其它可配置设置之间的选择。根据本发明的各实施例，可通过施加3.3伏特的DC偏置来提供功率，该DC偏置在中继器/选择器的RF输入之前被滤出，且控制协议以足够高的频率工作，使得平均的DC值可以是例如约3.0伏特。

本发明使得通常安装在移动站的机身中的主板无线电卡与通常安装在移动站的平台盖中的天线之间存在的常规电缆损耗最小化。另外，通过在更接近天线的盖中包括低噪声放大器，提高了由无线电装置接收的信号的信噪比。

尽管参照UWB无线电装置描述了本发明，但本领域技术人员将理解本发明可与很多其它类型的无线电装置一起使用。另外，本领域技术人员将理解由一个或多个模块构成的一个或多个完整的无线电装置可位于移动站的盖内，这与构成位于盖内的一个或多个无线电装置的一部分的一个或多个模块不同。取决于包括在移动站中的一种或多种类型的无线电装置，一个或多个模块可包括或可不包括如前所述的中继器/选择器装置。

尽管针对优选实施例的描述在本文中示出并描述了某些实施例，但本领域的普通技术人员将意识到预计实现相同目的的大量替换和/或等效实施例或实现可取代所示和所述实施例而不背离本发明的范围。本领域技术人员将容易意识到根据本发明的实施例可按很多种方法来实现。本申请旨在覆盖本文所讨论的实施例的任何修改和变形。因此，显然期望根据本发明的实施例仅由权利要求及其等效技术方案限制。

Claims

1.一种用于无线电通信的装置，包括：

至少一个无线电装置，包括：

无线电卡模块，配置成位于主存所述装置的移动站的机身中；

至少一个中继器/选择器装置，配置成位于主存所述装置的移动站的盖中；

其中所述无线电卡模块进一步被配置成通过电缆向所述至少一个中继器/选择器装置发送无线电频率信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个无线电装置包括多个模块，且所述多个模块之一包括所述中继器/选择器装置且被配置成位于所述盖内。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个无线电装置被配置为超宽带无线电装置。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移动站包括位于所述盖内的天线，且所述中继器/选择器装置包括有效地耦合至所述天线的放大器。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述中继器/选择器装置包括所述天线。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述中继器/选择器装置还包括有效地耦合到所述放大器的混频器，所述放大器位于所述天线和所述混频器之间。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述放大器包括通过接收机/发射机开关相互并联有效耦合的输出放大器和低噪声放大器。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述天线被配置成覆盖3千兆赫至10.3千兆赫的范围。

9.一种用于无线电通信的方法，包括：

通过无线电装置接收信号，所述无线电装置包括至少一个模块，所述至少一个模块包括中继器/选择器装置，所述中继器/选择器装置包括放大器，且所述至少一个模块位于移动站的盖中；

用所述放大器放大所述信号；以及

通过所述无线电装置的另一部分处理所述信号，其中处理所述信号包括：经由无线电频率信号从所述中继器/选择器装置通过电缆将所述信号提供给无线电卡模块，所述无线电卡模块配置成位于所述移动站的机身中。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括用所述中继器/选择器装置处理所述信号以将所述信号变频至不同频率。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述放大器包括低噪声放大器，且放大所述信号包括用低噪声放大器放大所述信号。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，处理所述信号包括将所述信号提供给不在所述盖中的无线电装置的另一部分。

13.一种用于无线电通信的方法，包括：

通过无线电装置的至少一个模块通过电缆经由无线电频率从所述无线电装置的无线电卡模块接收信号，其中所述无线电卡模块位于主存所述无线电装置的移动站的机身中，并且所述至少一个模块包括中继器/选择器装置，所述中继器/选择器装置位于所述移动站的盖中；

通过包括中继器/选择器装置的所述至少一个模块来处理信号；

用所述中继器/选择器装置进一步处理所述信号；

用所述中继器/选择器装置的放大器放大所述信号；以及

发射所述信号。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步处理所述信号包括将所述信号变频至不同的频率。

15.一种移动系统，包括：

机身；

盖；

设置在所述盖中的全向天线；

至少一个无线电装置，包括：

无线电卡模块，配置成位于所述机身中；

至少一个模块，所述至少一个模块包括操作耦合到所述全向天线且与所述全向天线共同位于所述盖内的中继器/选择器装置；

16.如权利要求15所述的移动系统，其特征在于，所述至少一个无线电装置包括多个模块，且所述多个模块之一包括所述中继器/选择器装置且位于所述盖内。