CN105981302B - 基于模式的天线调谐 - Google Patents

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Abstract

示例性实施例涉及天线调谐器。一种设备可以包括被配置成在频分双工(FDD)网络中操作的收发器。设备还可以包括耦合到收发器的天线调谐器。此外，设备包括处理器，处理器被配置成：如果设备以接收模式操作，则针对接收频率调谐天线调谐器，如果设备以发射和接收模式操作，则针对发射频率调谐天线调谐器。

Description

基于模式的天线调谐
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年02月10日提交的题目为“MODE-BASED ANTENNA TUNING”的美国专利申请号14/177,029的权益，以整体内容通过引用显式地并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及无线通信。更具体地，本发明涉及基于无线通信设备的一种或多种操作状况来调谐无线通信设备的天线调谐器的实施例。
背景技术
在无线通信系统中的无线通信设备(例如，蜂窝电话和智能电话)可以针对双向通信发射和接收数据。无线通信设备可以包括用于数据发射的发射器和用于数据接收的接收器。对于数据发射，发射器可以用数据调制射频(RF)载波信号调制以获得调制信号，放大调制信号以获得具有合适输出功率级的输出RF信号以及经由天线将输出RF信号发射到基站。对于数据接收，接收器可以经由天线获得接收的RF信号并且可以调节和处理接收的RF信号以恢复由基站发送的数据。
发射器可以包括诸如功率放大器(PA)、滤波器等的各种电路。接收器也可以包括诸如低噪声放大器(LNA)、滤波器等的各种电路。天线调谐(即，阻抗匹配电路)可以被耦合在天线和发射器和/或接收器之间并且可以执行针对天线、功率放大器或LNA的调谐(即，阻抗匹配)。阻抗匹配电路可能对无线设备的性能有巨大影响。
存在对基于无线通信设备的一个或多个操作状况而调谐无线通信设备的天线调谐器的需求。更具体地，存在对涉及可以基于通信设备的通信标准、通信设备的操作模式或者两者而被调谐的天线调谐器的实施例的需求。
附图说明
图1描绘了根据本发明的示例性实施例的包括耦合到收发器的天线调谐器的设备，收发器包括发射器和接收器。
图2图示了根据本发明的示例性实施例的包括耦合到收发器的多个天线调谐器的设备。
图3是图示了根据本发明示例性实施例的包括天线调谐器的设备的预期操作的流程图。
图4图示了根据本发明的示例性实施例的包括多个天线调谐器的另一设备。
图5是图示了根据本发明的示例性实施例的包括多个天线调谐器的设备的预期操作的另一流程图。
图6是描绘了根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
图7是描绘了根据本发明的示例性实施例的另一方法的流程图。
图8是根据本发明的示例性实施例的包括射频(RF)模块和处理器的设备。
图9是根据本发明的示例性实施例的包括RF模块、数字模块和电源管理模块的设备。
具体实施方式
下面结合附图阐述的详细描述旨在作为对本发明的示例性实施例的描述，而非旨在代表可在其中实践本发明的仅有的实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解释”，并且不应当一定被解释成优于或胜过其他示例性实施例。本详细描述包括具体细节以用于提供对本发明的示例性实施例的透彻理解的目的。没有这些具体细节也可以实践本发明的示例性实施例对本领域技术人员将是显而易见的。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免模糊本文中给出的示例性实施例的新颖性。
如本领域技术人员将理解，常规用户设备(例如，无线通信设备)的天线调谐器(即，天线匹配电路)可以仅关于发射频率而被调谐。这可能导致不希望的高达3dB的倒灵敏度。
如本文描述的示例性实施例涉及包括天线调谐器的设备。根据一个示例性实施例，一种设备可以包括被配置成在频分双工(FDD)网络中操作的收发器。设备可以进一步包括耦合到收发器的天线。此外，设备可以包括处理器，被配置成：如果收发器以接收模式操作，则针对接收频率调谐天线调谐器，如果收发器以发射和接收模式操作，则针对发射频率调谐天线调谐器。
根据另一示例性实施例，本发明包括用于调谐通信设备的天线调谐器的方法。这种方法的各种实施例可以包括确定频分双工(FDD)网络的设备是以接收模式操作还是以发射和接收模式操作。方法还可以包括如果收发器以接收模式操作，则针对接收频率调谐设备的天线调谐器。此外，方法可以包括如果收发器以发射和接收模式操作，则针对发射频率调谐天线调谐器。
本发明的又一实施例包括存储指令的计算机可读介质存储，当指令被处理器执行时，使处理器根据本文描述的一个或多个实施例来执行指令。
经过考虑随后的描述、附图以及权利要求，本发明的其他方面以及各种方面的特征和优势对本领域技术人员来说将变得显而易见。
根据本发明的一个示例性实施例，一种设备(例如，用户设备(UE))可以包括多种无线电技术，包括第一无线电接入技术(RAT)和第二RAT。仅以示例的方式，一个RAT可以是1x(CDMA2000)通信标准并且另一RAT可以是长期演进(LTE)通信标准。更具体地，设备可以包括第一RAT调制解调器(可以包括例如LTE调制解调器)以及第二RAT调制解调器(可以包括例如1x(CDMA2000)调制解调器)。CDMA2000包括而不限于单载波无线电发射技术(1xRTT)、1x演进数据最优化(1xEV-DO)以及使用CDMA信道接入来在移动电话和基站之间发送声音、数据和信令数据的其他类似的移动技术标准。如本文描述的，CDMA2000可以被称为1x。尽管为了便于说明提供关于1x和LTE的以下描述，然而第一RAT和第二RAT调制解调器的其他配置是可能的，而仍然在本公开的权利要求和创造性方面的范围内。
图1图示了根据本发明的示例性实施例的设备100。设备100包括天线102、天线调谐器106、双工器110和功率放大器112。在本文中天线调谐器106也可以被称为“匹配设备”或者更具体地被称为“匹配电路”。此外，设备100包括模块114和模块116。以示例的方式，模块114可以包括模拟模块、收发器模块或其组合。此外，作为示例，模块116可以包括移动数据调制解调器(MDM)。
如图1中所图示的，模块114包括发射器118和接收器120。此外，模块116可以包括例如数模转换器(DAC)124、模数转换器(ADC)126、采样服务器130以及可以包括例如1x调制解调器的调制解调器134。
如在图1中所描绘的，天线102可以耦合到调谐器106。此外，调谐器106耦合到双工器110，双工器110包括耦合到接收器120的输入的输出。接收器120的输出可以经由ADC 126和采样服务器130耦合到调制解调器134的输入。而且，调制解调器134的输出可以经由DAC124耦合到发射器118的输入。发射器118的输出可以耦合到功率放大器112的输入，功率放大器112进一步包括耦合到双工器110的输入的输出。
注意，设备100可以包括耦合到模块114和模块116的分集接收路径的附加的调谐器。例如，图2图示了包括天线102和104、天线调谐器106和108、双工器110和功率放大器112的设备100。此外，设备200包括模块114和模块116。如在图2中图示的，模块114也可以包括接收器122。在该示例中，接收器120可以包括主接收器(“PRx”)并且接收器122可以包括分集接收器(“DRx”)。此外，模块116也可以包括在接收器122和调制解调器134之间耦合的ADC128和采样服务器132。此外，可以包括分集天线的天线104可以耦合到调谐器108。此外，调谐器108的输出耦合到接收器122的输入，并且接收器122的输出经由ADC 128和采样服务器132耦合到调制解调器134的输入。
根据各种示例性实施例，可以基于设备100的一种或多种操作状况对调谐器106调谐。更具体地，例如，如果设备100以“只接收”模式操作，则针对接收频率对调谐器106调谐。否则，调谐器106可以被调谐到发射频率。而且，在图2中图示的实施例中，调谐器108可以被调谐到接收频率。注意，可以经由一个或多个模拟信号、数字信号或其组合而对调谐器106和108调谐。更具体地，调谐器106和108可以包括数字式控制的调谐器、模拟式控制的调谐器或两者。仅以示例的方式，如本文描述的调谐器可以经由变抗器(varactor)来控制以按所需来改变电容负载或者经由两个电路之间的切换控制(即，一个针对发射频率设计以及一个针对接收频率设计)。注意，本文中“只接收”模式可以被称为“接收模式”，并且不是“只接收”模式的任何其他模式可以被称为“发射和接收模式”或者“发射模式”。
参考图3中图示的流程200，现在将描述设备100的预期的操作。在步骤202，可以确定设备(例如，设备100)是以接收模式(即，“只接收”模式)还是以发射和接收模式操作。如果设备100以接收模式操作，则如在步骤204指示的，调谐器105可以针对接收频率而被调谐。如果设备100不以接收模式操作(例如，设备100以发射和接收模式操作)，则如在步骤206指示的，调谐器106可以针对发射频率而被调谐。
图4描绘了根据本发明的示例性实施例的另一设备300。如本领域技术人员将理解的，设备300可以包括多个无线电设备。设备300包括天线302和304、天线调谐器306和308、滤波器309、双工器310、双工器311、功率放大器312和功率放大器314。在本文中，天线调谐器306和天线调谐器308中的每个还可以被称为“匹配设备”或者更具体地被称为“匹配电路”。仅作为示例，滤波器309可以包括旁路滤波器。
此外，设备300包括模块318、模块320和模块322。以示例的方式，模块318和模块320中的每个可以包括模拟模块、收发器模块或其组合。此外，模块322可以包括例如MDM。如图4中所图示的，模块318包括接收器324、发射器326和接收器328。仅以示例的方式，接收器324可以包括主接收器(“PRx”)并且接收器328可以包括分集接收器(DRx)。此外，模块320包括接收器330和发射器332。作为非限制性示例，接收器330可以包括主接收器。
模块322可以包括ADC 334、338和346、采样服务器340、342和350以及数模转换器(DAC)336和348。模块322还可以包括调制解调器344(可以包括例如LTE调制解调器)和调制解调器352(可以包括例如CDMA 2000“1x”调制解调器)。
如在图4中所图示的，可以包括主天线的天线302可以耦合到调谐器306。此外，调谐器306耦合到双工器310，双工器310包括耦合到接收器324的输入的输出。接收器324的输出可以经由ADC 334和采样服务器345耦合到调制解调器344的输入。而且，调制解调器344的输出可以经由DAC 336耦合到发射器326的输入。发射器326的输出可以耦合到功率放大器312的输入，功率放大器312进一步包括耦合到双工器310的输入的输出，双工器310还包括耦合到调谐器306的输出。
此外，可以包括分集天线的天线304可以耦合到调谐器308。调谐器308的输出耦合到滤波器309的输入，并且滤波器309的输出耦合到双工器311的输入。此外，双工器311的输出可以耦合到接收器330的输入，接收器330可以进一步经由ADC 346和采样服务器350耦合到调制解调器352。调制解调器352的输出可以经由DAC 348耦合到发射器332的输入。发射器332的输出可以耦合到功率放大器314的输入，功率放大器314进一步包括耦合到双工器311的输出。双工器311的输出可以耦合到滤波器309的输入，滤波器309包括耦合到调谐器308的输出。而且，滤波器309的另一输出可以耦合到模块318的接收器328。接收器328进一步经由ADC 338和采样服务器342耦合到调制解调器344。
根据各种示例性实施例，可以基于设备300的一种或多种操作状况对调谐器306调谐。更具体地，例如，如果调制解调器352“开启(ON)”并且以接收模式操作，则可以根据调制解调器352的通信标准针对接收频率对调谐器308调谐。如果调制解调器352“开启”并且以发射和接收模式操作，则可以根据调制解调器352的通信标准针对发射频率对调谐器308调谐。如果调制解调器352“关闭(OFF)”，则可以根据调制解调器344的通信标准针对接收频率对调谐器308调谐。注意，可以经由一个或多个模拟信号、数字信号或其组合来对调谐器306和308调谐。更具体地，调谐器306和308可以包括数字式控制的调谐器、模拟式控制的调谐器或两者。如上文说明的，如本文描述的调谐器可以经由变抗器来控制以按所需来改变电容负载或者经由两个电路之间的切换控制(即，一个针对发射频率设计以及一个针对接收频率设计)。
参考图5中图示的流程图400，现在将描述设备300的预期的操作。注意，参考图5描述的操作包括多无线电(multi-radio)场景。在步骤402，可以确定设备(例如，设备300)是否以第一通信标准操作。更具体地，例如，在步骤402，可以确定设备300是否以1x通信标准操作。如果设备300以第一通信标准操作，则在步骤404可以确定设备100是否以接收模式操作。如果设备300以接收模式操作，则如在步骤406指示的，可以针对接收频率对调谐器306调谐。如果，在步骤404，确定设备300以发射和接收模式操作，则如步骤408指示的，可以针对发射频率对调谐器306调谐。回到步骤402，如果确定设备300不以第一通信标准操作，则如步骤410指示的，可以针对接收频率并且根据不同的第二通信标准对调谐器306调谐。更具体地，例如，在步骤410，可以针对接收频率并且根据LTE通信标准对调谐器306调谐。
图6是图示了根据一个或多个示例性实施例的方法500的流程图。方法500可以包括确定频分双工(FDD)网络的收发器是以接收模式操作还是以发射和接收模式操作(由附图标记502描绘)。方法500还可以包括如果收发器以接收模式操作，那么针对接收频率调谐收发器的天线调谐器(由附图标记504描绘)。此外，方法500可以包括如果收发器以发射和接收模式操作，那么针对发射频率调谐天线调谐器(由附图标记506描绘)。
图7是图示了根据一个或多个示例性实施例的另一方法550的流程图。方法550可以包括确定频分双工(FDD)网络的无线通信设备是否根据1x通信标准操作(由附图标记552描绘)。方法550还可以包括如果无线通信设备根据1x通信标准操作，确定无线通信设备是以接收模式操作还是以发射和接收模式操作(由附图标记554描绘)。如果无线通信设备不根据1x通信标准操作，则方法550可以包括针对接收频率、根据LTE通信标准调谐无线通信设备的天线调谐器。此外，方法550可以包括如果无线通信设备根据1x通信标准并且以接收模式操作，则针对接收频率调谐无线通信设备的天线调谐器(由附图标记556描绘)。否则，如果无线通信设备根据1x通信标准并且以发射和接收模式操作，则方法550可以包括针对发射频率调谐无线通信设备的天线调谐器。
再次参考图1和图2，现在将描述本发明的另一示例性实施例。在发射和接收模式中，可以分析接收器(例如，接收器120)的性能和发射器(例如，发射器118)的性能来确定应当针对发射频率还是针对接收频率对调谐器106调谐。例如，如果发射器118以最大发射功率限制(MTPL)发射(这经常是有压力的Tx/上行链路的指示)并且接收器120在灵敏度水平方面具有足够的裕量，则调谐器106可以被调谐以有利于发射器118。另一方面，如果发射器118从MTPL向下几个dB发射而接收器120处于灵敏度水平，则调谐器106可以被调谐以有利于接收器120。图1和图2之间在该方面的差异是利用分集接收器122调制解调器134可以在较低水平处接收，因此调谐有点不同。调谐器配置(或者如何对调谐器调谐)可以来自查找表，查找表存储在针对每种配置的接收/发射性能方面的校准结果。因此，通过比较与当前调谐器配置关联的校准结果与另一配置的那些校准结果，可以确定新的配置是有利于接收并且牺牲发射还是有利于发射并且牺牲接收。
图8图示了根据本发明的示例性实施例的包括耦合到具有至少一个天线调谐器604的RF模块603的处理器602。可以包括或者可以访问存储器(即，用于存储指令的计算机可读介质存储，当指令由处理器执行时，使处理器执行指令)的处理器602可以被配置成用于基于RF模块603的一种或多种操作状况向天线调谐器604传送一个或多个控制信号。当接收到一个或多个控制信号时，可以相应地调谐天线调谐器604。如本领域技术人员将理解的，天线调谐器604可以包括天线调谐器106(参见图1和图2)、天线调谐器108(参见图2)、天线调谐器306(参见图4)、天线调谐器308(参见图4)或其任意组合。
图9是根据本发明的示例性实施例的电子设备700的框图。根据一个示例，设备700可以包括诸如移动电话的便携式电子设备。设备700可以包括各种模块，诸如数字模块702、RF模块704和电源管理模块706。数字模块702可以包括存储器和一个或多个处理器710和存储器712。可以包括RF电路装置的RF模块704可以包括收发器705(包括发射器707和接收器709)并且可以被配置成用于经由天线708双向无线通信。一般来说，无线通信设备700可以包括任意数量的发射器和任意数量的接收器以用于任意数量的通信系统、任意数量的频带和任意数量的天线。此外，根据本发明的示例性实施例，RF模块704可以包括如本文描述的一个或多个天线调谐器714。
本领域技术人员应当理解，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任意一种来代表。例如，贯穿上文描述可能被提及的数据、指令、命令、信息、信号、位(bit)、符号和芯片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来代表。
本领域技术人员能够进一步理解，结合本文中公开的示例性实施例描述的各种解释性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施成电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地解释硬件与软件的该可互换性，各种解释性部件、块、模块、电路和步骤在上文以其功能性的形式一般化地描述。这种功能性是被实施成硬件还是软件取决于特定应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实施所描述的功能性，但这种实施决定不应当被解释成导致脱离本发明的示例性实施例的范围。
结合本文中公开的示例性实施例描述的各种解释性逻辑块、模块、以及电路可利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件部件或其设计成执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但在备选方案中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实施成计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协同的一个或更多个微处理器或任何其他此类配置。
在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实施。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一个地方向另一地方转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。以示例的方式而非限定，这种计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。而且，任何连接也被恰当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术从web网站、服务器或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘常常磁性地再现数据而碟利用激光光学地再现数据。上面的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
提供了以上对所公开的示例性实施例的描述是为了使任何本领域技术人员能够制作或使用本发明。对这些示例性实施例的各种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他示例性实施例而不会脱离本发明的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限制于本文中示出的示例性实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种无线通信设备，包括：
收发器，被配置成在频分双工(FDD)网络中操作；
天线调谐器，耦合到所述收发器；以及
处理器，被配置成：基于所述设备是否以接收模式操作以及所述设备以第一通信标准还是第二通信标准操作，有选择地调谐所述天线调谐器到接收频率和发射频率中的一个，其中所述处理器进一步被配置为：
确定所述设备是否以所述第一通信标准操作；
如果所述设备以所述接收模式和所述第一通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述接收频率和所述第一通信标准；以及
如果所述设备以发射和接收模式以及所述第一通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述发射频率和所述第一通信标准；以及
如果所述设备不以所述第一通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述接收频率和所述第二通信标准。
2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述收发器包括：
发射器，在移动数据调制解调器(MDM)和所述天线调谐器之间耦合；
主接收器，在所述MDM和所述天线调谐器之间耦合。
3.根据权利要求2所述的无线通信设备，进一步包括第二收发器，所述第二收发器包括：
分集接收器，在所述MDM和所述天线调谐器之间耦合；
第二发射器，在所述MDM和第二天线调谐器之间耦合；以及
第二主接收器，在所述MDM和所述第二天线调谐器之间耦合。
4.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述收发器包括：
发射器，在移动数据调制解调器(MDM)和所述天线调谐器之间耦合；
主接收器，在所述MDM和所述天线调谐器之间耦合；以及
分集接收器，在所述MDM和第二天线调谐器之间耦合。
5.根据权利要求4所述的无线通信设备，进一步包括耦合到所述天线调谐器的第一天线和耦合到所述第二天线调谐器的第二天线。
6.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述天线调谐器耦合到所述收发器的发射器和接收器。
7.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述收发器耦合到移动数据调制解调器(MDM)的长期演进(LTE)调制解调器和码分多址调制解调器中的一个。
8.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中所述第一通信标准包括码分多址通信标准。
9.一种无线通信方法，包括：
确定频分双工(FDD)网络的用户设备(UE)是以接收模式还是以发射和接收模式操作；
基于所述UE是否以接收模式操作以及所述UE是以长期演进模式(LTE)通信标准还是码分多址通信标准操作，调谐所述UE的天线调谐器到接收频率和发射频率中的一个；
确定所述UE是以所述LTE通信标准还是以所述码分多址通信标准操作；以及
如果所述UE不以所述码分多址通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述接收频率和所述LTE通信标准，
其中如果所述UE以所述接收模式操作，则调谐所述UE的所述天线调谐器到所述接收频率包括：如果所述UE以所述接收模式和所述码分多址通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述接收频率和所述码分多址通信标准，
其中如果所述UE以所述发射和接收模式操作，则调谐所述天线调谐器到所述发射频率包括：如果所述UE以所述发射和接收模式和所述码分多址通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述发射频率和所述码分多址通信标准。
10.根据权利要求9所述的无线通信方法，其中如果所述UE以所述发射和接收模式操作，则调谐所述天线调谐器到所述发射频率包括：如果所述UE以所述发射和接收模式和所述码分多址通信标准操作，则调谐所述天线调谐器到所述发射频率和所述码分多址通信标准。
11.一种无线通信设备，包括：
收发器，包括接收器和发射器并且被配置成在频分双工(FDD)网络中操作；
天线调谐器，耦合到所述接收器；以及
处理器，被配置成：如果所述发射器以最大传输功率限制发射并且所述接收器关于灵敏度水平具有足够的裕量，则调谐所述天线调谐器到接收频率，并且被配置成：如果所述发射器以小于最大传输功率限制发射并且所述接收器关于灵敏度水平缺乏足够的裕量，则调谐所述天线调谐器到发射频率。
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