CN101908903A - 通信系统 - Google Patents

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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/005—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges
    • H04B1/0053—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission adapting radio receivers, transmitters andtransceivers for operation on two or more bands, i.e. frequency ranges with common antenna for more than one band

Abstract

本发明提供一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存。所述通信系统包含：无线通信芯片组、切换装置以及连接装置。无线通信芯片组包含：可传送及接收第一无线通信信号的第一无线通信模块、可传送及接收第二无线通信信号的第二无线通信模块以及可产生第一组合信号及分离第二组合信号的组合分离单元。切换装置可选择性地传送第一组合信号或接收第二组合信号。连接装置具有耦接于天线的第一端口、经由第一路径连接至第一端口的第二端口、以及经由第二路径连接至第一端口的第三端口。上述通信系统能够同时提供共享天线的多个无线通信服务。

Description

通信系统
交叉引用
本申请要求如下优先权：编号为61/184,358，申请日为2009/06/05的美国临时申请。其主题在此一并作为参考。
技术领域
本发明有关于一种用于多个无线通信模块的共存(coexistence)的芯片组，且特别有关于一种用于共享单天线或双天线的多个无线通信模块的共存的通信系统。
背景技术
图1是移动电话的示意图。如图1所示，移动电话可经由无线局域网络(Wireless Local Area Network，以下简称为WLAN)模块连接至WLAN，并同时透过蓝牙(Bluetooth，以下简称为BT)模块与BT手机(或BT汽车音响、或其它)进行通信。WLAN是作为建筑物内部有线局域网(Local Area Network，以下简称为LAN)的延伸，WLAN可提供有线网络与行动或固定装置之间最后几米的连接。WLAN是基于IEEE 802.11标准。大多数WLAN可作业于2.4GHz免申请使用执照(license-free)频带且其吞吐率可达2Mbps。IEEE 802.11b标准引入直接序列(direct sequence)机制并提供可达11Mbps的吞吐率。IEEE 802.11g标准以54Mbps的最大化原始数据传输率(maximum raw data rate)或大约19Mbps的网络吞吐率进行作业。如图1所示，接入点(Access Point，以下简称为AP)是通过以太网电缆(Ethernet cable)连接至LAN。通常来说，AP在WLAN与有线网络基础建设之间接收、缓冲以及传送数据。AP可平均支持20个装置，在带有诸如墙壁、楼梯、升降机的障碍区域(area with obstacle)内AP覆盖范围为20米，而在空旷区域(area with clear line of sight)内AP覆盖范围可高达100米。BT为一种开放式无线协议，用于在短距离内的行动或固定装置之间交换数据并建立个人局域网络(Personal Area Network，以下简称为PAN)。透过WLAN连接，可自互联网络(Internet)接收网络电话(Voice over Internet Protocol，以下简称为VoIP)数据，反之亦然。移动电话可透过已建立的PAN将语音数据传送至BT手机以及经由BT模块接收通过BT手机的麦克风撷取的话音信号。移动电话可透过已建立的PAN传送数字音乐，上述数字音乐将在BT手机中播放(play back)。WLAN与BT都占用2.4GHz工业、科学及医学(Industrial，Scientific，and Medical，以下简称为ISM)频带的一部分，在ISM频带内WLAN与BT占有83MHz带宽。鉴于成本与组件放置空间的考虑，现代电子装置(例如手机、超小型移动个人计算器(Ultra-Mobile PC，以下简称为UMPC)或其它)所配备的WLAN与BT模块共享单个天线而并非多个天线。
请参考图2，图2是BT跳频的示意图。举例来说，BT使用跳频扩频(Frequency Hopping Spread Spectrum，以下简称为FHSS)技术，在BT频谱中允许BT在79个不同的1MHz带宽的信道之间跳频。WLAN并未使用FHSS技术，其使用直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，以下简称为DSSS)技术。WLAN载波仍以一个22MHz带宽的信道为中心。当WLAN模块与BT模块在相同区域中同时作业时，如图2所示，22MHz带宽的单个WLAN信道与79个1MHz带宽的信道中的22个所占带宽相同。当BT传送所占用的频带恰好落入正进行的WLAN传送所占用的频带内时，可导致一定程度的干扰，其干扰程度取决于信号强度。由于WLAN模块与BT模块共享相同频谱且共享一个天线，故极需避免两个之间的干扰。
图3是在共享一个天线的WLAN与BT无线通信服务之间的作业冲突的示意图。在图3中，共享天线以给定时隙(given time slot)在WLAN与BT无线通信服务之间切换以收发数据。由于BT无线通信服务载送的声频数据需要实时(real-time)传送，BT无线通信服务比WLAN无线通信服务优先级高。当WLAN收发处理与BT收发处理同时发生时，WLAN收发处理将被拦阻。请再次参考图3，WLAN接收作业1(图中标示为RX1)发生在BT无线通信服务处于闲置的时隙中。因此，接收作业1的执行不受干扰且在接收作业1完成之后，将确认(图中标示为ACK)消息2作为回复消息发送至WLAN AP(例如图1中的AP)。在接收作业1之后，发生另一接收作业3(图中标示为RX2)。由于BT无线通信服务仍处于闲置状态中，接收作业3的执行也不受干扰。然而，由于响应接收作业3的ACK消息4与即将发生的BT传送(TX)作业占用相同的时隙，ACK消息4不能被回复至WLAN AP。在此情况下，接收作业3被视为失败。依据失败情况，WLAN AP将增大滑动窗口(sliding window)并利用滑动窗口重新执行接收作业3以尝试成功接收ACK消息。然而，重新执行的接收作业具有延长的作业时间段，其较可能与BT收发时隙重叠。这将导致接收作业3的又一次尝试，使WLAN吞吐量进一步减少。由于共享天线的WLAN与BT无线通信服务无法同时作业，系统性能将下降。
发明内容
有鉴于此，特提供以下技术方案：
本发明的实施方式提供一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：无线通信芯片组，包含：第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；切换装置，用于选择性地传送该第一组合信号或接收该第二组合信号；以及连接装置，该连接装置的第一端口耦接于该天线，第二端口经由第一路径连接至该第一端口以经由该第一路径与该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号，以及第三端口经由第二路径连接至该第一端口以经由该第二路径与该天线传送或接收该第二无线通信信号。
本发明的实施方式另提供一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：无线通信芯片组，包含：第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；以及切换装置，用于选择性地经由该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号。
本发明的实施方式又提供一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：无线通信芯片组，包含：第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；以及连接装置，该连接装置的第一端口耦接于该天线，第二端口经由第一路径连接至该第一端口以经由该第一路径与该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号，第三端口经由第二路径连接至该第一端口以经由该第二路径与该天线传送或接收该第二无线通信信号。
以上所述的通信系统，能够通过组合分离单元、切换装置及/或连接装置而同时提供共享天线的多个无线通信服务。
附图说明
图1是移动电话的示意图，移动电话可经由WLAN模块连接至WLAN，并同时透过BT模块与BT手机进行通信。
图2是BT跳频的示意图。
图3是在共享一个天线的WLAN与BT无线通信服务之间的作业冲突的示意图。
图4是依本发明实施例的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图5A是依本发明实施例的切换装置的范例的示意图，切换装置是通过SPDT开关实现。
图5B是依本发明实施例的切换装置的另一范例的示意图，切换装置是通过DPDT开关实现。
图6是依本发明实施例的定向耦合器的示意图。
图7是依本发明实施例的在WiFi模块与BT模块之间共存的作业流程图，基于如图4所示的通信系统执行作业。
图8是依本发明另一实施例的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图9是依本发明实施例的在WiFi模块与BT模块之间共存的作业流程图，基于如图8所示的通信系统执行作业。
图10是依本发明另一实施例的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图11是依本发明实施例的在WiFi模块与BT模块之间共存的作业流程图，基于如图10所示的通信系统执行作业。
图12是依本发明另一实施例的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图13是依本发明实施例的在WiFi模块与BT模块之间共存的作业流程图，基于如图12所示的通信系统执行作业。
图14是依本发明另一实施例的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图15是依本发明实施例的混合耦合器的示意图。
图16是依本发明实施例的在WiFi模块与BT模块之间共存的作业流程图，基于如图14所示的通信系统执行作业。
图17A是依本发明实施例的PA单元的示意图。
图17B是依本发明实施例的LNA单元的示意图。
图18是依本发明实施例的组合器与PA单元的通用结构的示意图。
图19是依本发明实施例的利用双天线的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
图20是依本发明另一实施例的利用双天线的通信系统的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的「包含」为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
图4是依本发明实施例的通信系统400的示意图，通信系统400用于共享天线的多个无线通信模块的共存。通信系统400包含切换装置20、定向耦合器(directional coupler)30(例如，在本实施例中所用的连接装置)以及无线通信芯片组100。无线通信芯片组100包含无线保真(Wireless Fidelity，以下简称为WiFi)模块110、BT模块112、组合分离(combine-separate)单元120、功率放大器(Power Amplifier，以下简称为PA)单元130、低噪声放大器(Low NoiseAmplifier，以下简称为LNA)单元132、平衡-非平衡切换单元(balun unit)134、平衡-非平衡收发切换单元(balun T/R switch unit)136与138、以及缓冲器140、142、144、146及148。组合分离单元120包含组合器122与分离器124。平衡-非平衡切换单元134、平衡-非平衡收发切换单元136与138用于将与接地相关的平衡电子信号(如微分)切换成非平衡信号(单端(single-ended))，反之亦然。平衡-非平衡切换单元134透过无线通信芯片组100的输入/输出(I/O)端口(端口1)连接至切换装置20。平衡-非平衡收发切换单元136与138不仅服务无线通信芯片组100的额外I/O端口(端口2与3)，其也可用于选择性地传送及接收无线通信信号。举例来说，平衡-非平衡收发切换单元136与138都可选择性地将无线通信信号自BT模块112传送至天线10或将无线通信信号自天线10接收至BT模块112。
请参考图5A，图5A是依本发明实施例的切换装置20的范例的示意图。由三个终端22、24及26构成的切换装置20可选择性地将终端22连接至终端24或26。如图5A所示，切换装置20可通过单刀双掷(Single-Pole Double Thrown，以下简称为SPDT)开关实现。此外，如图5B所示，图5B是依本发明实施例的切换装置20的另一范例的示意图。切换装置20可通过双刀双掷(Double-PoleDouble Thrown，以下简称为DPDT)开关实现。终端24可选择性地连接至终端22或28，而终端26也可选择性地连接至终端22或28。终端28可耦接或连接至外部节点以便阻抗匹配(impedance matching)。终端24或26分别连接至无线通信芯片组100的端口1与端口2。
图6是依本发明实施例的定向耦合器30的示意图。在图6中，定向耦合器30包含四个端口32、34、36及38。端口34经由直通路径(through path)连接至端口32。端口36经由直通路径连接至端口38。端口34与端口36经由耦合路径(coupled path)彼此耦接。端口32与端口38经由耦合路径彼此耦接。端口32与端口36隔离。端口34与端口38隔离。通过利用两条十分贴近的传送线，自端口34引导至端口32的电子信号(或能量)耦接于端口36，自端口32引导至端口34的电子信号(或能量)耦接于端口38(无线通信芯片组100的端口3)，以及自端口38(无线通信芯片组100的端口3)引导至端口36的电子信号(或能量)耦接于端口32(天线10)。端口36为未利用的且其可连接至外部节点以便阻抗匹配。外部节点可为50Ω电阻器。不同种类的定向耦合器的常用耦合值如下表1所示：
表1：
  直通路径的耦合值   功率比(％)
  3dB   50/50
  6dB   75/25
  8dB   85/15
  10dB   90/10
  15dB   97/3
  20dB   99/1
以3dB的耦合值(3dB定向耦合器)为例，直通路径与耦合路径都有大致3dB的路径损耗。对于6dB定向耦合器，直通路径有大致1dB的路径损耗，而耦合路径有大致6dB的路径损耗。对于10dB定向耦合器，直通路径有大致0.5dB的路径损耗，而耦合路径有大致10dB的路径损耗。
在图4中，当WiFi模块110与BT模块112都执行TX作业时，组合器122可将WiFi与BT TX信号组合成第一组合信号。第一组合信号被送至PA单元130，PA单元130放大第一组合信号的功率以便传送。平衡-非平衡收发切换单元136可选择性地将终端26(端口2)连接至LNA单元132或缓冲器144。第二组合信号包含将通过WiFi模块110与BT模块112接收的WiFi与BT RX信号。当天线10接收到第二组合信号时，LNA单元132在具有低噪声情况下放大第二组合信号以产生已放大的低噪声信号。随后，分离器124将已放大的低噪声信号分离成WiFi与BT RX信号。平衡-非平衡收发切换单元138可选择性地将端口38连接至缓冲器146或148。
下表2描绘依本发明实施例的通信系统400所执行的潜在作业(potentialoperation)种类的组合。
表2：
Figure GSA00000095192800071
  模式4   0   0   1   1
  模式5   0   1(端口2)   0   0
  模式6   0   1(端口2)   0   1(端口2)
  模式7   0   1(端口2)   1(端口3)   0
  模式8   0   1   1   1
  模式9   1(端口1)   0   0   0
  模式10   1(端口1)   0   0   1(端口3)
  模式11   1(端口1)   0   1(端口1)   0
  模式12   1   0   1   1
  模式13   1   1   0   0
  模式14   1   1   0   1
  模式15   1   1   1   0
  模式16   1   1   1   1
在上表2中，“1”意味真(TRUE)，代表存在对应作业，“0”意味假(FALSE)，代表缺少对应作业。模式1中并未存在作业，故无需作出描述。模式4、8及12中不允许BT模块112同时执行TX作业与RX作业。因此，此处不对模式4、8及12作出描述。模式13至16中也不允许WiFi模块110同时执行TX作业与RX作业。因此，此处不对模式13至16作出描述。参考图7的流程图，对上表2中的作业模式作出描述。
图7是依本发明实施例的在WiFi模块110与BT模块112之间共存的作业流程图(图中拆分为图7A-图7C)，基于如图4所示的通信系统400执行作业。程序开始时，获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业。随后，相应地执行关于已获得的信息的一系列检查以决定是WiFi模块110与BT模块112中的一个还是两个占用上述时间段，并决定上述时间段是否被WiFi模块110及/或BT模块112占用来进行TX作业及/或RX作业。在图7中，首先获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业(步骤S700)。然后，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行TX作业(步骤S702)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口2且平衡-非平衡收发切换单元136被转至缓冲器144(模式3)(步骤S704)，由此使能BT TX信号将依次经由缓冲器144、平衡-非平衡收发切换单元136、端口2以及端口34与32之间的直通路径自BT模块112传送至天线10。在步骤S702中，若否，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行RX作业(步骤S706)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口2且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式2)(步骤S708)，由此使能BT RX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器142自天线10接收至BT模块112。在步骤S706中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行TX作业(步骤S710)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口1(模式9)(步骤S712)，由此使能WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10。在步骤S710中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行RX作业(步骤S714)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口2且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式5)(步骤S716)，由此使能WiFi RX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110。在步骤S714中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行TX作业(步骤S718)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口1(模式11)(步骤S720)，由此使能第一组合信号将依次经由PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自组合器122传送至天线10，其中第一组合信号是通过组合器122组合WiFi与BT TX信号而产生。在步骤S718中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行TX与RX作业(步骤S722)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口1且平衡-非平衡收发切换单元138被转至缓冲器146(模式10)(步骤S724)，由此使能WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10，且BT RX信号将依次经由端口32与38之间的耦合路径、端口3、平衡-非平衡收发切换单元138以及缓冲器146自天线10接收至BT模块112。在步骤S722中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行RX作业(步骤S726)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口2且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式6)(步骤S728)，由此使能自天线10接收的第二组合信号依次经由端口32与34之间的直通路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136以及LNA单元132被送至分离器124并分离产生WiFi与BT RX信号，WiFi与BT RX信号分别通过缓冲器140与142被送至WiFi模块110与BT模块112。在步骤S726中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行RX与TX作业(步骤S730)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至端口2、平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132、以及平衡-非平衡收发切换单元138被转至缓冲器148(模式7)(步骤S732)，由此使能WiFi RX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110，且BT TX信号将依次经由缓冲器148、平衡-非平衡收发切换单元138、端口3、端口38与32之间的耦合路径自BT模块112传送至天线10。
熟悉本案的人士可轻易修改通信系统400的硬件结构：将定向耦合器30(例如，连接装置)替换成具有3个端口的功率分配器(power splitter)，功率分配器有一个输入端口32以及两个输出端口34与36。在输入端口32与输出端口34之间的第一路径具有第一路径损耗。在输入端口32与输出端口36之间的第二路径具有第二路径损耗。对于具有等量损耗(equal loss)的功率分配器，第一路径与第二路径的路径损耗相同，这一点与非等量损耗的功率分配器不同。参考表1可知功率分配器的耦合值，故为简洁起见，此处不另赘述。
在本发明另一实施例中，通信系统400中的切换装置20可嵌入无线通信芯片组100，如图8所示，图8是依本发明另一实施例的通信系统800的示意图，通信系统800用于共享天线的多个无线通信模块的共存，其中与图4相同的符号代表相同组件。下表3描绘通信系统800所执行的潜在作业种类的组合。
表3：
  模式9   1(端口1)   0   0   0
  模式10   1(端口1)   0   0   1(端口3)
  模式11   1(端口1)   0   1(端口1)   0
图9是依本发明实施例的在WiFi模块110与BT模块112之间共存的作业流程图(图中拆分为图9A-图9C)，基于如图8所示的通信系统800执行作业。程序开始时，获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业。随后，相应地执行关于已获得的信息的一系列检查以决定是WiFi模块110与BT模块112中的一个还是两个占用上述时间段，并决定上述时间段是否被WiFi模块110及/或BT模块112占用来进行TX作业及/或RX作业。在图9中，首先获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业(步骤S900)。然后，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行TX作业(步骤S902)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡收发切换单元136且平衡-非平衡收发切换单元136被转至缓冲器144(模式3)(步骤S904)，由此使能BT TX信号将依次经由缓冲器144、平衡-非平衡收发切换单元136、端口1以及端口34与32之间的直通路径自BT模块112传送至天线10。在步骤S902中，若否，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行RX作业(步骤S906)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡收发切换单元136且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式2)(步骤S908)，由此使能BTRX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口1、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器142自天线10接收至BT模块112。在步骤S906中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行TX作业(步骤S910)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡切换单元134(模式9)(步骤S912)，由此使能WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10。在步骤S910中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行RX作业(步骤S914)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡收发切换单元136且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式5)(步骤S916)，由此使能WiFiRX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口1、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110。在步骤S914中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行TX作业(步骤S918)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡切换单元134(模式11)(步骤S920)，由此使能第一组合信号将依次经由PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自组合器122传送至天线10，其中第一组合信号是通过组合器122组合WiFi与BT TX信号而产生。在步骤S918中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行TX与RX作业(步骤S922)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡切换单元134且平衡-非平衡收发切换单元138被转至缓冲器146(模式10)(步骤S924)，由此使能WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口34与32之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10，且BT RX信号将依次经由端口32与38之间的耦合路径、端口3、平衡-非平衡收发切换单元138以及缓冲器146自天线10接收至BT模块112。在步骤S922中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行RX作业(步骤S926)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡收发切换单元136且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式6)(步骤S928)，由此使能自天线10接收的第二组合信号依次经由端口32与34之间的直通路径、端口1、平衡-非平衡收发切换单元136以及LNA单元132被送至分离器124并分离产生WiFi与BT RX信号，WiFi与BT RX信号分别通过缓冲器140与142被送至WiFi模块110与BT模块112。在步骤S926中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行RX与TX作业(步骤S930)。若是，在上述时间段中，切换装置20被转至平衡-非平衡收发切换单元136且平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132、以及平衡-非平衡收发切换单元138被转至缓冲器148(模式7)(步骤S932)，由此使能WiFi RX信号将依次经由端口32与34之间的直通路径、端口1、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110，且BT TX信号将依次经由缓冲器148、平衡-非平衡收发切换单元138、端口3、端口38与32之间的耦合路径自BT模块112传送至天线10。
依据图8的通信系统800而修改，图10是依本发明另一实施例的通信系统1000的示意图，通信系统1000用于共享天线的多个无线通信模块的共存，其中与图4相同的符号代表相同组件。如下表4所示，除模式7与10之外，通信系统1000的作业表4类似于通信系统800的作业表3。
表4：
Figure GSA00000095192800131
由于通信系统1000中不存在定向耦合器30，相较于表3，表4中不存在模式7与10。除略去步骤S922、S924、S930及S932之外，通信系统1000的作业流程类似于图9中所示的通信系统800的作业流程，简化后如图11(图中拆分为图11A-图11B)所示。由于图11的方法步骤已在图9中描述，为简洁起见，此处不另赘述。
依据图4的通信系统400而修改，图12是依本发明另一实施例的通信系统1200的示意图，通信系统1200用于共享天线的多个无线通信模块的共存，其中与图4相同的符号代表相同组件。下表5描绘通信系统1200的作业模式。
表5：
Figure GSA00000095192800132
除略去步骤S722、S724、S730及S732之外，通信系统1200的作业流程类似于图7中所示的通信系统400的作业流程，简化后如图13所示(图中拆分为图13A-图13B)。由于图13的方法步骤已在图7中描述，为简洁起见，此处不另赘述。
图14是依本发明另一实施例的通信系统1400的示意图，通信系统1400用于共享天线的多个无线通信模块的共存，其中与图4相同的符号代表相同组件。通信系统1400包含无线通信芯片组100与混合耦合器(hybrid coupler)40(例如，在本实施例中所用的连接装置)。应注意，在某些情况下，熟悉本案的人士也可将混合耦合器40称作损耗平衡耦合器(balanced-loss coupler)。图15是依本发明实施例的混合耦合器40的示意图。在图15中，混合耦合器40包含端口42、44、46及48，混合耦合器40可等量分割输入信号并在两个输出端间有90°相位移，或组合两个信号并在两个输出端间维持高隔离。端口42与端口44经由直通路径彼此耦接。端口46与端口48经由直通路径彼此耦接。端口42与端口46经由耦合路径彼此耦接。端口44与端口48经由耦合路径彼此耦接。端口42与端口48隔离。端口44与端口46隔离。举例来说，当端口42为输入端口时，输入端口42的一半功率将被传递至输出端口44，而另一半功率以90°相位移耦合至另一输出端口46。因此，无论哪个端口作为输入端口都没有差别。
由于功率分割器也可等量分割输入信号，混合耦合器40也可由具有一个输入端口与两个输出端口的3端口功率分割器替代。此外，本实施例中的混合耦合器40也可由上述定向耦合器30(非等量损耗)替代。
下表6描绘通信系统1400的作业模式的组合：
表6：
图16是依本发明实施例的在WiFi模块110与BT模块112之间共存的作业流程图(图中拆分为图16A-图16C)，基于如图14所示的通信系统1400执行作业。程序开始时，获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业。随后，相应地执行关于已获得的信息的一系列检查以决定是WiFi模块110与BT模块112中的一个还是两个占用时间段，并决定上述时间段是否被WiFi模块110及/或BT模块112占用来进行TX作业及/或RX作业。在图16中，首先获得关于潜在作业的信息。在即将到来的时间段中，WiFi模块110与BT模块112将执行上述潜在作业(步骤S1600)。然后，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行TX作业(步骤S1602)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至缓冲器144(模式3)(步骤S1604)，由此使能BT TX信号将依次经由缓冲器144、平衡-非平衡收发切换单元136、端口2以及端口46与42之间的耦合路径自BT模块112传送至天线10。在步骤S1602中，若否，决定是否仅有BT模块112占用时间段来进行RX作业(步骤S1606)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式2)(步骤S1608)，由此使能BT RX信号将依次经由端口42与46之间的耦合路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器142自天线10接收至BT模块112。在步骤S1606中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行TX作业(步骤S1610)。若是，WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口44与42之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10(模式9)(步骤S1612)。在步骤S1610中，若否，决定是否仅有WiFi模块110占用时间段来进行RX作业(步骤S1614)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式5)(步骤S1616)，由此使能WiFi RX信号将依次经由端口42与46之间的耦合路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110。在步骤S1614中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行TX作业(步骤S1618)。若是，在上述时间段中，第一组合信号将依次经由PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口44与42之间的直通路径自组合器122传送至天线10，其中第一组合信号是通过组合器122组合即将传送的WiFi与BT TX信号而产生(模式11)(步骤S1620)。在步骤S1618中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行TX与RX作业(步骤S1622)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式10)(步骤S1624)，由此使能WiFi TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡收发切换单元134、端口1以及端口44与42之间的直通路径自WiFi模块110传送至天线10，且BT RX信号将依次经由端口42与46之间的耦合路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器142自天线10接收至BT模块112。在步骤S1622中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来进行RX作业(步骤S1626)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式6)(步骤S1628)，由此使能自天线10接收的第二组合信号依次经由端口42与46之间的耦合路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136以及LNA单元132被送至分离器124并分离产生WiFi与BT RX信号，WiFi与BT RX信号分别通过缓冲器140与142被送至WiFi模块110与BT模块112。在步骤S1626中，若否，决定是否WiFi模块110与BT模块112都占用时间段来分别进行RX与TX作业(步骤S1630)。若是，在上述时间段中，平衡-非平衡收发切换单元136被转至LNA单元132(模式7)(步骤S1632)，由此使能WiFi RX信号将依次经由端口42与46之间的耦合路径、端口2、平衡-非平衡收发切换单元136、LNA单元132、分离器124以及缓冲器140自天线10接收至WiFi模块110，且BT TX信号将依次经由组合器122、PA单元130、平衡-非平衡切换单元134、端口1以及端口44与42之间的直通路径自BT模块112传送至天线10。
图17A是依本发明实施例的PA单元130的示意图。如图17A所示，在本发明另一实施例中，PA单元130可包含两个PA 1300与1302。当WiFi与BT TX信号将被同时传送时，组合器122将WiFi与BT TX信号组合成的第一组合信号将依据需求透过PA 1300或1302被送至平衡-非平衡切换单元134。在另一情况中，若WiFi模块110或BT模块112中仅有待传送的WiFi或BT TX信号，则待传送的WiFi或BT TX信号可透过PA 1300或1302被送至平衡-非平衡切换单元134，举例来说，WiFi TX信号可透过PA 1300，而BT TX信号可透过PA 1302，其它情况也可如此。类似地，图17B是依本发明实施例的LNA单元132的示意图。如图17B所示，LNA单元132可包含两个LNA 1320与1322。当自天线10接收到第二组合信号时(第二组合信号包含分别通过WiFi模块110与BT模块112接收的WiFi与BT RX信号)，第二组合信号将依据需求透过LNA 1320或1322被送至分离器124。在另一情况中，若仅有WiFi或BT RX信号将由WiFi模块110或BT模块112接收，WiFi或BT RX信号可透过LNA 1320或1322被送至分离器124，举例来说，WiFi RX信号可透过LNA 1320，而BT RX信号可透过LNA 1322，其它情况也可如此。
图18是依本发明实施例的组合器122与PA单元130的通用结构的示意图。组合器122可通过两个连接至不同无线模块的MOS晶体管Q1与Q2实施。PA单元130的PA 1300与1302可分别通过栅极连接至平衡-非平衡切换单元134的MOS晶体管Q3与Q4实施。MOS晶体管Q1与Q2可分别接收WiFi与BT TX信号。当晶体管Q1导通时，WiFi TX信号通过组合器122被传至晶体管Q3。类似地，当晶体管Q2导通时，BT TX信号通过组合器122被传至晶体管Q4。若晶体管Q1与Q2都导通时，WiFi与BT TX信号被组合并通过组合器122被传至平衡-非平衡切换单元134。晶体管Q3与Q4用于放大来自组合器122的信号并将其传至平衡-非平衡切换单元134。
尽管本发明是描述WiFi与BT无线通信服务，也可适用其它无线通信服务，例如全球定位系统(Global Positioning System，以下简称为GPS)、WLAN、BT、Zigbee、红外线(infrared)、超宽带(Ultra Wide Band，以下简称为UWB)、近场通信(Near Field Communication，以下简称为NFC)、以及频率调制(FrequencyModulation，以下简称为FM)模块。此外，图19与图20是依本发明实施例的利用双天线的通信系统1900、2000的示意图，通信系统用于共享天线的多个无线通信模块的共存。通信系统400可被修改为具有双天线10与50，如图19所示。通信系统800也可被修改为具有双天线10与50，如图20所示。其中图19、图20中与图4相同的符号代表相同组件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：
无线通信芯片组，包含：
第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；
第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及
组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；
切换装置，用于选择性地传送该第一组合信号或接收该第二组合信号；以及
连接装置，该连接装置的第一端口耦接于该天线，第二端口经由第一路径连接至该第一端口以经由该第一路径与该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号，以及第三端口经由第二路径连接至该第一端口以经由该第二路径与该天线传送或接收该第二无线通信信号。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于：该连接装置为定向耦合器，且在该第一端口与该第二端口之间的该第一路径为具有第一路径损耗的直通路径，且在该第一端口与该第三端口之间的该第二路径为具有第二路径损耗的耦合路径，该第二路径损耗大于该第一路径损耗。
3.如权利要求2所述的通信系统，其特征在于：该定向耦合器更包含与该第一端口隔离的第四端口，该第四端口经由另一耦合路径连接至该第二端口，经由另一直通路径连接至该第三端口，以及连接至外部节点以便阻抗匹配。
4.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于：该连接装置为功率分割器，且在该第一端口与该第二端口之间的该第一路径具有第一路径损耗，且在该第一端口与该第三端口之间的该第二路径具有第二路径损耗，该第二路径损耗不同于该第一路径损耗。
5.一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：
无线通信芯片组，包含：
第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；
第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及
组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；以及
切换装置，用于选择性地经由该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号。
6.一种通信系统，用于共享天线的多个无线通信模块的共存，该通信系统包含：
无线通信芯片组，包含：
第一无线通信模块，用于传送及接收第一无线通信信号；
第二无线通信模块，用于传送及接收第二无线通信信号；以及
组合分离单元，用于通过组合该第一无线通信信号与该第二无线通信信号而产生第一组合信号以及将第二组合信号分离成该第一无线通信信号与该第二无线通信信号；以及
连接装置，该连接装置的第一端口耦接于该天线，第二端口经由第一路径连接至该第一端口以经由该第一路径与该天线传送该第一组合信号或接收该第二组合信号，第三端口经由第二路径连接至该第一端口以经由该第二路径与该天线传送或接收该第二无线通信信号。
7.如权利要求6所述的通信系统，其特征在于：该第一路径与该第二路经有大致3dB的路径损耗。
8.如权利要求1、5、6所述的通信系统，其特征在于：该第一无线通信模块为无线局域网络、蓝牙、全球定位系统、Zigbee、红外线、超宽带、近场通信、以及频率调制模块中的一个，该第二无线通信模块为无线局域网络、蓝牙、全球定位系统、Zigbee、红外线、超宽带、近场通信、以及频率调制模块中的另一个。
9.如权利要求1、5、6所述的通信系统，其特征在于：该无线通信芯片组更包含：
功率放大器单元，用于在通过该天线传送该第一组合信号之前，放大该第一组合信号。
10.如权利要求1、5、6所述的通信系统，其特征在于：该无线通信芯片组更包含：
低噪声放大器单元，用于在通过该组合分离单元分离该第二组合信号之前，具有低噪声情况下放大该第二组合信号。
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