CN1287416A - 通信设备 - Google Patents

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Abstract

一种通信设备,发送器天线选择器开关109或接收器天线选择器开关111分别连接到第一天线101a和第二天线101b以及发送器103或接收器105之间。发送期间从发送器103输出的发送信号提供给第一天线101a或者第二天线101b,而在接收期间经由接收器天线选择器开关111从第一天线101a或者第二天线101b接收信号。

Description

通信设备
本发明涉及一种诸如便携式电话机和PHS(Personal Handphone System，个人手提电话系统)、装备有第一和第二天线并通过天线转换实现通信的通信设备，并且特别涉及使用很少的信号来抑制发射功率的降低和接收灵敏度下降的通信设备。
传统上，执行基站和移动式电台的分集接收的通信设备装备有很多天线，从很多天线接收中选择具有高信号电平的天线，并用这个天线实施接收，从而使在传播过程中的衰减引起的接收灵敏度的下降可以被抑制。
图5是显示相关的现有技术的一个例子。图5是传统通信设备的结构框图。在图5中，根据现有技术的通信设备是诸如PHS这种经TDMA(时分多址)系统执行通信的通信设备。图5中的通信设备包括：发送器11；接收器13；用于切换到发送器11接收器13的发送/接收选择器开关15；天线17a和17b；用于切换到17a或17b的天线选择器开关19；控制器21，用于产生控制发送/接收选择器开关15的控制信号C11，并将该控制信号C11提供给发送/接收选择器开关15，同时产生控制天线选择器开关19的控制信号C12，并将该控制信号C12提供给天线选择器开关19。
控制信号C11包括用于切换到发送器11的发送选择信号C11a和用于切换到接收器13的接收选择信号C11b。控制信号C12包括用于切换到天线17a的天线选择信号C12a和用于切换到天线17b的天线选择信号C12b。
当发送选择信号C11a高而接收选择信号低时，发送/接收选择器开关15切换到发送器11；当发送选择信号C11a低而接收选择信号C11b高时切换到接收器13；同时，当天线选择信号C12a高而天线选择信号C12b低时，天线选择器开关19切换到天线17a，当天线选择信号C12a低而天线选择信号C12b高时，切换到天线17b。
在传统的通信设备中，通过比较由天线17a和天线17b接收到的接收信号的信号电平，鉴别接收到具有高信号电平信号的天线，然后用这个识别的接收到具有高信号电平信号的天线实施接收。
例如，如图6所示，当使用天线17a在发送时隙T1执行发送时，发送选择信号C11a变高，而接收选择信号C11b变低，天线选择信号C12a变高，而天线选择信号C12b变低。同时，当使用天线17b在接收时隙R1实施接收时，发送选择信号C11a变低，而接收选择信号C11b变高，天线选择信号C12a变低，而天线选择信号C12b变高。
然而，传统的通信设备被装备成：发送/接收选择器开关15和天线选择器开关19在发送器11或接收器13与天线17a或天线17b之间串联连接。因此发送信号或接收信号穿过这两个开关。相应地，发送信号或接收信号在每次穿过这些开关时都遭受信号电平损失，导致产生对应于两个开关的发送功率降低和接收灵敏度下降。
传统的通信设备被配置有分别用于发送/接收切换和天线切换的分离开关，因此需要独立控制信号C11和C13。即，在图5的传统设备中，用于控制发送/接收选择开关15的控制信号C11包括发送选择信号C11a和接收选择信号C11b，用于控制天线选择开关19的控制信号C12包括天线选择信号C12a和天线选择信号C12b，因此需要四个控制信号控制。
本发明根据传统通信设备存在的问题，旨在提供一种可通过较少的控制信号抑制发送功率降低和接收灵敏度下降的通信设备。
为了解决上述问题，根据本发明第一方面的通信设备，它包括：第一天线；第二天线；用于根据发送和接收指令及第一和第二天线选择指令产生第一和第二控制信号的控制器；用于根据第一和第二控制信号经连接切换机构切换发送信号到第一或者第二天线的发送器开关；用于根据第一和第二控制信号经连接切换机构从第一或者第二天线接收信号的接收器开关；其中当第一天线经发送器开关连接时第二天线经接收器开关连接，当第二天线经发送器开关连接时第一天线经接收器开关连接。
根据本发明第二方面的通信设备，它包括：第一天线；第二天线；发送器；接收器；控制器，用于产生在发送期间第一天线被选择时启动的第一控制信号，和第二天线被选择时启动的第二控制信号，或产生在接收期间第二天线被选择时启动的第一控制信号，和第一天线被选择时启动的第二控制信号；第一发送器开关，连接在第一天线和发送器之间，并且根据第一控制信号接通/断开；第二发送器开关，连接在第二天线和发送器之间，并且根据第二控制信号接通/断开；第一接收器开关，连接在第一天线和接收器之间，并且根据第二控制信号接通/断开；第二发送器开关，连接在第二天线和接收器之间，并且根据第一控制信号接通/断开。
根据本发明的第三方面的通信设备是根据本发明第一或第二方面的通信设备，其中控制器产生第一或第二控制信号，剩下的第二控制信号或第一控制信号经第一控制信号或第二控制信号的信号反相产生。
根据本发明的第四方面的通信设备是根据本发明第一、第二或第三任意一方面的通信设备，其中的设备包括：检测装置，用于检测发送信号或接收信号的信号电平或信号场强度；和控制器，根据检测装置的检测结果做出选择第一或第二天线的指令。
根据本发明的第五方面的通信设备是根据本发明第一、第二、第三或第四任意一方面的通信设备，其中的设备经时分多址(TDMA)系统执行发送或接收。
根据本发明的通信设备，当控制器根据发送或接收指令以及选择第一或第二天线的指令产生第一和第二控制信号时，根据第一或第二控制信号经连接切换机构，发送信号连接到发送器开关的第一或第二天线，信号从接收器开关的第一或第二天线被接收到。当第一天线连接到发送器开关时，第二天线连接到接收器开关。当第二天线连接到发送器开关时，第一天线连接到接收器开关。
因此，在发送中，发送信号被从发送器输出，经发送器开关被提供给第一或第二天线，在接受时，接收信号经接收器开关从第一或第二天线被接受。在传统设备中，发送/接收选择器开关和天线选择器开关被串联连接在第一或第二天线和发送器或接收器之间，因此产生对应于两个开关的信号丢失。根据本发明，发送器开关和接收器开关分别连接到第一和第二天线及发送器或接收器之间，因此产生对应于发送信号或接收信号的单独开关上的信号丢失。这可以减少在开关处的信号电平损失和抑制发送功率的降低和接收灵敏度的下降，因此减少信号的差错率。
特别是，根据本发明第二方面的通信设备，当在发送中第一天线被选择，第一发送器开关和第二接收器开关经第一控制信号被接通，于是发送器的输出被连接到第一天线而第二天线被连接到接收器。当在接收中第二天线被选择时也发生同样的连接状态。同时，当在发送中第二天线被选择时，第二发送器开关和第一接收器开关被接通，于是发送器的输出被连接到第二天线而第一天线被连接到接收器。当在接收中第一天线被选择时也获得同样的连接状态。
传统的通信设备包括：用于发送/接收切换和天线切换的独立开关，并且经独立逻辑电路产生用于各自开关的控制信号。根据本发明的通信设备经包括发送/接收切换和天线切换状态的复合逻辑电路产生控制信号，使发送器开关或接收器开关相应地操作。这减少了控制信号的数量，从布线和控制器输出端口的数量角度来看，具有电路整合或设备的简化的优点。
特别是，在根据本发明第三方面的通信设备中，控制器产生第一控制信号或第二控制信号，并经反相器(“非”门)等等反相该信号而产生另一信号。这样减少了根据本发明第二方面的通信设备中一半的控制信号的数量。
特别是，在根据本发明第四方面的通信设备中，检测装置最好检测发送信号或接收信号的信号电平或信号场强度，并且控制器最好根据检测装置的检测结果做出选择第一或第二天线的指令，并且在根据本发明第五方面的通信设备中，发送或接收最好经时分多址(TDMA)系统执行。
例如，在切换开关式分集接收中，天线的切换根据设备的内部信息，例如C/N(载波噪声比)、信号电平(对于一个其噪声功率由内部噪声确定的系统)或信号场强度等信息执行。在接收系统路径与发送系统路径等同的情况下，允许分集接收，在此，对于每个天线检测发送前的接收电平，并且选择显示高接收电平的天线。此外，在借助时分多址(TDMA)系统的通信中，发送和接收在时间轴上不同时隙中执行。天线在发送/接收时隙开始前根据内部信息如C/N、信号电平和信号场强度切换，可减少伴随天线切换产生的噪声。
图1是本发明的一个实施例的通信设备的方框图；
图2是显示在本实施例的通信设备中发送天线选择器开关和接收天线选择器开关的特殊电路的电路图；
图3是显示由控制器产生的第一控制信号和第二控制信号以及信号操作模式之间关系的示意图；
图4是显示发送和接收操作的示意图；
图5是显示传统通信设备的结构图；
图6是显示控制信号和信号操作模式之间的关系的示意图。
根据本发明的通信设备的实施例将参照附图详细描述。根据这个实施例的通信设备是一个便携式电话机或PHS终端等等，它经由时分双工(TDD)系统和时分多址(以下将称为TDMA)系统执行TDMA通信。
图1是本发明的一个实施例的通信设备的方框图。在图1中，根据这个实施例的通信设备包括：第一天线101a，第二天线101b，用于发送信号的发送器103，用于解调接收信号的接收器105，用于产生第一控制信号C1和第二控制信号C2的控制器107，根据本发明第一方面的对应于发送器开关的发送器天线选择开关109，对应于接收器开关的接收器天线选择开关111。
第一和第二天线101a和101b是用于发送和接收的天线。第一天线101a被连接到发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111。第二天线101b也被连接到发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111。
控制器107通过例如CPU、微机或DSP实现，产生第一和第二控制信号C1和C2，分别提供这些控制信号给发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111。
控制器107根据连接到每个天线检测接收信号的信号电平或接收的电场强度电平的检测装置如接收信号强度指示器(RSSI)(未显示)的检测结果，选择显示高信号电平或信号场强度电平的天线。即，在执行切换开关式分集接收时，根据信号电平或信号场强度电平执行天线切换。在接收系统路径与发送系统路径相同的情况下，允许分集接收，在此对于每个天线检测发送之前的信号接收电平，并且选择显示高信号接收电平的天线。
发送器天线选择器开关109包括三个终端109a，109b和109c。终端109a被连接到第一天线101a，终端109b被连接到第二天线101b，终端109c被连接到发送器103。接收器天线选择器开关111包括三个终端111a，111b和111c。终端111a被连接到第一天线101a，终端111b被连接到第二天线101b，终端111c被连接到接收器105。
图2是显示在本实施例的通信设备中发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111的特别电路的电路图。在图2中，发送器天线选择器开关109包括两个n通道FET 201a和201b，它们串联连接作为第一发送器开关和第二发送器开关。FET 201a被连接到第一天线101a和发送器103之间，FET 201b被连接到第二天线101b和发送器103之间。第一控制信号C1被提供给FET 201a的栅电极，第二控制信号C2被提供给FET 201b的栅电极。
同样，接收器天线选择器开关111包括两个n通道FET 203a和203b，它们串联连接作为第一接收器开关和第二接收器开关。FET 203a被连接到第一天线101a和接收器105之间，FET 203b被连接到第二天线101b和接收器105之间。第二控制信号C2被提供给FET 203a的栅电极，第一控制信号C1被提供给FET 203b的栅电极。
下面来参考图3，将描述根据用于发送/接收切换和天线切换的状态的第一控制信号C1和第二控制信号C2。图3是控制器107产生的第一控制信号C1和第二控制信号C2以及信号操作模式之间关系的示意图。
首先，当第一天线101a在发送时被选择而第二天线101b在接收时被选择，第一控制信号C1变高以转换FET 201a和FET 203b处于ON(接通)的状态，第二控制信号C2变低以转换FET 201b和FET 203a处于OFF(断开)的状态。这样连接发送器103的输出到第一天线101a，同样保持第二天线101b和接收器105的连接。
当第二天线101b在发送时被选择而第一天线101a在接收时被选择，第一控制信号C1变低以转换FET 201a和FET 203b处于OFF(断开)的状态，第二控制信号C2变高以转换FET 201b和FET 203a处于ON(接通)的状态。这样连接发送器103的输出到第二天线101b，同样保持第一天线101a和接收器105的连接。
同时来看看现有技术的通信设备(见图5)的组成，包括：独立的发送/接收选择器开关15和天线选择器开关19，产生经独立逻辑电路对应于这些开关的控制信号C11和C12。根据本发明的通信设备经包括发送/接收切换和天线切换状态的复合逻辑电路产生第一控制信号C1和第二控制信号C2，使发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111相应操作。这将控制信号的数量由四减少到二，从布线和控制器输出端口数量的角度来看，在电路的整合或设备的精简方面具有优点。
控制器107可产生第一控制信号C1或第二控制信号C2以及经反相器(“非”门)等等反相该信号而产生另一信号。这样将在图1和图2中的通信设备使用的控制信号的数量减少了一半。注意反相器必须能够在五到十[μs]切换控制信号。
根据这个实施例的通信设备，经包括发送/接收切换和天线切换状态的复合逻辑电路产生第一控制信号C1和第二控制信号C2，从而使发送/接收切换和天线切换必须同时发生。在发送器103使用第一天线101a或第二天线101b执行发送的条件下，接收器105被连接到另一天线，从而使发送系统可以从接收系统上分离。
根据这个实施例的通信设备经TDD(TDMA)系统根据发送或接收指令在预定时间产生发送/接收信号的操作。在发送期间，接收器105的电源被断开使接收系统处于停运状态，因此消除了接收系统对发送系统的影响。另一方面，在接收期间，发送器103的电源被断开使发送系统处于停运状态，因此消除了发送系统对接收系统的影响。
再者，当发送器天线选择器开关109和接收器天线选择器开关111在发送期间选择相同的天线的情况下，从发送器103看，天线的阻抗50[Ω]和接收器105的阻抗50[Ω]并联连接，这样使组合阻抗为25[Ω]，发送功率降到3[dB]左右。根据这个实施例的通信设备可以防止发送功率的下降，因为，当发送器103使用第一天线101a或第二天线101b执行发送时，接收器105被连接到另一天线，使发送系统可以从接收系统上分离。
另外，将参考图4进行描述根据这个实施例的通信设备的操作。图4是显示发送和接收操作的示图。这个图显示对应于发送和接收时隙的第一控制信号C1和第二控制信号C2的波形。
当使用第一天线101a在发送时隙T1执行发送时，控制器107使第一控制信号C1变高而使第二控制信号C2变低。这允许被构造成发送器103的输出经由FET 201a连接到第一天线101a的发送系统与接收系统分离。
当使用第一天线101a在接收时隙R1执行接收时，控制器107使第一控制信号C1变低而使第二控制信号C2变高。这允许被构造成接收器105的输入经由FET 203a连接到第一天线101a的接收系统与发送系统分离。
因此，这个实施例的通信设备，它经TDMA系统执行通信，发送或接收在时间轴上不同的时隙执行；天线根据内部信息如信号电平和信号场强度在发送/接收时隙开始前切换，可以减小伴随天线切换出现的噪声。
尽管图4中的例子使用单时隙用于发送或接收，根据这一实施例的配置或操作，可用于使用多个时隙进行发送/接收。例如，在一个基站中，使用两个或四个时隙与多个终端通信。两个时隙被用在无绳电话机和PHS的远程单元的64[kHz]数据通信。128[kHz]数据通信将由远程单元操作，在这种情况下需要四个时隙。
如前面提到的，在根据本发明的通信设备中，从发送器103输出的发送信号在发送过程中被应用到第一天线101a或第二天线101b，同时在接收过程中接收信号经接收器天线选择器开关111从第一天线101a或第二天线101b接收。
根据现有技术的通信设备的示例(见图5)包括发送/接收选择器开关15和天线选择器开关19，它们串联连接在第一天线17a或第二天线17b和发送器11和接收器13之间。因此，发送信号或接收信号受到2[dB]的发送信号或接收信号的损失。另一方面，根据本实施例，发送器天线选择器开关109或接收器天线选择器开关111分别被连接到第一天线101a或第二天线101b和发送器103或接收器105之间，对于发送信号或接收信号产生对应于单个开关的信号丢失。这样可以减小在开关处的信号电平损失，抑制发送功率降低或接收灵敏度的下降，从而减少了信号的差错率。
如上面提到的，根据本发明的通信设备，当控制器根据发送或接收指令和选择第一或第二天线的指令产生第一或第二控制信号时，根据第一或第二控制信号经连接切换，发送信号被发送器开关连接到第一或第二天线，信号从接收器开关处的第一或第二天线被接收。当第一天线被连接到发送器开关，第二天线被连接到接收器开关。当第二天线被连接到发送器开关，第一天线被连接到接收器开关。发送器开关或接收器开关被分别连接到第一与第二天线和发送器和接收器之间，因此对于发送信号或接收信号产生对应于单个开关的信号丢失。这样可以减小在开关处的信号电平损失，抑制发送功率降低或接收灵敏度的下降。
另外，根据本发明的通信设备经包括发送/接收切换和天线切换状态的复合逻辑电路产生控制信号，使发送器开关和接收器开关相应操作。这将控制信号的数量减少，从布线和控制器输出端口数量的角度来看，在电路的整合或设备的精简方面具有优点。尤其是，控制器产生第一控制信号或第二控制信号以及经反相器(“非”门)反相该信号而产生另一信号。这将控制信号的数量减至一半。

Claims (8)

1．一种通信设备，包括：
第一天线；
第二天线；
控制器，用于根据发送或接收指令以及所述第一或第二天线选择指令产生第一控制信号和第二控制信号；
发送器开关，用于根据第一和第二控制信号经连接转换机构切换发送信号到所述第一和第二天线之一；以及
接收器开关，用于根据第一和第二控制信号经连接转换机构从所述第一和第二天线之一接收信号，
其中当所述第一天线经所述发送器开关被连接时，所述第二天线经所述接收器开关被连接，并且当所述第二天线经所述发送器开关被连接时，所述第一天线经所述接收器开关被连接。
2．根据权利要求1所述的通信设备，
其中所述控制器产生第一控制信号和第二控制信号之一，另一控制信号经信号反相而产生。
3．根据权利要求1所述的通信设备，还包括：
检测器，检测发送信号或接收信号的信号电平或信号场强度，
其中所述控制器根据所述检测器的检测结果产生选择第一和第二天线之一的指令。
4．根据权利要求1所述的通信设备，
其中所述通信设备的发送或接收操作经时分多址(TDMA)系统执行。
5．一种通信设备，包括：
第一天线；
第二天线；
发送器；
接收器；
控制器，用于产生第一控制信号和第二控制信号，当在发送时所述第一天线被选择而接收时所述第二天线被选择的情况下第一控制信号有效，当在发送时所述第二天线被选择而接收时所述第一天线被选择的情况下第二控制信号有效；
第一发送器开关，连接在所述第一天线和所述发送器之间，并且根据第一控制信号接通/断开；
第二发送器开关，连接在所述第二天线和所述发送器之间，并且根据第二控制信号接通/断开；
第一接收器开关，连接在所述第一天线和所述接收器之间，并且根据第二控制信号接通/断开；
第二接收器开关，连接在所述第二天线和所述接收器之间，并且根据第一控制信号接通/断开。
6．根据权利要求5所述的通信设备，
其中所述控制器产生第一控制信号和第二控制信号之一，另一控制信号经信号反相产生。
7．根据权利要求5所述的通信设备，还包括：
检测器，检测发送信号或接收信号的信号电平或信号场强度，
其中控制器根据所述检测器的检测结果产生选择第一和第二天线之一的指令。
8．根据权利要求5所述的通信设备，
其中所述通信设备的发送或接收操作经时分多址(TDMA)系统执行。
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