CN113131955A - 无线信号的接收电路及接收器系统和监视无线信号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线信号的接收电路及接收器系统和监视无线信号的方法。该接收电路可以包括切换网络，切换网络具有：M个开关；连接到M个开关的N个输入，并且N个输入被配置为连接到N个天线子阵列；以及连接到M个开关的K个输出，并且K个输出被配置为连接到K个放大器，其中M大于N和K，M、N和K是大于1的整数，其中M个开关被配置为将N个输入中所选定输入的信号路由到K个输出的选定输出。本发明有利于快速扫描不同的信号路径以及检测来自不同天线子阵列的信号质量，并能够实现在大部分或所有信号路径之间快速切换。

Description

无线信号的接收电路及接收器系统和监视无线信号的方法
技术领域
本发明涉及用于无线通信的接收器系统的相关技术。
背景技术
当前，无线接收器系统已变得更加复杂，以便为通信会话(诸如电话呼叫)期间有可能移动很远距离的无线设备(诸如蜂窝电话)提供改善的信号接收。在移动中，用户设备(UE)的信号质量会随时间变化。由于信号质量的改变，UE可以间歇地(intermittently)从其他信号源(例如，其他无线塔)搜索其他信号路径上具有改善的信号质量的信号，并且当检测到具有优异信号质量的信号时，UE切换到不同的信号路径。这样的接收器系统可以包括一个以上的接收天线。
发明内容
因此，本发明提供了一种无线信号的接收电路及接收器系统和监视无线信号的方法，能够在通信的预定间隙期间同时为多个两个天线子阵列提供扫描和信号质量监视并且在大部分或所有信号路径之间快速切换。
当前的新无线电(New Radio，NR)系统的接收器系统可以包括多个接收器头(receiver head)。接收器头可以包括一个或多个天线子阵列(antenna sub-array)。当接收器在毫米波(mmW)频带(例如，FR2频带)中工作时，每个接收器头都可以是定向的，例如，被配置为针对来自或传送至某个方向的信号具有最佳的接收和传输。每个接收器头还可以适于接收一种或多种类型的信号极化(例如，垂直和/或水平)。根据本发明的实施例，例如，在用户设备中，可以在大多数或所有接收器头的通信会话中的预定间隙(scheduled gap)期间，定期监视信号质量，而不会中断或干扰正在进行的通信会话。这种监视可以使用多个放大器和混频器进行，这些放大器和混频器可以在接收路径中被选择性地激活，以同时监视来自两个或多个天线子阵列的信号。可以部分地通过切换网络(switching network)来实现选择性激活。切换网络可以具有M个开关，这些开关可以快速地被重新配置为将来自天线子阵列的N个输入中的任何一个输入连接到K个输出和接收器路径中的混频器。在预定间隙期间对来自所有接收器头的信号进行监视，可以使得接收器系统能够在通信会话的每个预定间隙期间选择具有最佳信号质量的一个或多个信号路径，并在通信会话期间维持高质量的通信链路。
一些实施例涉及用于无线信号接收的电路。该电路可以包括切换网络，切换网络具有：M个开关；连接到M个开关的N个输入，并且N个输入被配置为连接到N个天线子阵列；以及连接到M个开关的K个输出，并且K个输出被配置为连接到K个放大器，其中M大于N和K，M、N和K是大于1的整数，其中M个开关被配置为将N个输入中所选定输入的信号路由到K个输出的选定输出。
一些实施例涉及一种监视无线信号的方法，该方法包括：在无线通信链路中的预定间隙期间，通过具有四个接收路径的接收器系统同时评估来自第一天线子阵列和来自第二天线子阵列的两个信号的质量，其中第一天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化，第二天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化；以及在预定间隙期间评估来自所述接收器系统中其他天线子阵列的其他信号的质量。
一些实施例涉及接收器系统，所述接收器系统包括多个天线子阵列和控制器，该控制器被配置为在无线通信链路中的预定间隙期间，通过具有四个接收路径的接收器系统同时评估来自第一天线子阵列和来自第二天线子阵列的两个信号的质量，其中第一天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化，第二天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化；以及在预定间隙期间评估来自接收器系统中其他天线子阵列的其他信号的质量。
本发明有利于快速扫描不同的信号路径以及检测来自不同天线子阵列的信号质量，并能够实现在大部分或所有信号路径之间快速切换。
在阅读了在各个附图和附图中示出的优选实施例的以下详细描述之后，本发明的这些和其他目的无疑对于本领域技术人员将变得显而易见。
附图说明
将参考以下附图详细描述作为示例提出的本发明的各个实施例，其中，相同的标号表示相同的元件，并且：
图1以框图的形式描述了根据本发明的接收器架构的示例。
图2描述了天线子阵列的示例。
图3描述了接收器网络的示例的更多细节和切换网络的示例的更多细节。
图4示出了可以用本实施例的接收器架构实现的无线接收通信信号的方法相关的步骤的示例。
具体实施方式
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应可理解，电子设备制造商可以会用不同的名词来称呼同一组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”是开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是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电性连接于第二装置，则代表该第一装置可直接连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地连接至该第二装置。
本发明实施例涉及用于无线通信系统的改进的接收器架构。无线通信系统可以提供各种类型的通信内容，例如语音、视频、分组数据、消息广播等。这些系统可以是通过共享可用的系统资源(例如，时间、频率和功率)能够支持与多个用户进行通信的多址系统。这种多址系统的示例包括码分多址(code-division multiple access，CDMA)系统、时分多址(time-division multiple access，TDMA)系统、频分多址(frequency-division multipleaccess，FDMA)系统和正交频分多址(orthogonal frequency-division multiple access，OFDMA)系统。
无线多址通信系统可以包括多个基站，每个基站同时支持对诸如用户设备(例如，蜂窝电话、膝上型计算机、联网的消费电子设备等)的多个通信设备的通信。在长期演进(Long-Term Evolution，LTE)或高级LTE(LTE-A)网络中，一个或多个基站的组可以定义eNodeB(eNB)。在下一代的新无线电(New Radio，NR)、毫米波(mmW)或5G网络中，基站可以采用智能无线电头(或无线电头(radio head，RH))或者接入节点控制器(access nodecontroller，ANC)的形式，由与ANC通信的一组智能无线电头来定义gNodeB(gNB)。基站可以在下行链路信道(例如，用于从基站到一个或多个UE设备的传输)和上行链路信道(例如，用于从一个或多个UE设备到基站的传输)上与一组UE通信。
诸如上述的无线通信系统可以使用具有毫米波(mmW)频率范围(例如，在10GHz与100GHz之间或在20GHz与80GHz之间)的载波。在某些情况下，这些频率可能会由于环境条件而导致信号的衰减增加(也称为路径损耗)。例如，路径损耗可以受到温度、气压、来自物体的信号衍射等的影响，这些因素会随时间变化并且会根据UE的位置而变化。
新的无线电系统的复杂度增加，以便在多个信号路径上发送和接收通信信号。为此，用户设备可以包括多个接收器头(receiver head)，多个接收器头用于通过不同的信号路径接收和/或发送信号。每个接收器头可以具有一个或多个天线，其可以被称为“天线子阵列”。
在本发明实施例的无线通信系统中，发送器系统可以将信息编码到一个或多个射频(radio frequency，RF)载波上，然后使用一个或多个天线无线地发送RF信号。接收器系统可以使用一个或多个接收器头来检测RF信号，并处理所接收的信号以恢复编码信息。在某些情况下，可以在两个或更多信号路径上同时进行发送和/或接收。
对于高数据速率的无线通信，发送器可适于在不同频率范围内同时发送RF信号的一些部分，以提高在通信链路上的数据传输速率。例如，长期演进(Long Term Evolution，LTE)和高级长期演进(LTE-A)系统采用载波聚合方案，其中多个RF信号同时在不同的频率范围内传输(称为分量载波信号)。这些分量载波信号中的每个分量载波信号都可以支持高达每秒150兆位(Mbps)的数据传输速率。因此，随着将附加的分量载波信号添加到链路中，使用多个分量载波信号的通信链路的数据传输速率将会增加(例如，两个150Mbps的分量载波信号可以为该链路提供高达300Mbps的总数据传输速率)。
本文中使用术语“通信链路”来一般性地描述UE与远程设备之间的一个或多个通信子链路。例如，通信链路可以包括UE与远程设备之间的使用不同载波和/或不同信号路径的两个或更多个子链路。
由于可变的路径损耗，UE应该定期的扫描不同的信号路径，以发现替代信号路径上改善的信号质量。可以基于一种或多种因素来确定信号质量，例如信号强度、信噪比、错误率等。为了避免干扰正在进行的通信会话，扫描信号路径以及监视改善的信号质量应当在通信的预定间隙(scheduled gap)(有时称为“传输间隙(transmission gap)”或“测量间隙”)期间进行。由于存在多个接收器头、多个频带和多种极化因而可能会存在大量要扫描的信号路径，发明人已经认识到，在通信会话的每个预定间隙期间，使用传统的接收器架构扫描所有信号路径以及检测每个路径上的信号质量将会非常困难或不可能。因此，发明人构想了一种接收器架构和方法，可以在通信的预定间隙期间同时为多个接收器头提供扫描和信号质量监视并且在间隙期间在大部分或所有信号路径之间快速切换。下面结合图1至图4描述这种接收器系统和方法的示例，尽管本发明不仅限于所示的系统和方法。
现在参考图1，图1中以框图描述了根据本发明的接收器架构的示例。图1中所示的一些或全部组件可以被实现为一个或多个半导体IC芯片上的IC组件。接收器系统100可以包括多个天线子阵列101、102、103、104，这些天线子阵列的输出连接到两个或更多个切换网络110、112。来自每个切换网络的输出可以连接到相应的接收器网络120、122，接收器网络120、122用于处理从天线子阵列接收的所选信号。每个切换网络被配置为将来自所选天线子阵列的输出连接到接收器网络的所选输入。接收器系统100还可以包括(在芯片上或芯片外)与切换网络和/或接收器网络通信的控制器150。控制器150可以在接收器系统100的操作期间，向切换网络110、120和接收器网络120、122提供控制信号。例如，当将来自天线子阵列的信号路由到接收器路径OUT1′、OUT2′、OUT3′、OUT4′进行信号处理时，控制器150可以提供信号以控制这些网络的组件。
天线子阵列101、102、103、104可以被实现为芯片上和/或印刷电路板上的集成电路组件。例如，每个子阵列可以包括一个或多个天线，每个天线可以被实现为导电环形天线、导电喇叭天线、导电偶极天线或形成在芯片或印刷电路板上的一个或多个导电形状。根据一些实施例，天线子阵列可以包括两个或更多个天线，每个天线被成形和/或定向为选择性地接收RF信号的特定极化(例如，水平、垂直、圆形等)。
图2描述了天线子阵列101的示例，该天线子阵列101包括被定向为选择性地接收垂直极化的RF信号的第一偶极天线101v和被定向为选择性地接收水平极化的RF信号的第二偶极天线101h。然而，天线子阵列不限于所说明和描述的实施例。可以附加地或替代地使用其他天线设计和定向来选择性地接收其他类型的极化。
切换网络110、112均可以具有N个输入端口115(在图1的示例中示出了四个)和K个输出端口117(在示例性示例中示出了两个)，其中N和K是大于1的正整数。根据一些实施例，切换网络110、112可以利用多个晶体管来实现。例如，可以将控制信号施加到一个或多个晶体管的栅极或基极，以经由一个或多个晶体管的载流端子(例如，源极和漏极或者发射极和基极)将切换网络的所选输入端口115与切换网络的所选输出端口117连接或断开连接。切换网络110、112中可以有M个开关，并且M个开关中的每个开关都可以配置为从控制器150接收控制信号，以配置和重新配置切换网络的输入端口115和输出端口117之间的连接，从而把信号从输入端口路由到输出端口和接收路径。在某些情况下，切换网络可以包括其他电路组件，例如二极管、电阻器、电容器、逻辑电路、放大器和缓冲器。
根据一些实施方式，可以在切换网络110、112中使用高速晶体管。在一些情况下，晶体管可以是高电子迁移率晶体管(high-electron-mobility transistor，HEMT)。根据一些实施例，晶体管可以使每个开关在不超过15纳秒的时间内从完全断开(fully off)状态转换到完全接通(fully on)状态。在一些实施方式中，晶体管可以使每个开关在不超过5纳秒的时间内从完全断开状态转变为完全接通状态。从完全断开状态到完全接通状态以及从完全接通到完全断开状态的转换，晶体管可以表现出基本相等的切换速度。利用高速晶体管，切换网络110、112可以在5纳秒至20纳秒之间的时间段内重新配置其在一个或多个输入端口与一个或多个输出端口之间的内部连接，尽管在一些实施例中也可以是更短或更长的重新配置时间。根据一些实施例，每个开关可以被实现为如在2019年12月24日发布的名称为“Communication System with Switchable Devices”的美国专利10,516,432中的图4A和图4B所描述的结构，该专利通过引用整体并入本文。
在图3的电路框图中描述了切换网络110、112的示例的更多细节。在一些实施例中，切换网络一次只能提供一个直通连接(through-connection)。例如，在一段时间内，输入端口(in1，in2，in3，in4)上只有一个信号可以直通连接到一个输出端口(out1，out2)。根据其他实施方式，切换网络110、112可以同时提供多个直通连接。例如，开关110-1可以处于“接通”或已连接状态，将输入端口in1上的信号连接到输出端口out1，而开关110-2、110-3、110-4、110-5、110-6和110-8处于“关断”或断开连接状态。来自输出端口out1的信号可以由路径上混频器和滤波器处理，并输出至接收器网络120的输出端口(OUT1′或OUT2′，取决于混频器212-1或212-2哪个被激活)。在开关110-1处于“接通”或连接状态的同时，开关110-7可以处于“接通”或连接状态，将输入端口in2上的信号连接至输出端口out2。来自输出端口out2的信号可以由路径上的混频器和滤波器处理，输出至接收器网络120的输出端口(OUT1′或OUT2′，取决于混频器222-1或222-2哪个被激活)。在这种情况下，所有接收器头和/或接收路径可以同时处于活动状态，例如，以便能够实现在初始小区搜索期间快速的头部和接收路径选择、以及实现相邻小区测量和链路故障恢复。在一些实施例中，时分复用(time-division multiplexing，TDM)可以用于在通信会话期间以交错的方式，将两个或多个输入端口和两个输出out1、out2交替地连接和断开。在这种情况下，一次只能有一个直通连接处于活动状态，并且接收器系统100快速循环不同的直通连接。
在本发明的实施例中，切换网络的任何输入端口可以连接到同一切换网络的任何输出端口。从图3的图示中可以显而易见地看出这种可重新配置性。例如，切换网络110的任何输入端口(in1，in2，in3，in4)可以连接到切换网络110的任何输出端口(out1，out2)。这种可重新配置性有利于快速扫描不同的信号路径以及在通信链路的预定间隙期间检测来自不同天线子阵列的信号质量。
本发明的切换网络的另一个好处是，它们可以容易地从三个输入端口扩展到四个或四个以上的输入端口(in1，in2，in3，…)，并且可以为附加的接收信号路径添加附加的输出端口。对于图3中所示的示例，可以通过添加与现有开关并联的两个开关，来添加附加的输入端口，其中为连接到输出端口的每组开关添加一个开关。可以通过添加与两组开关并联的一组附加开关来添加附加输出端口，这组附加开关以与现有开关组相同的方式连接到输入端口。根据一些实施例，切换网络110或112可以具有M个开关、连接到M个开关的N个输入端口并且N个输入端口被配置为连接到N个天线子阵列、连接到M个开关的K个输出端口。M可以大于N和K，并且M、N和K是大于1的整数。在某些情况下，M的值可以等于N×K。N个输入端口可以从天线子阵列接收RF信号，K个输出端口可以提供RF信号以在接收路径上进行处理。
根据一些实施方式，切换网络110的所有组件可以被制造在单个集成电路芯片上。在一些情况下，接收器网络120的放大器210、220也可以被制造在与开关相同的芯片上。在其他情况下，接收器网络120的放大器210、220以及混频器或合成器212-1、212-2、222-1、222-2也可以被制造在与开关相同的芯片上。在其他实施方式中，接收器网络120的放大器210和220、混频器或合成器212-1、212-2、222-1、222-2以及滤波器230-1、2301-2也可以被制造在与开关相同的芯片上。
尽管在图1的例示中示出了两个切换网络110、112，但是，接收器系统100可以具有两个以上的切换网络。例如，如果使用其他类型的极化(例如，除了垂直极化和水平极化之外还可以是右旋圆形极化和/或左旋圆形极化)，则可以使用两个以上的切换网络。作为另一个示例，如果使用附加的天线子阵列，则可以使用两个以上的切换网络。例如，如果使用四个附加的天线子阵列，则图1的接收系统可以被复制，使得两个接收系统并行运行。
如图1所示，切换网络110、112的输出可以连接到接收器网络120、122。在图3中描绘了示例性接收器网络120的细节。根据一些实施方式，接收器网络可以包括一个或多个放大器210、220，每个放大器都连接到切换网络110的输出。放大器210、220的输出可以连接到两个或更多个混频器或合成器212-1、222-2、212-2、222-1。根据一些实施例，混频器或合成器的输出可以提供至接收器网络120中的滤波器230-1、230-2。
放大器210、220可以是RF放大器，并且被配置为从切换网络110的K个输出接收信号。放大器可以具有两个输出，在每个输出上都提供相同的信号。在一些情况下，两个输出上的信号可以彼此间有相移(例如，相移90度)，但是具有基本上相同的调制和编码数据。在另一个实施例中，放大器可以具有单个输出，该单个输出提供至被信号分离器(signalsplitter)，以将信号分离成在两个输出端口上的两个副本或相移副本。
放大器(或信号分离器)的输出可提供至两个混频器或合成器。例如，第一放大器210的第一输出可以提供至第一混频器212-1，第一放大器210的第二输出可以提供至第二混频器212-2。第一混频器212-1可以连接到接收器网络120的第一输出OUT1′接收路径，第二混频器212-2可以连接到不同的第二输出OUT2′接收路径。
第一混频器212-1可以将第一信号与以第一频率f1操作的本地振荡器的RF信号混频。如果数据被编码在相同第一频率的载波上，则第一混频器212-1可以将信号降频到可由滤波器230-1进行操作的中频，并且可以将数据从该中频向下游的第一接收路径进行解码，该第一接收路径连接到第一输出端口OUT1′。
第二混频器212-2可以将第一信号与以第二频率f2操作的本地振荡器的RF信号混频。如果数据被编码在相同第二频率的载波上，则第二混频器212-2可以将信号降频到可由滤波器230-2进行操作的中频，并且可以将数据从该中频向下游的第二接收路径进行解码，第二接收路径连接到第二输出端口OUT2′。滤波器230-1、230-2可以包括噪声滤波器，并且可以用数字电路、模拟电路或其组合来实现。
根据一些实施例，第一接收器网络120可以仅接收相同类型的第一极化的信号(例如，根据图1的例示的垂直极化)。第二接收器网络122可以仅接收与第一极化不同类型的第二极化(例如，水平极化)的信号。在一些实施方式中，由第一切换网络和第一接收器网络接收的极化类型可以与由第二切换网络和第二接收器网络接收的极化类型正交。在一些实施例中，接收器网络120、122中的混频器或合成器可以分别根据从控制器150接收的控制信号单独地被激活(activated)和被停用(deactivated)。例如，本地振荡器可以由来自控制器150的控制信号来开启和关闭。替代地或附加地，接收路径中的开关可以被置于连接或断开状态，以将混频器切入或切出接收路径。
在一些实施方式中，可以在通信链路的预定间隙之前立即激活接收器网络120中的混频器或合成器。替代地或附加地，可以在重新配置切换网络110中的开关之前立即激活混频器或合成器，以将来自输入端口的信号施加到激活的混频器。在某些情况下，混频器在被切换网络切换到接收路径之前或在预定间隙之前的5微秒和50微秒之间被激活。
从图1和图3所示的接收器系统架构可以理解，可以同时监视来自两个接收器头的两个极化信号。例如，通过仅将开关110-1和110-5置于连接状态并且将所有其他开关置于断开状态，可以将来自两个天线子阵列101、104的垂直极化信号提供给第一接收器网络120的两个单独的输出接收路径OUT1′、OUT2′。另外，为了监视第一载波频率上的信号质量，可以激活混频器212-1和222-1，并且停用其他两个混频器。同时，可以以类似的方式，将相同的两个天线子阵列101、104的水平极化信号提供至第二接收器网络122的两个单独的输出接收路径OUT3′、OUT4′。为了从监视第一载波频率的信号质量切换到监视第二载波频率的信号质量，可以停用激活的混频器，并且可以激活其他混频器212-2、222-2。
在某些情况下，可以同时监视从两个以上的天线子阵列输出的信号。对于图3中所示的示例，来自两个不同天线子阵列(例如102、103)的垂直极化信号可以被提供给两个接收路径OUT1′和OUT2′，而来自另外两个不同天线子阵列(例如101、104)的水平极化信号可以被提供给另外两个接收路径OUT3′和OUT4′。通过简单地重新配置切换网络110、112中的开关，使得能够监视来自两个以上天线子阵列的输出。
在一些实施方式中，连接到接收器网络120、122的输出端口OUT1′、OUT2′、OUT3′、OUT4′的每个接收路径可以连接到用于特定极化和特定载波频率的任何天线子阵列。例如，从天线101v接收的垂直极化可以提供给第一接收器网络的任一接收路径OUT1′或OUT2′。根据图1和图3所示的示例架构，可以通过混频器或合成器212-1、212-2、222-1、222-2在两个载波频率中的任意一个载波频率处，将所提供的垂直极化与本地振荡器输出进行混频。
此外，可以在两个单独的接收路径上同时监视同一天线子阵列的两个载波频率上的信号质量。例如，通过将开关110-2置于连接状态，可以将从天线子阵列102接收的垂直极化信号提供给第一放大器210。可以将放大器210的第一输出提供给第一混频器212-1，以在第一频率f1处与来自本地振荡器的输出进行混频，然后将其提供给连接到第一输出端口OUT1′的接收路径上的滤波器230-1。放大器210的第二输出可以提供给第二混频器212-2，以在第二频率f2处与来自本地振荡器的输出进行混频，然后将其提供给连接到第二输出端口OUT2′的接收路径上的滤波器230-2。
通过包括第二放大器220以及切换网络中的第二组开关，每个接收路径可以不受限制地连接到每个天线子阵列。因此，本实施例的接收器架构可以同时监视两个天线子阵列的信号强度。本实施例的接收器架构还可以支持非连续载波聚合(non-contiguouscarrier aggregation，NCCA)和多输入多输出(multiple-input,multiple-output，MIMO)通信链路。
图4示出了可以用本实施例的接收器架构实现的无线接收通信信号的方法400相关的步骤的示例。根据一些实施例，具有根据本实施例的接收器架构的用户设备(UE)可以在UE与远程设备之间的通信会话期间，在一个或多个信号路径上发送和/或接收(步骤410)一个或多个信号。例如，可以用时分双工(time-division duplexing，TDD)来分隔发送和接收的信号。在如此的通信链路期间，在通信链路中存在多个预定间隙，在多个预定间隙期间，UE可以扫描多个信号路径并监视这些路径上的信号质量。在一些实施方式中，在预定间隙之前，接收器系统可以在间隙开始之前，激活(步骤420)一个或多个接收路径中的一个或多个所选组件，而同时通信链路仍处于活动状态。例如，接收器系统可以在间隙的开始时间之前即刻激活接收路径中的混频器和/或放大器。在间隙之前的正在进行的通信链路期间，该被激活的混频器和/或放大器不位于处于活动状态的接收路径中。激活混频器和/或放大器后，它们置于就绪状态(ready state)，以等待预定间隙的开始。一个或多个所选组件的激活可以发生于预定间隙开始之前的5微秒和50微秒之间。
方法400可以进一步包括：在通信链路中的预定间隙期间，监视(步骤430)接收系统的至少大多数接收器头的信号质量。在一些实施例中，可以在预定间隙期间监视接收系统的所有接收器头的信号质量(步骤430)。举例来说，可通过如上参照图3所描述的顺序地激活开关和混频器，以扫描来自不同天线子阵列101、102、103、104的信号，并且可以在每个信号路径上监视信号质量。监视信号质量可以包括以下一个或多个步骤：评估信号强度(例如，信号幅度)、评估信噪比以及评估信号错误率。
如果确定(步骤435)不存在具有改善的信号质量的其他信号路径，则接收器系统可以使用相同的信号路径继续进行收发(步骤440)。可替代地，如果确定(步骤435)存在一个或多个其他信号路径具有改善的信号质量，则接收器系统可以将接收改变至(步骤450)具有改善的信号质量的其他信号路径的一个或多个接收器头。如图4所示，方法400的步骤可以在整个通信会话期间以循环的方式重复。
当将接收改变至(步骤450)一个或多个其他信号路径上的一个或多个接收器头时，无线接收器系统可以激活切换网络，以在预定间隙之前即刻与当前处于活动状态并且用于通信会话的至少一个天线子阵列断开连接。该系统可以进一步激活切换网络，以在预定间隙之前即刻连接到处于非活动状态的至少一个其他天线子阵列。在一些情况下，接收器系统可以在激活切换网络以连接到至少一个其他天线子阵列之前，即刻接通(turn on)接收器网络中连接在用于该至少一个其他天线子阵列的一个或多个接收路径中的一个或多个混频器。在一些实施例中，在激活切换网络以连接到该至少一个其他天线子阵列之前的5微秒和50微秒之间之前执行该接通动作。
上面结合图4描述的无线通信的方法400包括可以至少部分地用逻辑电路、模拟电路和/或一个或多个处理器和代码实现的各种功能。例如，激活所选组件、扫描信号路径、监视信号质量、确定某些信号路径上是否存在更好的信号质量以及将接收改变至一个或多个更好的信号路径等这些步骤，可以至少部分地通过逻辑电路和/或一个或多个处理器和代码来实现。用于执行此类功能或部分功能的代码可以存储在非暂时性计算机可读介质上，以便可以将其加载到一个或多个处理器上(或用于配置电路)以适用于该一个或多个处理器(或电路)从而执行其功能或部分功能。这种电路可以包括或可以不包括至少一个现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、专用集成电路(applicationspecific integrated circuit，ASIC)和/或数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)。在一些实施例中，处理器可以是微处理器或微控制器。这种电路和/或一个或多个处理器可以是图1所示的控制器150的一部分。
在某些情况下，可以使用硬件或者硬件、固件和代码(软件)的组合来实现控制器150。当部分地使用代码来实现时，可以在合适的处理器(例如，微处理器)或处理器集合上执行合适的代码。可以以多种方式来实现一个或多个处理器，例如利用专用硬件或者利用可以使用代码进行编程以执行上述功能的通用硬件(例如，一个或多个微处理器)。
在这方面，应当理解，本文描述的实施例的至少一部分的一种实现方式可以包括用计算机代码(即，多个可执行指令)编码的至少一种计算机可读存储介质(例如，RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术或其他有形的存储介质)，当在一个或多个处理器上执行时，该计算机可读存储介质执行上述一个或多个实施例中的至少一些功能。另外，应当理解，被执行时可以执行任何上述功能的代码不限于在主机计算机上运行的应用程序。而是，术语“代码”和“软件”在本文中具有一般意义，以指可以用来对一个或多个处理器和/或逻辑电路进行编程以实现本文描述功能的任何类型的计算机代码(例如，应用软件、固件、微代码、机器语言或任何其他形式的计算机指令)。
本文描述的装置和技术的各个方面可以单独使用、组合使用或者以在先前描述的实施例中未具体讨论的各种布置中使用，因此，其应用不限于在先前描述中陈述的或者在附图中示出的组件的布置和细节。例如，一个实施例中描述的方面可以与其他实施例中描述的方面组合。
在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的序数术语来指示权利要求元素本身并不表示一个权利要求元素相对于另一个权利要求元素的任何优先权或优先顺序或者执行方法步骤的时间顺序，仅用作权利要求元素的标签，以区分具有相同名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素。
同样，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，不应被视为限制。使用的“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”及其变形意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及其他项目。

Claims (21)

1.一种无线信号的接收电路，其特征在于，所述接收电路包括切换网络，所述切换网络包括：
M个开关；
连接到所述M个开关的N个输入，并且所述N个输入被配置为连接到N个天线子阵列；以及
连接到所述M个开关的K个输出，并且所述K个输出被配置为连接到K个放大器，其中M大于N和K，并且M、N和K为大于1的整数，其中所述M个开关被配置为将来自所述N个输入中所选输入的信号路由到所述K个输出的所选输出。
2.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，M＝N×K。
3.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，进一步包括连接到所述K个输出的所述K个放大器。
4.根据权利要求3所述的接收电路，其特征在于，进一步包括与所述K个放大器中每一者相连接的两个或两个以上的混频器。
5.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，所述切换网络中的每个开关能够在不超过15纳秒内从完全断开状态切换到完全接通状态。
6.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，还包括接收器网络，所述接收器网络包括：
第一放大器，具有第一输入以从所述K个输出中的第一输出接收第一无线通信信号；
第一混频器，连接到所述第一放大器的第一输出；
第二混频器，连接到所述第一放大器的第二输出；
第二放大器，具有第二输入以从所述K个输出中的第二输出接收第二无线通信信号；
第三混频器，连接到所述第二放大器的第三输出；以及
第四混频器，连接到所述第二放大器的第四输出，其中所述第一混频器的输出和所述第三混频器的输出连接到第一节点，所述第二混频器的输出和所述第四混频器的输出连接到第二节点。
7.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，所述第一混频器和所述第四混频器被配置为以第一本地振荡器频率工作，并且所述第二混频器以及所述第三混频器被配置为以第二本地振荡器频率工作，所述第二本地振荡器频率与所述第一本地振荡器频率不同。
8.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，所述第一放大器和所述第二放大器接收的信号具有基本相同的第一极化。
9.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，进一步包括连接到所述第一节点的第一信号滤波器和连接到所述第二节点的第二信号滤波器。
10.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，N等于3。
11.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，其被制造在单个半导体芯片上。
12.根据权利要求6所述的接收电路，其特征在于，还包括：
第三放大器，具有第三输入以接收第三无线通信信号；
第五混频器，连接到所述第三放大器的第五输出；
第六混频器，连接到所述第三放大器的第六输出；
第四放大器，具有第四输入以接收第四无线通信信号；
第七混频器，连接到所述第四放大器的第七输出；以及
第八混频器，连接到所述第四放大器的第八输出，其中所述第五混频器的输出以及所述第七混频器的输出连接到第三节点，所述第六混频器的输出和所述第八混频器的输出连接到第四节点。
13.根据权利要求12所述的接收电路，其特征在于，所述第一放大器和所述第二放大器接收的信号具有基本相同的第一极化，所述第三放大器和所述第四放大器接收的信号具有基本相同的第二极化，所述第二极化与所述第一极化基本正交。
14.一种监视无线信号的方法，其特征在于，包括：
在无线通信链路中的预定间隙期间，通过具有四个接收路径的接收器系统同时评估来自第一天线子阵列和来自第二天线子阵列的两个信号的质量，其中所述第一天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化，所述第二天线子阵列接收的信号具有至少两个不同极化；以及
在所述预定间隙期间评估来自所述接收器系统中其他天线子阵列的其他信号的质量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，连接到所述接收器的天线子阵列的总数量为至少三个，并且在所述预定间隙期间评估来自所有天线子阵列的所有信号。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述质量包括信号强度。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述接收器系统包括：
切换网络，所述切换网络的第一输出耦接到第一放大器的第一输入，所述切换网络的第二输出耦接到第二放大器的第二输入，所述切换网络的N个输入用于从N个不同的天线子阵列接收信号，其中N是大于1的整数；
第一混频器，连接到所述第一放大器的第一输出；
第二混频器，连接到所述第一放大器的第二输出；
第三混频器，连接到所述第二放大器的第三输出；
第四混频器，连接到所述第二放大器的第四输出，其中所述第一混频器的输出和所述第三混频器的输出连接到第一节点，所述第二混频器的输出和所述第四混频器的输出连接到第二节点。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括在所述预定间隙开始之前的5微秒至50微秒之间接通所述第一混频器至所述第四混频器中的一个或多个混频器。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，评估其他信号的质量包括：
激活所述切换网络以与所述第一天线子阵列和所述第二天线子阵列中的至少一个断开连接；
激活所述切换网络以连接到所述其他天线子阵列中的至少一个其他天线子阵列；以及
在激活所述切换网络以连接到所述其他天线子阵列中的至少一个其他天线子阵列之前，即刻开启所述第一混频器至所述第四混频器中将要连接在用于所述至少一个其他天线子阵列的一个或多个接收路径中的一个或多个混频器。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在激活所述切换网络以连接到所述其他天线子阵列中的至少一个其他天线子阵列之前的5微秒与50微秒之间执行所述开启步骤。
21.一种接收器系统，其特征在于，所述接收器系统包括：
多个天线子阵列；以及
控制器，所述控制器被配置为执行权利要求14至20中任一项所述的方法。
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