CN104980183A - 无线收发装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线收发装置和方法。所述无线收发装置包括：天线，用于接收射频信号并将所述射频信号发送至信号识别单元；信号识别单元，用于将接收到的射频信号的频率信息发送至控制单元；以及控制单元，用于根据所述接收到的射频信号的频率信息，向所述信号识别单元发出指示信号，所述指示信号携带着所述无线收发装置所需处理信号的频率信息，其中，所述信号识别单元还用于：在接收到所述指示信号之后，根据所述指示信号从接收到的射频信号中识别出所述无线收发装置所需处理信号。本发明提供的无线收发装置和方法能够兼容多种主流的通信标准，降低了芯片尺寸，同时减小了设计成本。

Description

无线收发装置和方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种无线收发装置和方法。

背景技术

大多数半导体芯片产品都是由印刷电路板连接，因此占据了很多面积，并且相关引脚和焊盘会增加成本、带来噪声等。无线芯片互连技术的出现改善了这些问题，所有芯片放置于一个基板上，不存在焊盘和引线引起的噪声。然而，由于无线系统的复杂性，每个芯片的工作频率、数据传输速率和调制策略不尽相同，如果在每个芯片内都设置若干用于收发不同频段的信号的收发器，将大大提高芯片的面积及成本。

因此，需要一种新的无线收发装置，能够兼容多种主流的通信标准，降低芯片尺寸，同时减小设计成本。

发明内容

本发明方案解决的问题是提供一种无线收发装置和方法，以降低芯片尺寸，同时节约设计成本。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种无线收发装置，包括：天线，用于接收射频信号并将所述射频信号发送至信号识别单元；信号识别单元，用于将接收到的射频信号的频率信息发送至控制单元；以及控制单元，用于根据所述接收到的射频信号的频率信息，向所述信号识别单元发出指示信号，所述指示信号携带着所述无线收发装置所需处理信号的频率信息，其中，所述信号识别单元还用于：在接收到所述指示信号之后，根据所述指示信号从接收到的射频信号中识别出所述无线收发装置所需处理信号。

可选地，所述信号识别单元包括谐振阵列，用于从所述接收到的射频信号中滤出主流频段信号，并将滤出的主流频段信号的频率信息发送至所述控制单元；以及频率检测器，用于根据所述指示信号，从所述滤出的主流频段信号中检测出所述无线收发装置所需处理信号。

可选地，所述无线收发装置还包括基带处理单元，用于对所述无线收发装置所需处理信号进行基带处理，获得基带信号。

可选地，所述控制单元集成在所述基带处理单元内。

可选地，所述天线还用于发射所述基带处理单元处理后获得的所述基带信号。

可选地，所述无线收发装置所需处理信号的频率位于所述控制单元内置的可工作信号频率范围内，所述可工作信号频率范围根据所述无线收发装置的配置确定。

可选地，所述控制单元还用于：根据所述接收到的射频信号的频率信息，判断所述接收到的射频信号的频率是否在所述可工作信号频率范围内；以及如果是，则发出所述指示信号。

可选地，所述天线为相控阵天线。

本发明实施例还提供了一种无线收发方法，包括：接收射频信号；发出接收到的射频信号的频率信息；根据所述接收到的射频信号的频率信息，发出指示信号，所述指示信号携带着所需处理信号的频率信息；以及根据所述指示信号，从接收到的射频信号中识别出所述所需处理信号。

可选地，所述发出接收到的射频信号的频率信息包括：从接收到的射频信号中滤出主流频段信号；以及发出滤出的主流频段信号的频率信息。

可选地，所述根据所述指示信号，从接收到的射频信号中识别出所述所需处理信号包括：根据所述指示信号，从所述滤出的主流频段信号中检测出所需处理信号。

可选地，所述无线收发方法还包括：对所述识别出的所需处理信号进行基带处理，获得基带信号。

可选地，所述无线收发方法还包括：发送所述基带信号。

可选地，所述无线收发方法还包括：根据所述接收到的射频信号的频率信息，判断所述接收到的射频信号的频率是否在可工作信号频率范围内；以及如果是，则发出所述指示信号。

本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的无线收发装置中，信号识别单元将接收到的射频信号的频率信息发送到控制单元，控制单元基于所述射频信号的频率信息，向信号识别单元发出指示信号，信号识别单元根据所述指示信号，从接收到的射频信号中识别出无线收发装置所需处理信号。这样，通过信号识别单元和控制单元之间信号的交互，实现了无线收发装置所需处理信号的识别。从而，在无线芯片互连系统中，每个芯片无需安装若干用于收发不同频段的信号的收发装置，而只需安装所述无线收发装置，即能实现处理所需处理信号。这样，降低了芯片尺寸，同时减小了设计成本。

进一步地，所述信号识别单元包括谐振阵列和频率检测器。通过采用谐振阵列，可以滤出接收到的射频信号中处于主流频段的信号，而频率检测器可以从滤出的处于主流频段的信号中检测出无线收发装置所需处理信号。也就是说，所述无线收发装置能够兼容多种主流的通信标准。

进一步地，所述控制单元内置有所述无线收发装置的可工作信号频率范围，所述控制单元根据所述可工作信号频率范围和接收到的射频信号的频率信息发出指示信号。所述可工作信号频率范围根据无线收发装置的配置来确定，所需处理信号的频率位于所述可工作信号频率范围内。也就是说，在无线芯片互连系统中，每个芯片中的无线收发装置的硬件结构可以完全相同，只需通过软件改变其中的可工作信号频率范围，即可实现处理各自所需处理信号。

进一步地，所述无线收发装置采用相控阵天线，能够更有效地检测到不同频率的信号，并且避免不同频率信号间的相互串扰。

附图说明

图1是本发明的一个实施例提供的无线收发装置的示意框图；以及

图2是本发明的一个实施例提供的无线接收装置的示意框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

在本发明实施例中，为了实现无线芯片的互连，每个芯片都装有一个无线收发装置。由于每个芯片的功能不尽相同，所以不同芯片中的无线收发装置所处理的信号是不同的。在一些实施例中，不同芯片中的无线收发装置的硬件结构相同，通过软件实现处理不同的信号。图1是本发明的一个实施例提供的无线收发装置100的示意框图。

请参考图1，所述无线收发装置100包括：相控阵天线101、接收单元102、频率综合器103、基带处理单元104和发送单元105。

所述相控阵天线101包括接收天线阵和发射天线阵，分别用于接收和发送射频信号。所述接收天线阵或所述发射天线阵为N*N的平面方阵，如2*2、4*4或8*8。所述无线收发装置100通过采用所述相控阵天线101提供了MIMO无线信道106。在本实施例中，采用MIMO技术，即在发射端和接收端采用多个天线，通过空时处理技术，充分利用信道之间的独立特性，提升了系统的传输速率，增加了信道容量，并且提高了信噪比。本实施例通过采用相控阵天线101，能够更有效地检测到不同频率的信号，并且避免不同频率信号间的相互串扰。

在其他实施例中，也可以采用多根接收天线和多根发送天线实现MIMO无线信道。

所述接收单元102从相控阵天线101接收到的射频信号中选出所需处理信号，并进行相应的接收处理形成数字信号，然后输出至基带处理控制单元104。

所述频率综合器103为接收单元102和发送单元105提供基准时钟信号。

所述基带处理单元104对所述接收单元102输出的数字信号进行基带处理形成数字基带信号，并输出至发送单元105。

所述发送单元105对所述基带处理单元104输出的数字基带信号进行相应的发送处理形成射频信号。

具体地，所述接收单元102包括低噪声放大器（LNA，Low-noise amplifier）1021、谐振阵列1022、频率检测器1023、下变频混频单元1024和模数转换器（ADC，Analog to digital converter）1025，所述发送单元105包括数模转换器（DAC，Digital to analog converter）1051、上变频混频单元1052、带通滤波器1053和功率放大器1054。

所述无线信号经过MIMO无线信道106进入到低噪声放大器1021，所述低噪声放大器1021用于放大相控阵天线101接收到的射频信号，为下一级电路提供足够大的增益，同时最小化噪声。在一些实施例中，所述低噪声放大器1021是差分低噪声放大器。

为了实现不同厂家生产设备之间的互联互通性，ISO制定了多种主流频段的空中接口协议，包括标准IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g等，这些不同的协议使用的频段包括13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5GHz、40GHz等。本实施例中，无线收发装置为了能够接收并处理这些主流频段的信号，在谐振阵列1022中设置有对应这些主流频段的响应点。这样，经低噪声放大器1021放大后的无线信号进入谐振阵列1022时，谐振阵列1022可以通过频率共振滤出处于这些频段的信号。

在一些实施例中，所述谐振阵列1022由多相滤波器构成。在一些实施例中，所述多相滤波器是无源的，由多个RC单元组成，可以响应并滤出处于上述频段的信号，并滤掉其他频率的信号。在其他实施例中，所述多相滤波器还可以是有源的，由运算放大器组成。本实施例中，所述无线收发装置100用于移动设备，例如手机，所以只适于处理上述频段的信号，而其他频率的信号作为杂波被多相滤波器滤除。

基带处理单元104内集成有控制单元，所述控制单元中设有无线收发装置100可工作信号频率范围，所述可工作信号频率范围根据无线收发装置100的配置来决定。在一些实施例中，可以通过软件实现的协议来规定所述可工作信号频率范围。

在滤出处于主流频段的信号之后，所述谐振阵列1022发送参考信号到所述基带处理单元104中的控制单元，所述参考信号携带着谐振阵列1022滤出的主流频段信号的频率信息。

所述控制单元将接收到的所述滤出的主流频段信号的频率信息与其内设置的无线收发装置100可工作信号频率范围相比较，如果所述滤出的主流频段信号的频率在所述可工作信号频率范围内，那么，所述控制单元向频率检测器1023发出指示信号，所述指示信号携带着所述无线收发装置100所需处理信号的频率信息，所述所需处理信号即为谐振阵列1022滤出的主流频段的、且频率位于所述可工作信号频率范围内的信号。

在一些实施例中，所述谐振阵列1022滤出的主流频段信号有多个，相应地，其发出的参考信号也是多个，且分别与这多个主流频段信号对应。所述控制单元可以将每个参考信号携带的频率信息分别与所述可工作信号频率范围对比，从而获得所述无线收发装置100所需处理信号的频率。

所述频率检测器1023与所述谐振阵列1022相连接，用于根据所述控制单元发出的指示信号，从谐振阵列1022滤出的主流频段信号中检测出所述无线收发装置100所需处理信号。在一些实施例中，所述频率检测器1023由延迟单元和其他逻辑器件构成。

所述频率综合器103用于产生与频率检测器1023输出的所需处理信号的频率对应的基准时钟信号，以供接收链路下变频和发射链路上变频使用。在本实施例中，所述频率综合器103（也称锁相环）主要包括鉴相器、电荷泵、压控振荡器（VCO，Voltage Controlled Oscillator）和分频器，结构可以由整数分频或小数分频来实现。所述频率综合器103由VCO产生内部时钟信号作为基准时钟信号。

所述下变频混频单元1024将频率检测器1023输出的所需处理信号和频率综合器103输出的基准时钟信号进行混频，即对所需处理信号进行下变频处理，将所需处理信号转变为中低频信号，便于后续的基带处理。

所述模数转换器1025用于对所述下变频混频单元1024输出的中低频信号进行采样，获得数字信号。

所述基带处理单元104用于对所述数字信号进行基带处理，包括相应的解调、解码，以及对解调后的所需信号进行编码、调制。若所需处理信号有多个，所述基带处理单元104可以并行地处理这多个信号。在一些实施例中，所述基带处理单元104中的控制单元除了发出指示信号以控制所述频率检测器1023外，还为各个电路模块之间提供信号路径的兼容。在一些实施例中，所述基带处理单元104可以是数字信号处理器（DSP，digital signal processor）、微处理器（MPU，micro processor unit）、微控制器（MCU，micro control unit）或是它们的任意组合。

所述数模转换器1051与所述基带处理单元104相连，用于将基带处理单元104输出的数字基带信号转换为模拟基带信号。

所述上变频混频单元1052用于对频率综合器103输出的基准时钟信号和数模转换器1051输出的模拟基带信号进行混频，即对模拟基带信号进行上变频处理，将其转变为相应的射频信号。

所述带通滤波器1053与所述上变频混频单元1052相连，用于滤除基带外的干扰。

所述功率放大器1054与所述带通滤波器1053相连，用于将滤波后的射频信号放大至系统要求的功率，并输出至MIMO无线信道106。

放大后的射频信号经过所述MIMO无线信道106，由所述相控阵天线101的发射天线阵发射出去。

本发明的一个实施例还提供了一种接收装置200，如图2所示，包括：相控阵天线201、MIMO无线信道202、低噪声放大器203、谐振阵列204、频率检测器205、频率综合器206、下变频混频单元207、模数转换器208和基带处理单元209。上述各模块的工作方式与图1中所示一致，这里就不再赘述。

本发明的一个实施例还提供了一种无线收发方法300。所述无线收发方法300包括：接收射频信号；放大接收到的射频信号，同时最小化噪声；从放大后的射频信号中滤出主流频段信号；发出参考信号，所述参考信号携带着所述滤出的主流频段信号的频率信息；基于所述参考信号发出指示信号，所述指示信号携带着所需处理信号的频率信息；根据所述指示信号，从所述滤出的主流频段信号中检测出所述所需处理信号；对所述所需处理信号进行下变频处理，获得中低频信号；对所述中低频信号进行采样，获得数字信号；对所述数字信号进行基带处理形成数字基带信号，所述基带处理包括解调、解码、编码和调制等；将所述数字基带信号转换为模拟基带信号；对所述模拟基带信号进行上变频处理，获得用于发射的射频信号；对所述用于发射的射频信号进行带通滤波，滤除基带外的干扰；将滤波后的射频信号放大至系统要求的功率；以及发送所述放大后的射频信号。

在一些实施例中，基于所述参考信号发出指示信号包括：将所述滤出的主流频段信号的频率信息与可工作信号频率范围相比较，如果所述滤出的主流频段信号的频率在所述可工作信号频率范围内，那么，发出指示信号。

综上所述，本发明技术方案提供的无线收发装置和方法，能够兼容多种主流的通信标准，在无线芯片互连系统中，每个芯片只需安装一个所述无线收发装置，每个无线收发装置的硬件结构可以完全相同，只需通过软件改变其中的可工作信号频率范围，即可实现处理各自所需处理信号，从而整个无线芯片互连系统能够实现处理不同频段的射频信号。而传统的无线通信系统中，一个芯片中需要安装多个用于接收不同频率的信号的收发装置。因此，本发明技术方案降低了芯片尺寸，同时减少了设计成本。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (14)

1.一种无线收发装置，其特征在于，包括：

天线，用于接收射频信号并将所述射频信号发送至信号识别单元；

信号识别单元，用于将接收到的射频信号的频率信息发送至控制单元；以及

控制单元，用于根据所述接收到的射频信号的频率信息，向所述信号识别单元发出指示信号，所述指示信号携带着所述无线收发装置所需处理信号的频率信息，

其中，所述信号识别单元还用于：在接收到所述指示信号之后，根据所述指示信号从接收到的射频信号中识别出所述无线收发装置所需处理信号。

2.如权利要求1所述的无线收发装置，其特征在于，所述信号识别单元包括谐振阵列，用于从所述接收到的射频信号中滤出主流频段信号，并将滤出的主流频段信号的频率信息发送至所述控制单元；以及频率检测器，用于根据所述指示信号，从所述滤出的主流频段信号中检测出所述无线收发装置所需处理信号。

3.如权利要求1所述的无线收发装置，其特征在于，还包括基带处理单元，用于对所述无线收发装置所需处理信号进行基带处理，获得基带信号。

4.如权利要求3所述的无线收发装置，其特征在于，所述控制单元集成在所述基带处理单元内。

5.如权利要求3所述的无线收发装置，其特征在于，所述天线还用于发射所述基带处理单元处理后获得的所述基带信号。

6.如权利要求1所述的无线收发装置，其特征在于，所述无线收发装置所需处理信号的频率位于所述控制单元内置的可工作信号频率范围内，所述可工作信号频率范围根据所述无线收发装置的配置确定。

7.如权利要求6所述的无线收发装置，其特征在于，所述控制单元还用于：根据所述接收到的射频信号的频率信息，判断所述接收到的射频信号的频率是否在所述可工作信号频率范围内；以及如果是，则发出所述指示信号。

8.如权利要求1所述的无线收发装置，其特征在于，所述天线为相控阵天线。

9.一种无线收发方法，其特征在于，包括：

接收射频信号；

发出接收到的射频信号的频率信息；

根据所述接收到的射频信号的频率信息，发出指示信号，所述指示信号携带着所需处理信号的频率信息；以及

根据所述指示信号，从接收到的射频信号中识别出所述所需处理信号。

10.如权利要求9所述的无线收发方法，其特征在于，所述发出接收到的射频信号的频率信息包括：从接收到的射频信号中滤出主流频段信号；以及发出滤出的主流频段信号的频率信息。

11.如权利要求10所述的无线收发方法，其特征在于，所述根据所述指示信号，从接收到的射频信号中识别出所述所需处理信号包括：根据所述指示信号，从所述滤出的主流频段信号中检测出所需处理信号。

12.如权利要求9所述的无线收发方法，其特征在于，还包括：对所述识别出的所需处理信号进行基带处理，获得基带信号。

13.如权利要求12所述的无线收发方法，其特征在于，还包括：发送所述基带信号。

14.如权利要求9所述的无线收发方法，其特征在于，还包括：根据所述接收到的射频信号的频率信息，判断所述接收到的射频信号的频率是否在可工作信号频率范围内；以及如果是，则发出所述指示信号。