CN105846871B - 前端电路、mimo通信装置及其通信方法 - Google Patents

Abstract

一种前端电路，包括收发器与收发单元，其中收发单元包括功率合成器和多路发送线路。多路发送线路电连接于收发器，且每一路发送线路包括单刀双掷开关、天线开关和天线。天线开关连接于单刀双掷开关以形成第一输出路径；天线连接于天线开关，用于发射无线信号。功率合成器与每一路发送线路的单刀双掷开关、其中一路发送线路的天线开关连接以形成第二输出路径，每一路发送线路的单刀双掷开关用于切换第一输出路径和第二输出路径。本发明还提供了一种MIMO通信装置及其通信方法。本发明前端电路、MIMO通信装置及其通信方法，既保证了无线信号传输的质量，也可以避免使用高功率放大器的设计，从而简化了相关系统的设计，降低了设计成本。

Description

前端电路、MIMO通信装置及其通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种前端电路、MIMO通信装置及其通信方法。

背景技术

目前，设计的MIMO(Mult iple Input Mult iple Output，多输入多输出)传输系统大部分采用的是高功率放大器对发送的无线信号进行放大。且在传输无线信号的过程中，由于受FCC(Federal Communicat ions Commiss ion，联邦通讯委员会)的法规标准限制，以及考虑信号传输的需求，发送无线信号一般会使用独立的单路发送线路进行。这就要求使用高功率放大器及单路发送线路的方式传输无线信号。然而，采取以上方式会为系统端的设计更加复杂，也提高了系统设计的成本。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种前端电路、MIMO通信装置及其通信方法，以提供不同的发送线路，从而避免使用高功率放大器，简化系统设计，降低设计成本。

本发明实施方式提供的一种前端电路，包括收发器与收发单元，其中收发单元包括功率合成器和多路发送线路。多路发送线路电连接于收发器，且每一路发送线路包括单刀双掷开关、天线开关和天线。天线开关连接于单刀双掷开关以形成第一输出路径；天线连接于天线开关，用于发射无线信号。

功率合成器与每一路发送线路的单刀双掷开关、其中一路发送线路的天线开关连接以形成第二输出路径，每一路发送线路的单刀双掷开关用于切换第一输出路径和第二输出路径。

优选地，每一路发送线路还包括功率放大器和低通滤波器。功率放大器连接于收发器，用于将收发器发送的无线信号放大后输出；低通滤波器连接于功率放大器，用于将放大后的无线信号滤波后输出。

优选地，收发单元还包括多路接收线路，其中每一路接收线路包括带通滤波器和低噪声放大器。带通滤波器连接于多路发送线路的天线开关，用于将接收到的无线信号进行带通滤波；低噪声放大器连接于带通滤波器，用于将带通滤波后的无线信号进行低噪声放大。

本发明实施方式提供的一种MIMO通信装置，包括：上述的前端电路和处理器。处理器分别与收发单元和收发器连接，用于监控无线信号的强度，根据无线信号的强度选择无线信号的传输速率并向收发单元发出控制信号，以控制每一路发送线路的单刀双掷开关切换第一输出路径和第二输出路径。

优选地，当处理器选择无线信号的传输速率为第一传输速率时，每一路发送线路的单刀双掷开关切换至天线开关，使得第一输出路径导通；当处理器选择无线信号的传输速率为第二传输速率时，每一路发送线路的单刀双掷开关切换至功率合成器，使得第二输出路径导通。

优选地，处理器通过GPIO端与每一路发送线路的单刀双掷开关连接，以控制第一输出路径和第二输出路径的切换。

本发明实施方式提供的一种通信方法，应用于MIMO通信装置中，MIMO通信装置包括收发器与收发单元，收发单元包括电连接于收发器的多路发送线路，通信方法包括：侦测无线信号；监控无线信号的强度；根据无线信号的强度选择无线信号的传输速率；根据所选择的传输速率控制每一路发送线路的单刀双掷开关切换第一输出路径和第二输出路径，其中，每一路发送线路中的单刀双掷开关与天线开关连接以形成第一输出路径，功率合成器与每一路发送线路的单刀双掷开关、其中一路发送线路的天线开关连接以形成第二输出路径；利用所选择的输出路径来发送无线信号。

优选地，根据所选择的传输速率控制切换第一输出路径和第二输出路径具体包括：当选择无线信号的传输速率为第一传输速率时，切换每一路发送线路的单刀双掷开关至天线开关，使得第一输出路径导通；当选择无线信号的传输速率为第二传输速率时，切换每一路发送线路的单刀双掷开关至功率合成器，使得第二输出路径导通。

优选地，利用所选择的输出路径来发送无线信号还包括：利用每一路发送线路中的功率放大器与收发器的连接，将收发器发送的无线信号放大后输出；利用每一路发送线路中的低通滤波器与功率放大器的连接，将放大后的无线信号滤波后输出。

优选地，收发单元还包括电连接于收发器的多路接收线路，通信方法还包括：利用每一路接收线路的带通滤波器与发送线路的天线开关的连接，将接收到的无线信号进行带通滤波；利用每一路接收线路中，设置低噪声放大器与带通滤波器连接，将带通滤波后的无线信号进行低噪声放大。

本发明前端电路、MIMO通信装置及其通信方法，既保证了无线信号传输的质量，也可以避免使用高功率放大器的设计，从而简化了相关系统的设计，降低了设计成本。

附图说明

图1为本发明的前端电路一实施方式的模块架构图。

图2为本发明的MIMO通信装置一实施方式的模块架构图。

图3为本发明的通信方法一实施方式的流程图。

主要元件符号说明

收发器 A

收发单元 B

处理器 C

功率合成器 101

发送线路 Tx

接收线路 Rx

双掷开关 SPDT

天线开关 SW

天线 ANT

第一输出路径 L1

第二输出路径 L2

功率放大器 PA

低通滤波器 LPF

带通滤波器 BPF

低噪声放大器 LNA

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明的前端电路一实施方式的模块架构图。

前端电路包括收发器A与收发单元B。其中，收发器A用于对无线信号进行处理，以形成符合相关通信协议的无线信号。收发单元B则为收发器A提供传输信号的通路，其包括功率合成器101和多路发送线路Tx。

多路发送线路Tx均电连接于收发器A，且每一路发送线路Tx皆包括单刀双掷开关SPDT、天线开关SW及天线ANT。天线开关SW可切换传输无线信号的不同路径，如切换发送无线信号和接收无线信号的路径。天线开关SW连接于单刀双掷开关SPDT以形成第一输出路径L1；天线ANT连接于天线开关SW，用于发射无线信号。

其中，功率合成器101与每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT及其中一路发送线路Tx的天线开关SW连接以形成第二输出路径L2，每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT用于切换第一输出路径L1和第二输出路径L2。

在本实施方式中，收发单元B包括三路发送线路Tx。三路发送线路Tx中的每一路天线开关SW分别连接于所在发送线路Tx中的单刀双掷开关SPDT，形成了三路第一输出路径L1。功率合成器101与三路发送线路Tx中的每一个单刀双掷开关SPDT皆连接，并且还与其中一路发送线路Tx的天线开关SW连接，以形成第二输出路径L2。

当发送无线信号时，通过单刀双掷开关SPDT切换第一输出路径L1和第二输出路径L2，且通过天线开关SW导通天线ANT与第一输出路径L1或第二输出路径L2的连接，使得无线信号可以从不同的输出路径发送出去。

基于上述设计，本发明基本可以实现切换多个发送线路以传输无线信号之功能。作为本发明更加优化的设计，本发明中的每一路发送线路Tx还可以包括功率放大器PA和低通滤波器LPF。其中，功率放大器PA连接于收发器A，用于将收发器A发送的无线信号放大后输出；低通滤波器LPF连接于功率放大器PA，用于将放大后的无线信号滤波后输出。

本发明中的收发单元B还可以包括多路接收线路Rx，其中每一路接收线路Rx包括带通滤波器BPF和低噪声放大器LNA。带通滤波器BPF连接于多路发送线路Tx的天线开关SW，用于将接收到的无线信号进行带通滤波；低噪声放大器LNA连接于带通滤波器BPF，用于将带通滤波后的无线信号进行低噪声放大。

当接收无线信号时，通过天线开关SW导通天线ANT与接收线路Rx的连接，使得无线信号可以从接收线路Rx输入进来。

请参阅图2，图2为本发明的MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)通信装置一实施方式的模块架构图。在本实施方式中，本发明的MIMO通信装置不仅包括如图1所示的前端电路的收发器A与收发单元B，还包括处理器C。

处理器C分别与收发单元B、收发器A连接，用于监控无线信号的强度，根据无线信号的强度选择无线信号的传输速率并向收发单元B发出控制信号，以控制每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT切换第一输出路径L1和第二输出路径L2。

在本实施方式中，处理器C通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)端与每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT连接，以控制第一输出路径L1和第二输出路径L2的切换。在其他实施方式中，亦可以使用其他控制端口或者使用高低电平的信号对单刀双掷开关SPDT进行控制。

请参阅图3，图3为本发明的通信方法一实施方式的流程图。当进行通信时，开始侦测无线信号(步骤S101)。当侦测到需要通信的无线信号时，处理器C开始监控无线信号的强度(步骤S102)。然后，基于本发明前端电路设置的第一输出路径L1和第二输出路径L2，处理器C根据无线信号的强度选择无线信号的传输速率(步骤S103)。

以无线传输标准协议802.11n为例，该协议在传输无线信号时，每种带宽下存在16种传输速率MCS0至MCS15，其中MCS指调制与编码策略(Modulation and coding scheme)，因该无线传输协议802.11n为现有技术，在此不再详述。在本实施方式中，可以根据需求，自定义各种传输速率属于较高传输速率还是较低传输速率。本实施方式中的较高传输速率作为第一传输速率，较低传输速率作为第二传输速率。

步骤S104：在发送无线信号时，当选择无线信号的传输速率为第一传输速率时，相应地切换每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT至天线开关SW，以使得第一输出路径L1导通，且通过天线开关SW导通天线ANT与第一输出路径L1的连接，使得无线信号可以经由第一输出路径L1及天线ANT的线路发送出去。

步骤S105：在发送无线信号时，当选择无线信号的传输速率为第二传输速率时，切换每一路发送线路Tx的单刀双掷开关SPDT至功率合成器101，使得第二输出路径L2导通，且通过天线开关SW导通天线ANT与第二输出路径L2的连接，使得无线信号可以经由功率合成器101、第二输出路径L2及天线ANT的线路发送出去。

步骤S106：根据相关通信协议建立无线信号的数据连接链路，利用所选择的输出路径来发送无线信号，并利用接收线路Rx接收无线信号。

本发明的一种前端电路、MIMO通信装置及其通信方法，提供了两种发送无线信号的线路，当无线信号在以第二传输速率传输信号时，无需单纯地经由一路发送线路Tx传输信号，而是经由多路发送线路Tx及功率合成器101的线路传输信号，这种做法既保证了无线信号传输的质量，也可以避免使用高功率放大器的设计，从而简化了相关系统的设计，降低了设计成本。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种MIMO通信装置，其特征在于，包括：

前端电路，包括收发器与收发单元，所述收发单元包括：

多路发送线路电连接于所述收发器，每一路发送线路包括：

单刀双掷开关；

天线开关，连接于所述单刀双掷开关以形成第一输出路径；及

天线，连接于所述天线开关，用于发射无线信号；及

功率合成器，与所述每一路发送线路的单刀双掷开关、其中一路所述发送线路的天线开关连接以形成第二输出路径，所述每一路发送线路的单刀双掷开关用于切换所述第一输出路径和所述第二输出路径；及

处理器，分别与所述收发单元和所述收发器连接，用于监控所述无线信号的强度，根据所述无线信号的强度选择所述无线信号的传输速率并向所述收发单元发出控制信号，以控制所述每一路发送线路的单刀双掷开关切换所述第一输出路径和所述第二输出路径，当所述处理器选择所述无线信号的传输速率为高传输速率时，所述每一路发送线路的单刀双掷开关切换至所述天线开关，使得所述第一输出路径导通，所述无线信号经由所述第一输出路径传输至所述天线；当所述处理器选择所述无线信号的传输速率为低传输速率时，所述每一路发送线路的单刀双掷开关切换至所述功率合成器，使得所述第二输出路径导通，所述无线信号经由所述第二输出路径传输至所述功率合成器再传输至所述天线。

2.如权利要求1所述的MIMO通信装置，其特征在于，每一路所述发送线路还包括：

功率放大器，连接于所述收发器，用于将所述收发器发送的无线信号放大后输出；及

低通滤波器，连接于所述功率放大器，用于将所述放大后的无线信号滤波后输出。

3.如权利要求1所述的MIMO通信装置，其特征在于，所述收发单元还包括多路接收线路，其中每一路所述接收线路包括：

带通滤波器，连接于所述多路发送线路的天线开关，用于将接收到的无线信号进行带通滤波；及

低噪声放大器，连接于所述带通滤波器，用于将所述带通滤波后的无线信号进行低噪声放大。

4.如权利要求1所述的MIMO通信装置，其特征在于，所述处理器通过GPIO端与所述每一路发送线路的单刀双掷开关连接，以控制所述第一输出路径和所述第二输出路径的切换。

5.一种通信方法，应用于MIMO通信装置中，所述MIMO通信装置包括收发器与收发单元，所述收发单元包括电连接于所述收发器的多路发送线路，其特征在于，所述通信方法包括：

侦测无线信号；

监控所述无线信号的强度；

根据所述无线信号的强度选择所述无线信号的传输速率；

根据所选择的传输速率控制所述每一路发送线路的单刀双掷开关切换第一输出路径和第二输出路径，其中，每一路所述发送线路中的单刀双掷开关与天线开关连接以形成所述第一输出路径，功率合成器与所述每一路发送线路的单刀双掷开关、其中一路所述发送线路的天线开关连接以形成第二输出路径，当选择所述无线信号的传输速率为高传输速率时，切换所述每一路发送线路的单刀双掷开关至所述天线开关，使得所述第一输出路径导通，所述无线信号经由所述第一输出路径传输至所述天线；及当选择所述无线信号的传输速率为低传输速率时，切换所述每一路发送线路的单刀双掷开关至功率合成器，使得所述第二输出路径导通，所述无线信号经由所述第二输出路径传输至所述功率合成器再传输至所述天线；及

利用所选择的输出路径来发送所述无线信号。

6.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述利用所选择的输出路径来发送所述无线信号还包括：

利用每一路所述发送线路中的功率放大器与收发器的连接，将所述收发器发送的所述无线信号放大后输出；及

利用每一路所述发送线路中的低通滤波器与所述功率放大器的连接，将所述放大后的无线信号滤波后输出。

7.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，所述收发单元还包括电连接于所述收发器的多路接收线路，所述通信方法还包括：

利用每一路所述接收线路的带通滤波器与所述发送线路的天线开关的连接，将接收到的无线信号进行带通滤波；及

利用每一路所述接收线路的低噪声放大器与所述带通滤波器的连接，将所述带通滤波后的无线信号进行低噪声放大。