CN115668783A - 使用切换设备添加虚拟接收天线 - Google Patents

Abstract

描述了与无线通信接收机有关的毫米波(mmWave)和次毫米波技术、装置和方法。各方面包括通信设备的装置，包括天线阵列和耦合到天线阵列的每个天线的切换电路系统。切换电路系统被配置为以基于每个相应天线上传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式，并向处理电路系统提供至少两种天线模式以进行解码。

Description

使用切换设备添加虚拟接收天线

本申请要求于2020年6月26日提交的美国专利申请序列No.16/913,240的优先权权益，其通过引用整体并入在此。

技术领域

本公开的一些方面涉及使用天线和天线结构进行无线信号通信的无线通信设备(例如，膝上型计算机、智能手机和其它移动设备)。特别地，一些方面涉及切换天线特性。本公开的一些方面涉及根据无线千兆联盟(WiGig)(例如，IEEE 802.11ad)协议或其它802.x协议操作的设备。

背景技术

随着无线通信数量和类型增加，设备供应商被要求向设备增加附加天线，以便维持用户的吞吐量和鲁棒性预期。然而，增加天线数量会增加设备成本。因此，普遍需要增加特定天线的使用次数，以避免向设备添加附加天线。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相似标记可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同的字母后缀的相似标记可代表相似组件的不同实例。附图以举例的方式，而不是以限制的方式，概括地示出本文件所讨论的各个方面。

图1示出根据一些方面的示例性用户设备。

图1A示出根据一些方面可与图1的设备结合使用的毫米波系统。

图2示出根据一些方面的示例性基站无线电头。

图3A示出根据一些方面的示例性毫米波通信电路系统。

图3B示出根据一些方面的图3A中所示的示例性发射电路系统的方面。

图3C示出根据一些方面的图3A中所示的示例性发射电路系统的方面。

图3D示出根据一些方面的图3A中所示的示例性射频电路系统的方面。

图3E示出根据一些方面的图3A中的示例性接收电路系统的方面。

图4示出根据一些方面的图3A中的示例性可用RF电路系统。

图5A示出根据一些方面的示例性无线电前端模块(RFEM)的方面。

图5B示出根据一些方面的示例性无线电前端模块的替代方面。

图6示出根据一些方面的可用于图1或图2的示例性多协议基带处理器。

图7示出根据一些方面的示例性混合信号基带子系统。

图8A示出根据一些方面的示例性数字基带子系统。

图8B示出根据一些方面的示例性基带处理子系统的替代方面。

图9示出根据一些方面的示例性数字信号处理器子系统。

图10A示出根据一些方面的加速器子系统的示例。

图10B示出根据一些方面的替代示例性加速器子系统。

图11示出根据一些方面使用一个物理天线接收两个或更多个天线模式的示例性架构。

图12示出根据一些方面接收路径中信号的功率谱密度(PSD)。

图13示出根据一些方面的通信设备的框图，诸如膝上型计算机、无线站(STA)、移动站(MS)或用户设备(UE)。

具体实施方式

图1示出根据一些方面的示例性用户设备。用户设备100在一些方面可以是移动设备，并且包括应用处理器105、基带处理器110(也称为基带子系统)、无线电前端模块(RFEM)115、存储器120、连接子系统125、近场通信(NFC)控制器130、音频驱动器135、摄像头驱动器140、触摸屏145、显示驱动器150、传感器155、可移动存储器160、电源管理集成电路(PMIC)165和智能电池170。

在一些方面，应用处理器105可包括，例如，一个或多个中央处理单元(CPU)核和一个或多个缓存存储器、低退出电压调节器(LDO)、中断控制器、串行接口(诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口子系统)、实时时钟(RTC)、定时器计数器(包括间隔和看门狗定时器)、通用IO、记忆卡控制器(诸如SD/MMC等)、USB接口、MIPI接口、和/或联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。

在一些方面，基带处理器110可以实现例如作为包括一个或多个集成电路的焊接基板，焊接到主电路板的单个封装集成电路，和/或包括两个或更多个集成电路的多芯片模块。

毫米波技术的应用可以包括，例如，WiGig和未来的5G，但毫米波技术可以适用于各种电信系统。毫米波技术对近程电信系统特别具有吸引力。WiGig设备在未授权的60GHz频段中操作，而5G毫米波预计最初在授权的28GHz和39GHz频段中操作。在毫米波系统中的示例基带子系统110和RFEM 115的框图在图1A中示出。

图1A示出根据本公开的一些方面的毫米波系统100A，该毫米波系统100A可与图1中的设备100结合使用。系统100A包括两个组件：基带子系统110和一个或多个无线电前端模块(RFEM)115。RFEM 115可以通过单根同轴电缆190连接到基带子系统110，该单根同轴电缆提供调制中频(IF)信号、DC电源、时钟信号和控制信号。

基带子系统110没有完整地示出，但是图1A示出模拟前端的实现方式。这包括：发射机(TX)部分191A，其具有到中频(IF)(目前实现方式中约10GHz)的上转换器173；接收机(RX)部分191B，具有从IF到基带的下转换175；控制和多路复用电路系统177，包括用于多路复用/解复用发射和接收单根电缆190上的信号的组合器。此外，电源三通电路系统192(包括分立元件)包括在基带电路板上，为RFEM 115提供DC电源。在一些方面，TX部分和RX部分的组合可被称为收发机，一个或多个在此所述类型的天线或天线阵列可耦合到该收发机。

RFEM 115可以是小型电路板，包括多个印刷天线和一个或多个RF设备，该RF设备包含多个射频链，包括到毫米波频率的上转换/下转换174，功率组合器/划分器176，可编程相移178和功率放大器(PA)180，低噪声放大器(LNA)182，以及控制和电源管理电路系统184A和184B。该布置可以不同于Wi-Fi或蜂窝实现方式，后者通常将所有RF和基带功能集成到单个单元中并且仅经由同轴电缆对天线进行远程连接。

在毫米波频率下，这种架构差异可能由同轴电缆中非常大的功率损耗所驱动。这些功率损耗可能降低天线处的发射功率，并且降低接收灵敏度。为了避免该问题，在一些方面，可以将PA 180和LNA 182移动到具有集成天线的RFEM 115。此外，RFEM 115可以包括上转换/下转换174，使得同轴电缆190上的IF信号可以处于较低的频率。下面本文将讨论毫米波5G装置、技术和特征的附加系统背景。

图2示出根据一些方面的示例性基站或基础设施设备无线电头。基站无线电头200可以包括一个或多个应用处理器205、基带处理器210、一个或多个无线电前端模块215、存储器220、电源管理集成电路系统(PMIC)225、电源三通电路系统230、网络控制器235、网络接口连接器240、卫星导航接收机(例如，GPS接收机)245和用户界面250。

在一些方面，应用处理器205可包括一个或多个CPU核和一个或多个缓存存储器、低退出电压调节器(LDO)、中断控制器、串行接口(诸如SPI、I2C或通用可编程串行接口)、实时时钟(RTC)、定时器计数器(包括间隔和看门狗定时器)、通用IO、存储器卡控制器(诸如SD/MMC等)、USB接口、MIPI接口和联合测试访问组(JTAG)测试访问端口。

在一些方面，基带处理器210可被实现例如作为包括一个或多个集成电路的下焊基板，焊接到主电路板的单个封装集成电路，或包括两个或更多个集成电路的多芯片子系统。

在一些方面，存储器220可包括一种或多种易失性存储器，包括动态随机存取存储器(DRAM)和/或同步随机存取存储器(SDRAM)以及非易失性存储器(NVM)，包括高速电可擦存储器(通常指闪存)、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM)和/或三维交叉点存储器。存储器220可实现为一个或多个下焊封装集成电路、插槽存储器模块和插入式存储器卡。

在一些方面，电源管理集成电路系统225可包括一个或多个稳压器、浪涌保护器、电源报警检测电路系统和一个或多个备用电源，诸如电池或电容器。电源报警检测电路系统可以检测一种或多种断电(电压不足)和浪涌(过电压)情况。

在一些方面，电源三通电路系统230可提供从网线引出的电力。电源三通电路系统230可以使用单根电缆向基站无线电头200提供电源和数据连接。

在一些方面，网络控制器235可以使用标准网络接口协议(诸如以太网)提供与网络的连接。网络连接可以使用物理连接提供，该物理连接是电气(通常称为铜互连)、光学或无线连接之一。

在一些方面，卫星导航接收机245可包括接收和解码由一个或多个导航卫星星座(诸如全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略和/或北斗)发送的信号的电路系统。接收机245可以向应用处理器205提供数据，该数据可以包括一个或多个位置数据或时间数据。时间数据可被应用处理器205用于与其它无线电基站或基础设施设备同步操作。

在一些方面，用户界面250可包括一个或多个按钮。按钮可包括复位按钮。用户界面250还可包括一个或多个指示器，诸如LED和显示屏。

图3A示出根据一些方面的示例性毫米波通信电路系统；图3B和3C示出根据一些方面在图3A中所示的发射电路系统的方面；图3D示出根据一些方面在图3A中所示的射频电路系统的方面；图3E示出根据一些方面的图3A中的接收电路系统的方面。图3A中所示的毫米波通信电路系统300可以可替代地根据功能进行分组。图3A中所示的组件在这里是为了说明目的而提供的，并且可包括图3A中未示出的其它组件。

毫米波通信电路系统300可包括协议处理电路系统305(或处理器)或其它处理部件。协议处理电路系统305可以实现一种或多种介质访问控制(MAC)、无线电链路控制(RLC)、分组数据收敛协议(PDCP)、无线电资源控制(RRC)和非访问层(NAS)功能等。协议处理电路系统305可包括一个或多个处理核来执行指令和一个或多个存储器结构来存储程序和数据信息。

毫米波通信电路系统300可进一步包括数字基带电路系统310。数字基带电路系统310可以实现物理层(PHY)功能，包括一个或多个混合自动重复请求(HARQ)功能、置乱和/或解乱、编码和/或解码、层映射和/或解映射、调制符号映射、接收符号和/或位度量确定、多天线端口预编码和/或解码，其可包括一个或多个空时、空频或空间编码、参考信号生成和/或检测、前导序列生成和/或解码、同步序列生成和/或检测、控制信道信号盲解码等相关功能。

毫米波通信电路系统300可进一步包括发射电路系统315、接收电路系统320和/或天线阵列电路系统330。毫米波通信电路系统300可进一步包括RF电路系统325。在一些方面，射频电路系统325可包括用于传输和/或接收的一个或多个并行RF链。RF链中的每个RF链可连接到天线阵列电路系统330的一个或多个天线。

在一些方面，协议处理电路系统305可包括控制电路系统的一个或多个实例。控制电路系统可为数字基带电路系统310、发射电路系统315、接收电路系统320和/或RF电路系统325中的一个或多个提供控制功能。

图3B和3C示出根据一些方面的图3A中所示的发射电路系统的方面。图3B中所示的发射电路系统315可包括一个或多个数字到模拟转换器(DAC)340、模拟基带电路系统345、上转换电路系统350和/或滤波和放大电路系统355。DAC 340可将数字信号转换为模拟信号。模拟基带电路系统345可执行如下所示的多种功能。上转换电路系统350可将模拟基带电路系统345中的基带信号上转换为RF频率(例如毫米波频率)。滤波和放大电路系统355可对模拟信号进行滤波和放大。控制信号可以在协议处理电路系统305和DAC 340、模拟基带电路系统345、上转换电路系统350和/或滤波和放大电路系统355中的一个或多个之间提供。

图3C中所示的发射电路系统315可包括数字发射电路系统365和RF电路系统370。在一些方面，可将来自滤波和放大电路系统355的信号提供给数字发射电路系统365。如上所述，控制信号可在协议处理电路系统305和数字发射电路系统365和射频电路系统370中的一个或多个之间提供。

图3D示出根据一些方面的图3A中所示的射频电路系统的方面。射频电路系统325可包括无线电链电路系统372的一个或多个实例，在一些方面其可包括一个或多个滤波器、功率放大器、低噪声放大器、可编程移相器和电源。

射频电路系统325在一些方面也可包括功率组合和划分电路系统374。在一些方面，功率组合和划分电路系统374可以双向操作，使得相同的物理电路系统可被配置为在设备发射时作为功率划分器操作，并且在设备接收时作为功率组合器操作。在一些方面，功率组合和划分电路系统374可包括一个或多个完全或部分分离的电路系统，以在设备发射时执行功率划分，并在设备接收时执行功率组合。在一些方面，功率组合和划分电路系统374可包括无源电路系统，其包括以树的形式布置的一个或多个双向功率划分/组合器。在一些方面，功率组合和划分电路系统374可包括有源电路系统，包括放大器电路。

在一些方面，射频电路系统325可连接到图3A中的发射电路系统315和接收电路系统320。射频电路系统325可经由一个或多个无线电链路接口376和/或组合的无线电链路接口378连接到发射电路系统315和接收电路系统320。在一些方面，一个或多个无线电链路接口376可向一个或多个接收或发射信号提供一个或多个接口，每个接口与单个天线结构相关联。在一些方面，组合的无线电链路接口378可向一个或多个接收或发射信号提供单一接口，每个接口与一组天线结构相关联。

图3E示出根据一些方面的图3A中的接收电路系统的方面。接收电路系统320可包括一个或多个并行接收电路系统382和/或一个或多个组合接收电路系统384。在一些方面，一个或多个并行接收电路系统382和一个或多个组合接收电路系统384可包括一个或多个中频(IF)下转换电路系统386、IF处理电路系统388、基带下转换电路系统390、基带处理电路系统392和模拟到数字转换器(ADC)电路系统394。如本文使用的，术语“中频”是指载波频率(或频率信号)在传输、接收和/或信号处理的中间步骤中移位到的频率。IF下转换电路系统386可将接收到的RF信号转换为IF。IF处理电路系统388可对IF信号进行处理，例如经由滤波和放大。基带下转换电路系统390可将IF处理电路系统388的信号转换到基带。基带处理电路系统392可对基带信号进行处理，例如经由滤波和放大。ADC电路系统394可将处理的模拟基带信号转换为数字信号。

图4示出根据一些方面的图3A的示例RF电路系统。在一方面，图3A(图4中使用附图标记425所示)中的RF电路系统325可包括IF接口电路系统405、滤波电路系统410、上转换和下转换电路系统415、合成器电路系统420、滤波和放大电路系统424、功率组合和划分电路系统430和无线电链电路系统435中的一个或多个。

图5A和图5B示出根据一些方面的可用于图1和图2中所示的电路系统的无线电前端模块的方面。图5A示根据一些方面的无线电前端模块(RFEM)的方面。RFEM 500包含毫米波RFEM 505和一个或多个超过6千兆赫的射频集成电路(RFIC)515和/或一个或多个低于6千兆赫的RFIC 522。在该方面，一个或多个低于6千兆赫的RFIC 515和/或一个或多个低于6千兆赫的RFIC 522可以与毫米波RFEM 505物理分离。RFIC 515和522可包括到一个或多个天线520的连接。RFEM505可包括多个天线510。

图5B示出根据一些方面的无线电前端模块的替代方面。在该方面，毫米波和低于6千兆赫的无线电功能两者可以在同一物理无线电前端模块(RFEM)530中实现。RFEM 530可以包含毫米波天线535和低于6千兆赫的天线540二者。

图6示出根据一些方面的可用于图1或图2中所示的系统和电路系统中的多协议基带处理器600。在一方面，基带处理器可以包含一个或多个数字基带子系统640A、640B、640C、640D，在本文也统称为数字基带子系统640。

在一方面，一个或多个数字基带子系统640A、640B、640C、640D可以经由互连子系统665耦合到CPU子系统670、音频子系统675和接口子系统680中的一个或多个。在一方面，一个或多个数字基带子系统640可以经由互连子系统645耦合到每个数字基带接口660A、660B和混合信号基带子系统635A、635B中的一个或多个。

在一方面，互连子系统665和645可以各自包括每个总线点对点连接和片上网络(NOC)结构中的一个或多个。在一方面，音频子系统675可包括如下中的一个或多个：数字信号处理电路系统、缓冲存储器、程序存储器、语音处理加速电路系统、数据转换器电路系统(诸如模拟到数字和数字到模拟转换器电路系统)以及包括一个或多个放大器和滤波器的模拟电路系统。

图7示出根据一些方面的混合信号基带子系统700的示例。在一方面，混合信号基带子系统700可以包括IF接口705、模拟IF子系统710、下转换器和上转换器子系统720、模拟基带子系统730、数据转换器子系统735、合成器725和控制子系统740中的一个或多个。

图8A示出根据一些方面的数字基带处理子系统801。图8B示出根据一些方面的数字基带处理子系统802的替代方面。

在图8A的方面，数字基带处理子系统801可包括数字信号处理器(DSP)子系统805A、805B、…805N、互连子系统835、引导加载子系统810、共享存储器子系统815、数字I/O子系统820以及数字基带接口子系统825中的一个或多个。

在图8B的方面，数字基带处理子系统802可以包括加速器子系统845A、845B、…845N、缓冲存储器850A、850B、…850N、互连子系统835、共享存储器子系统815、数字I/O子系统820、控制器子系统840以及数字基带接口子系统825。

在一方面，引导加载子系统810可以包括数字逻辑电路系统，该数字逻辑电路系统被配置为执行与一个或多个DSP子系统805中的每一个DSP子系统805相关联的程序存储器和运行状态的配置。一个或多个DSP子系统805中的每一个的程序存储器的配置可以包括从数字基带处理子系统801和802外部的存储装置加载可执行程序代码。与一个或多个DSP子系统805中的每一个相关联的运行状态的配置可包括以下一个或多个步骤：将并入一个或多个DSP子系统805中的每一个的至少一个DSP核心的状态设定为不运行状态，并且将并入一个或多个DSP子系统805中的每一个的至少一个DSP核心的状态设定为从预定义的存储器位置开始执行程序代码的状态。

在一方面，共享存储器子系统815可包括一个或多个只读存储器(ROM)、静态随机访问存储器(SRAM)、嵌入式动态随机访问存储器(eDRAM)和/或非易失性随机访问存储器(NVRAM)。

在一方面，数字I/O子系统820可包括一个或多个串行接口，诸如集成电路(I²C)、串行外围接口(SPI)或其它1、2线或3线串行接口、并行接口，诸如通用输入输出(GPIO)、寄存器访问接口和直接存储器访问(DMA)。在一方面，在数字I/O子系统820中实现的寄存器访问接口可以允许数字基带处理子系统801外部的微处理器核心读取和/或写入控制和数据寄存器和存储器中的一个或多个。在一方面，在数字I/O子系统820中实现的DMA逻辑电路系统可以允许在存储器位置之间(包括数字基带处理子系统801的内部和外部的存储器位置)传输连续的数据块。

在一方面，数字基带接口子系统825可提供在基带处理子系统与数字基带处理子系统801外部的混合信号基带或射频电路系统之间传输数字基带样本。在一方面，由数字基带接口子系统825传输的数字基带样本可包括同相和正交(I/Q)样本。

在一方面，控制器子系统840可以包括每一个控制和状态寄存器以及控制状态机中的一个或多个。在一方面，控制和状态寄存器可以经由寄存器接口访问，并且可以提供以下一个或多个：启动和停止控制状态机的操作，将控制状态机重置为默认状态，配置可选的处理特性，和/或配置中断的生成和报告操作状态。在一方面，一个或多个控制状态机中的每一个可以控制一个或多个加速器子系统845中的每一个的操作顺序。在同一个基带子系统中可能存在图8A和图8B的实现方式示例。

图9示出根据一些方面的数字信号处理器(DSP)子系统900。

在一方面，DSP子系统900可包括每一个DSP核心子系统905、本地存储器910、直接存储器访问(DMA)子系统915、加速器子系统920A、920B…920N、外部接口子系统925、电源管理电路系统930、互连子系统935中的一个或多个。

在一方面，本地存储器910可包括每一个只读存储器、静态随机存取存储器或嵌入式动态随机存取存储器中的一个或多个。

在一方面，DMA子系统915可以提供寄存器和控制状态机电路系统，其适于在存储器位置之间(包括DSP子系统900内部和外部的存储器位置)传输数据块。

在一方面，外部接口子系统925可提供DSP子系统900外部的微处理器系统访问可在DSP子系统900中实现的存储器、控制寄存器和状态寄存器中的一个或多个。在一方面，外部接口子系统925可提供在DMA子系统915和DSP核心子系统905中的一个或多个控制下，本地存储器910和DSP子系统900外部的存储装置之间的数据传输。

图10A示出根据一些方面的加速器子系统1000的示例。图10B示出根据一些方面的加速器子系统1000的示例。

在一方面，加速器子系统1000可包括每个控制状态机1005、控制寄存器1010、存储器接口1020、便笺存储器1025、计算引擎1030A…1030N和数据流接口1035A、1035B中的一个或多个。

在一方面，控制寄存器1010可以配置和控制加速器子系统1000的操作，该子系统可包括如下中的一个或多个：借助于启用寄存器位来启用或禁用操作，通过写入停止寄存器位来停止进程内操作，提供参数来配置计算操作，提供存储器地址信息来识别一个或多个控制和数据结构的位置，配置中断的生成，或其它控制功能。

在一方面，控制状态机1005可以控制加速器子系统1000的操作顺序。

接收天线的快速切换

价格约束和其它制造商约束可能限制用户设备中可包括的物理天线的数量。然而，设备应该能够从多个方向接收信号，以便向消费者提供具备鲁棒性的解决方案。可用的解决方案可以切换天线的方向模式，提供方向多样性；然而，此类切换可能是缓慢的，并基于长期的信道条件。此类解决方案也增加了开销，因为必须不断地进行测量，以从可用的方向中选择最优的方向。换句话说，虽然天线可以从不同的方向进行接收，但天线不能同时从所有这些方向进行接收。

相比之下，根据一些方面的系统可以增加天线的有效数量，提高对平台噪声的鲁棒性和性能。根据一些方面的系统通过在接收机处处理的每个样本内快速切换天线方向，允许天线在相同时间有效地在不同方向操作，从而有效地增加了天线的数量。

图11示出根据一些方面使用一个物理天线接收两个或更多个天线模式的示例架构1100。该架构根据一些方面包括切换设备1102。切换设备1102耦合到无线天线，使得改变切换设备1102的状态改变天线模式，从而允许从一个物理天线接收多个接收模式。天线模式的不同程度允许分集。虽然示出了一个切换设备1102，但应理解可以包括多于一个的切换设备，使得每个切换设备可以在多个状态之间对一个物理天线进行切换。

切换设备的1102的状态数确定可以针对每个物理天线创建的虚拟天线的数量。例如，切换设备1102可以包括到天线的接口并包括切换电路系统。切换电路系统可以包括简单的二极管或单刀双掷(SPDT)开关，其通过二极管/SPDT的两种状态之间的简单切换，可以用于每个实际物理链的两个虚拟链。切换速度可以根据接收信号的带宽而变化。切换设备1102支持的切换率可以通过以下方法确定：例如，将ADC 1106用单个物理天线接收所需信号所需的采样率乘以每个对应物理天线所需的虚拟天线数量(例如，可能的天线模式或方向的数量)。例如，为了在n个方向中接收(例如，使用n个天线模式1104-1–1104-n)，切换率应该是使用物理天线接收所需信号所需的采样率的n倍。在该方面，当切换设备1102切换到特定模式时，切换设备1102应具有与切换设备1102切换到该模式时的先前时间相同的频率响应或足够相同的频率响应。频率响应应该匹配的程度将取决于架构1100中其它元素的设计，以及信道条件，诸如例如相干性。切换设备1102可向其它电路系统(例如前端(FE)电路系统1104)提供天线模式。

在一些方面，控制信号1108控制切换设备1102的状态。由于切换设备1102的切换率与ADC 1106的采样率相似，因此相同的时钟源1110可用于ADC采样率和切换设备1102的切换。在一些方面，控制信号1108可以通过连接无线解决方案到天线的同一屏蔽电缆传送到切换设备1102。例如，控制信号1108可以与信号接收线分离，结合在信号发射线中，或与接收线或发射线分离。在包括多于一个的切换设备1102的方面，可以针对每个切换设备1102提供一个控制信号1108。

控制信号1108也可用于以与两个或更多个天线模式切换相同的速率在接收路径之间切换。示例路径可以包括混频器1112、基带滤波器1114、ADC 1106等组件。可以使用其它接收路径组件，包括数字前端(DFE)1122、数字信号处理电路系统1124等。接收路径组件可以与上面(例如图1中)所示的相似。可以针对多个模式中的每个模式指定基带滤波和ADC，使得每个模式可以单独处理。硅切换设备(例如多路复用器1116)可以以最大的分离将每个接收的模式放入专用基带滤波器1114中。多路复用器1116可以使用同步电路系统(例如调谐器1118)与切换设备1102同步。调谐器1118可以通过分析不同接收模式在时域或频域的相关性并选择切换设备1102的配置来执行此类同步，从而优化相关性。在多路复用器1116内的数字信号处理电路系统中的链选择器块可以周期性地以循环方式将ADC样本分配到针对每个虚拟天线处理样本的接收链中的每个接收链。使用数字信号处理电路系统1124可对来自所有虚拟天线的样本进行联合数字信号处理。

BB滤波器1114可以过滤RF链输出处生成的下转换信号，考虑到实际信号的频域副本。在频域中这些副本在切换率的整数倍附近，其等于ADC采样率。

ADC 1114在一些方面应该能够捕获具有与上述采样率相对应的带宽的信号，换句话说，采样率等于切换设备1102的切换率除以每个物理天线的虚拟天线的数量。

链选择器可包括在数字信号处理电路系统1116中。多路复用器电路系统1118以循环方式周期性地将ADC样本分配到针对每个虚拟天线处理样本的接收链中的每一个。

切换设备1102可以耦合在前端1104(类似于，例如，RFEM 115(图1)和天线之间，以有效地在不同的模式方向1106和1108之间切换天线。切换设备的添加应采用该设备的不同状态应导致与切换设备1102相关联的天线的不同模式方向1106、1108的方式。

在ADC 1118输出处，样本可以基于它们相应的天线模式分离，并且然后ADC样本就可以像来自不同天线一样进行处理。切换的频率响应应该基本上是可重复的，使得例如在每次选择天线模式时，给定天线模式的频率响应基本上是相同的。频率响应的可接受范围将基于信道条件、系统的数字设计和其它因素而变化。

除了上面描述的空间切换，该方面还可以执行频率切换。频率切换将通常以比空间切换更慢的速率发生。例如，可以执行频率切换，以适应Wi-Fi信号的接收。

其它的滤波(诸如带通滤波器等)可以添加到架构1100。例如，切换设备1102可在频域内生成以脉冲串形式出现的杂散信号。因此可以应用带通滤波器。噪声也可以通过使用切换设备1102的专用电缆/电线来减少或消除。此类滤波还可以去除其它的杂散信号、热噪声等。此类滤波器可以添加在低噪声放大器(LNA)级1120后、混频器1112后，或在硅之中的其它位置。

图12示出根据一些方面的接收路径中信号的功率谱密度(PSD)。信号1202是第一天线模式的PSD，例如当开关1102处于第一状态时可接收的天线模式。信号1204是第二天线模式的PSD，例如，当开关1102处于第二状态时可接收的天线模式。信号1206是开关1102的输出的PSD。

其它装置

图13示出根据一些方面并执行本文公开的一种或多种技术的通信设备的框图，该通信设备诸如演进节点B(eNB)、下一代节点B(gNB)、接入点(AP)、无线站(STA)、移动站(MS)或用户设备(UE)。在替代方面，通信设备1300可以作为独立的设备操作，或可以连接(例如联网)到其它通信设备。

电路系统(例如，处理电路系统)是在设备1300的有形实体中实现的电路集合，其包括硬件(例如，简单电路、门、逻辑等)。电路系统成员关系可随时间推移而变化。电路系统包括可以单独或组合在一起在操作时执行指定操作的成员。在示例中，电路系统的硬件可以不变地被设计为执行特定的操作(例如，硬连线)。在示例中，电路系统的硬件可包括可变连接的物理组件(例如，执行单元、晶体管、简单电路等)，包括机器可读的物理修改介质(例如，磁、电、不变的聚集粒子的可移动放置等)，以编码特定操作的指令。

在连接物理组件时，硬件构成的基本电学特性例如从绝缘体改变为导体，反之亦然。该指令使嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机构)能够经由可变连接在硬件中创建电路系统成员，以在操作时执行特定操作的部分。因此，在示例中，机器可读介质元件是电路系统的一部分，或在设备操作时通信地耦合到电路系统的其它组件。例如，任何物理组件可用于多于一个电路系统的多于一个的成员。例如，在操作下，执行单元可以在一个时间点用于第一电路系统的第一电路，并由第一电路系统中的第二电路重用，或在不同的时间由第二电路系统中的第三电路重用。下面是与设备3200有关的这些组件的附加示例。

在一些方面，设备1300可以作为独立设备操作，或可以连接(例如联网)到其它设备。在联网部署中，通信设备1300可以在服务器-客户端网络环境中以服务器通信设备、客户端通信设备或两者的身份操作。在示例中，通信设备1300可以在点对点(P2P)(或其它分布式)网络环境中充当对等通信设备。通信设备1300可以是UE、eNB、PC、平板PC、STB、PDA、移动电话、智能手机、网络设备、网络路由器、交换机或桥接器，或能够执行指定该通信设备将采取的动作的指令(顺序或以其它方式)的任何通信设备。此外，虽然仅示出单个通信设备，但术语“通信设备”也应包括单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的任何一种或多种方法的通信设备的任何集合(诸如云计算、软件即服务(SaaS)和其它计算机集群配置)。

如本文所述的示例可包括逻辑或多个组件、模块或机制，或可以在逻辑或多个组件、模块或机制上操作。模块是能够执行指定操作的有形实体(例如硬件)，并且可以以某种方式配置或布置。在示例中，电路可以作为一个模块以指定的方式布置(例如，内部或相对于外部实体，诸如其它电路)。在示例中，一个或多个计算机系统(例如独立的、客户端或服务器计算机系统)的全部或部分或一个或多个硬件处理器可以由固件或软件(例如指令、应用程序部分或应用程序)配置为执行指定操作的模块。例如，软件可以驻留在通信设备可读的介质上。在示例中，当该软件由模块的底层硬件执行时，导致硬件执行指定的操作。

因此，术语“模块”被理解为包含有形实体，该实体是物理构造的、专门配置的(例如，硬连接)或临时(例如，暂时)配置(例如，编程)为以指定的方式操作或执行本文所述任何操作的部分或全部的实体。考虑到模块被临时配置的示例，模块中的每个模块不需要在任何时刻实例化。例如，在模块包括使用软件配置的通用硬件处理器的情况下，通用硬件处理器可在不同时间配置为相应的不同模块。软件可以相应地配置硬件处理器，例如在一个时间实例处构成特定模块，并在不同的时间实例处构成不同的模块。

通信设备(例如，UE)1300可以包括硬件处理器1302(例如，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、硬件处理器核心或其任何组合)、主存储器1304、静态存储器1306和大容量存储器1307(例如，硬盘驱动器、磁带机、闪存或其它块或存储设备)，其中的一些或全部可以经由互连(例如，总线)1308彼此通信。

通信设备1300可进一步包括显示设备1310、字母数字输入设备1312(例如，键盘)和用户界面(UI)导航设备1314(例如，鼠标)。在示例中，显示设备1310、输入设备1312和UI导航设备1314可以是触屏显示器。通信设备1300可另外包括信号生成设备1318(例如扬声器)、网络接口设备1320和一个或多个传感器1321，诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计或另一种传感器。通信设备1300可包括输出控制器1328，诸如串行(例如通用串行总线(USB))、并行或其它有线或无线(如红外(IR)、近场通信(NFC)等)连接，用于控制一个或多个外围设备(例如打印机、读卡器等)或与之通信。

存储设备1307可包括通信设备可读介质1322，在该通信设备可读介质上存储一组或多组数据结构或指令1324(例如，软件)，该数据结构或指令体现本文所述的任何一种或多种技术或功能或被其利用。在一些方面，处理器1302、主存储器1304、静态存储器1306和/或大容量存储器1307的寄存器可以是，或包括(完全或至少部分地)设备可读介质1322，在该设备可读介质上存储一组或多组数据结构或指令1324，体现本文所述的任何一种或多种技术或功能或被其利用。在示例中，硬件处理器1302、主存储器1304、静态存储器1304或大容量存储器1316的一个或任何组合可以构成设备可读介质1322。

如本文所述，术语“设备可读介质”可与“计算机可读介质”或“机器可读介质”互换。虽然通信设备可读介质1322被示出为单个介质，但术语“通信设备可读介质”可包括被配置为存储一个或多个指令1324的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关的缓存和服务器)。术语“通信设备可读介质”包括术语“机器可读介质”或“计算机可读介质”，并可包括能够存储、编码或承载由通信设备1300执行的指令(例如，指令1324)并使通信设备1300执行本公开的任何一种或多种技术或能够存储、编码或承载由此类指令使用或与之相关联的数据结构的任何介质。非限制通信设备可读介质示例可以包括固态存储器和光磁介质。通信设备可读介质的具体示例可包括非易失性存储器，诸如半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM))和闪存设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；随机存取存储器(RAM)；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。在一些示例中，通信设备可读介质可包括非暂态通信设备可读介质。在一些示例中，通信设备可读介质可包括非暂态传播信号的通信设备可读介质。

指令1324可进一步经由通信网络1326使用传输介质通过网络接口设备1320利用若干传输协议中的任何一种进行发送或接收。在示例中，网络接口设备1320可以包括一个或多个物理插孔(例如，以太网、同轴或电话插孔)或一个或多个天线，以连接到通信网络1326。在示例中，网络接口设备1320可以包括多个天线，以使用单输入多输出(SIMO)、MIMO或多输入单输出(MISO)技术中的至少一种进行无线通信。在一些示例中，网络接口设备1320可以使用多用户MIMO技术进行无线通信。

术语“传输介质”应包括能够存储、编码或承载由通信设备1300执行的指令的任何无形介质，并包括数字或模拟通信信号或促进此类软件通信的另一种无形介质。在这方面，本公开的上下文中的传输介质是设备可读介质。

上述技术的实现方式可以通过任何数量的规范、配置或硬件和软件的示例部署来实现。应该理解，本说明书中描述的功能单元或职能可被称为或标记为组件或模块，以便更特别地强调它们的实现方式独立性。此类组件可以由任何数量的软件或硬件形式来体现。例如，组件或模块可以实现为硬件电路，包括定制的超大规模集成(VLSI)电路或门阵列、现成的半导体(诸如逻辑芯片、晶体管或其它离散组件)。组件或模块还可以在可编程硬件设备中实现，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。组件或模块也可以在软件中实现，由各种类型的处理器执行。例如，可执行代码的识别组件或模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，该物理或逻辑块可以组织为对象、过程或功能。然而，已识别的组件或模块的可执行文件不必物理地放在一起，而是可以由存储在不同位置的不同指令组成，该指令当在逻辑上连接在一起时，就构成了组件或模块，并实现了组件或模块的指定目的。

事实上，可执行代码的组件或模块可以是单个指令，或是多个指令，并且甚至可能分布在几个不同的代码段、不同的程序之间以及多个存储器设备或处理系统之间。特别地，所述过程的一些方面(诸如代码重写和代码分析)可发生在不同的处理系统上(例如，在数据中心的计算机上)而不是在部署代码的系统上(例如，在嵌入传感器或机器人的计算机上)。类似地，操作数据可以在组件或模块内在此进行识别和示出，并且可以以任何合适的形式体现，并在任何合适类型的数据结构中组织。操作数据可以作为单个数据集收集，或可以分布在不同的位置上，包括不同的存储设备上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。组件或模块可以是无源的或有源的，包括可操作执行所需功能的代理。

附加注释和示例

目前所描述的方法、系统和设备实施例的附加示例包括以下非限制配置。非限制性示例中的每一个可以单独存在，或可以以任何排列或组合的方式与下面提供的任何一个或多个其它示例或贯穿本公开的其它示例组合。

虽然已经参考具体的示例方面描述了一个方面，但显然可以在不脱离本公开的更广泛的精神和范围的情况下对这些方面进行各种修改和更改。因此，说明书和图纸应被视为说明性的，而不是限制性的。作为本文一部分的附图以说明的方式(而非限制的方式)示出可能实施主题事项的具体方面。对所说明的方面进行了足够详细的描述，使该领域的技术人员能够实践本文所揭示的教导。其它方面可以利用并由此衍生，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和更改。因此，本详细说明并不具有限制性，并且各方面的范围仅由所附权利要求以及这些权利要求有权获得的全部等价物来定义。

本发明主题的此类方面在本文中可以单独和/或共同地通过术语“方面”来提到，这仅仅是为了方便，并且如果实际上公开了多于一个的方面或发明概念，则不旨在自愿地将本申请的范围限制在任何单一方面或发明概念。因此，虽然本文件已示出和描述了具体方面，但应当认识到，为实现同样目的而作出的任何布置都可以取代所列的具体方面。本公开旨在覆盖各方面的任何改编或变化。以上方面的结合，以及在此未具体描述的其它方面的结合，对于那些在回顾上述描述时本领域的技术人员来说将是显而易见的。

在本文件中，如专利文件中常见的，术语“一”用于包括一个或多于一个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其它实例或用法。在本文件中，术语“或”用于指非排他性或，使得“A或B”包括“A但不包括B”、“B但不包括A”以及“A和B”，除非另有说明。在本文件中，术语“包括”和“在其中”被用作相应术语“包含”和“其中”的通俗英语等效。此外，在下列权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，即，除权利要求书中诸如系统、UE、物品、成分、配方或过程的术语后所列的元素之外，还包括其他元素的系统、UE、物品、成分、配方或过程仍然被认为属于该权利要求的范围。此外，在下列权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标记，并不旨在对其对象施加数字要求。

提供本公开的摘要是为了使读者能够迅速确定技术公开的性质。提交的理解是，它不会用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前面的详细描述中，可以看到，为了简化本公开的目的，各种特征被分组在单个方面。本公开方法不应被解释为反映了一种意图，即要求的方面需要比每个权利要求中明确列出的更多的特征。相反，如下面的权利要求所反映的，发明的主题不在于单个公开方面的所有特征。因此，以下权利要求在此被并入详细描述中，每一项权利要求单独作为一个方面。

下面描述了本文讨论的方法、机器可读介质和系统(例如，机器、设备或执行示例方法的其它装置或单元)的各种示例。

示例1是一种通信设备的装置，包括：天线阵列；以及切换电路系统，其耦合到天线阵列的至少一个天线并被配置为：以基于在至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式；并且向处理电路系统提供至少两种天线模式；以及处理电路系统，其被配置为解码至少两种天线模式。

示例2包括示例1的主题，并进一步包括控制切换电路系统的切换速度的控制电路系统。

示例3包括示例2的主题，并可选地，其中，控制电路系统与装置的模拟到数字转换器(ADC)电路系统同步。

示例4包括示例1-3中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，控制电路系统设置在装置上提供传输信号的同一电缆上。

示例5包括示例1-4中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，控制电路系统设置在装置的专用电缆上。

示例6包括示例1-5中的任何一个示例的主题，并可选地进一步包括耦合到天线阵列的第二天线的第二切换电路系统。

示例7包括示例1-6中的任何一个示例的主题，并可选地进一步包括至少两个接收链，至少两个接收链中的每一个接收链处理天线模式中的相应一种天线模式。

示例8包括示例7的主题，并可选地进一步包括多路复用器电路系统，以向接收链中的每个接收链提供天线响应。

示例9包括示例8的主题，并可选地进一步包括同步电路系统以同步多路复用器电路系统和切换电路系统。

示例10包括示例9的主题，并可选地，其中，同步电路系统被配置为通过分析所接收的至少两种接收天线模式中的每一种接收天线模式的时域或频域的相关性而进行同步。

示例11是一种设备，例如切换设备，其包括耦合到天线阵列的接口；以及切换电路系统，其耦合到天线阵列的至少一个天线并被配置为：以基于在至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式。

示例12包括示例11的主题，并可选地进一步包括到前端电路系统的接口，以及其中，切换设备进一步被配置为通过接口向前端电路系统提供至少两种天线模式。

示例13包括示例11-12中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，切换设备进一步配置为接收控制信号以控制切换速度。

示例14包括示例13的主题，并可选地，其中，控制信号在与切换设备相关联的装置上提供传输信号的同一电缆上接收。

示例15包括示例13-14中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，控制信号在与切换速度相关联的装置的专用电缆上接收。

示例16包括示例11-15中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，切换电路系统包括二极管。

示例17包括示例11-16中的任何一个示例的主题，并可选地，其中，切换电路系统包括单刀双掷(SPDT)开关。

示例18是一种计算机可读的介质，其包括在切换设备的处理电路系统上执行时使切换设备执行操作的指令，该操作包括：以基于在至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式。

示例19包括示例18的主题，并可选地，其中，操作进一步包括通过接口向前端电路系统提供至少两种天线模式。

示例20包括示例18-19中的任何一个示例的主题，其中，操作进一步包括接收控制信号以控制切换速度。

示例21包括示例20的主题，并可选地，其中，操作进一步包括用于与复用至少两种天线模式的多路复用器电路系统同步的同步操作。

Claims (20)

1.一种通信设备的装置，包括：

天线阵列；以及

切换电路系统，耦合到所述天线阵列的至少一个天线并被配置为：

以基于在所述至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式；并且

向处理电路系统提供所述至少两种天线模式；以及

处理电路系统，被配置为对所述至少两种天线模式进行解码。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

控制电路系统，以控制所述切换电路系统的切换速度。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述控制电路系统与所述装置的模拟到数字转换器(ADC)电路系统同步。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路系统设置在所述装置上用于提供传输信号的同一电缆上。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路系统设置在所述装置的专用电缆上。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括：

耦合到所述天线阵列的第二天线的第二切换电路系统。

7.根据权利要求1所述的装置，还包括至少两个接收链，所述至少两个接收链中的每一个接收链处理所述天线模式中的相应一种天线模式。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括多路复用器电路系统，以向所述接收链中的每一个接收链提供天线响应。

9.根据权利要求8所述的装置，还包括同步电路系统以同步所述多路复用器电路系统和所述切换电路系统。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述同步电路系统被配置为通过分析所接收的至少两种天线模式中的每一种的时域或频域的相关性而进行同步。

11.一种切换设备，包括：

接口，耦合到天线阵列；以及

切换电路系统，耦合到所述天线阵列的至少一个天线并被配置为：

以基于在所述至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式。

12.根据权利要求11所述的切换设备，还包括到前端电路系统的接口，并且其中，所述切换设备还被配置为通过所述接口向所述前端电路系统提供所述至少两种天线模式。

13.根据权利要求11所述的切换设备，其中，所述切换设备还被配置为接收控制信号以控制切换速度。

14.根据权利要求13所述的切换设备，其中，所述控制信号在与所述切换设备相关联的装置上用于提供传输信号的同一电缆上接收。

15.根据权利要求13所述的切换设备，其中，所述控制信号在与所述切换速度相关联的装置的专用电缆上接收。

16.根据权利要求11所述的切换设备，其中，所述切换电路系统包括二极管。

17.根据权利要求11所述的切换设备，其中，所述切换电路系统包括单刀双掷(SPDT)开关。

18.一种计算机可读介质，包括指令，所述指令在切换设备的处理电路系统上执行时使所述切换设备执行操作，所述操作包括：

以基于在至少一个天线处的传入通信的中心频率的速率进行切换，以生成至少两种天线模式。

19.根据权利要求18所述的计算机可读介质，其中，所述操作还包括通过接口向前端电路系统提供所述至少两种天线模式。

20.根据权利要求18所述的计算机可读介质，其中，所述操作还包括接收控制信号以控制切换速度，并且其中，所述操作还包括用于与用于复用所述至少两种天线模式的多路复用器电路系统同步的同步操作。

Images