CN1640078A

CN1640078A - 射频和基带子系统的接口

Info

Publication number: CN1640078A
Application number: CNA038054493A
Authority: CN
Inventors: O·J·希斯奇; G·弗雷德里克斯; S·哈赫恩; E·里奥
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2005-07-13
Also published as: KR20040084955A; EP1486037A1; US20040204096A1; JP2005520242A; WO2003077481A1; AU2003208495A1

Abstract

一种用于无线通信系统的数字接口，它的连接器的数目减小。第一连接器在射频子系统和基带子系统之间传送数据信号。数据信号代表在无线网络上接收或发送的数字基带信号。数据信号是多电平数据信号，一次传送的数字基带信号的样本的位数大于1。射频电路用基带电路提供的同步时钟信号同步数据信号的传输。基带电路通过控制信号控制无线通信系统的操作模式，控制信号代表向射频电路发出的命令。控制信号代表各种不同长度的命令，因此可以快速传输重要的命令。

Description

射频和基带子系统的接口

技术领域

本发明涉及在射频子系统和基带子系统之间的数字接口，具体来说涉及一种无线通信系统，其中的射频电路和基带电路是在彼此相距远距离处建立的。

背景技术

无线工业界已经提出用于各种不同的接口设计的建议，然而，这些设计经常只与一个自动售货机和/或一个平台发生唯一的关系。因此，当不同厂家的射频子系统和基带(BB)子系统不能相互通信和在一起操作时，将会出现问题。某些当事方企图实行它们自已的标准无线接口规定，但至今无一得到认同，无一得到无线工业界的完全支持。

在PCT出版物WO 00/42744中公开了一种与接口无关的建议的自动售货机和平台，在这里参照引用了这个出版物。所述的接口包括多个用于控制射频电路的连接器，其中包括提供用于改变收发器的操作模式的控制信息。这个接口具有指定给控制信号总线的插针(pins)。一个单独的插针只指定给睡眠控制信号，另外一些插针指定给数据信号的总线。

在文献WO 00/42744中公开的接口需要一个额外的插针，这个插针只用于睡眠信号，这个额外的插针使接口复杂化并且增加了成本。此外，所建议的接口没有试图提高带宽效率，并且没有解决与控制命令的等待时间有关的问题。所有的控制命令按相同的方式发送，而不管它们是否需要小的等待时间响应或者是否它们的定时是否不是如此的关键重要。本发明人已经实现的结果是，这个接口以及其它现有的接口的性能都得到了改善，并且提高了数据带宽的使用率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种更加有效的和简单的接口。

本发明的另一个目的是提供一种在射频子系统和基带子系统之间的标准接口，以简化无线通信系统的研究人员和销售人员的任务。

本发明的另一个目的是提供一种高数据带宽的数字接口，用于在射频子系统和基带子系统之间快速传输数据和控制信息。

本发明的下一个目的是提供减少了插针数目的射频子系统和基带子系统。

为此，本发明的数字接口包括多个连接器。第一连接器用于从基带子系统向射频子系统传送同步时钟信号。射频子系统以这个同步时钟同步地向基带子系统传输多电平数据信号。多电平数据信号在第二连接器上传送，多电平数据信号代表与射频信号相关的基带通信信号，所说的射频信号是通过射频子系统在无线网络上接收的。第三连接器用于从基带子系统向射频子系统传送控制信号，控制信号代表控制射频子系统的操作模式的命令。接口还包括向基带子系统传送参考时钟信号的第四连接器，以及向基带子系统传送信号强度指示器信号的第五连接器，信号强度指示器信号表示通过射频子系统接收的射频信号的强度。

本发明的接口可以使两个子系统之间的连接器的数目最小。连接器或者是单个信号线，或者是多个线的一个总线。5个连接器可以在物理上相互独立。在一个举例的实施方案中，接口只设计有5个插针：一个插针用于数据总线、一个插针用于控制总线、一个插针用于第三、第四、和第五连接器中的每一个连接器。因此，本发明的优点是提供具有低插针数的通信接口。

第二连接器允许传输多个数据信号。传输的数据信号代表在无线网络上接收的数字基带信号的样本。在一个实施例中，这个数据信号还代表要由射频子系统在无线网络上要传送的数字基带信号。将样本比特转变成数据信号的电压电平，并且一个比特以上的比特可以由在单根线上传送的一个电压电平表示。这样，在一根指定的线上一次可传送几个比特。因此可提高接口的数据吞吐量，并且可减小插针数。通过增加在数字式数据的表示中使用的电压电平的数目，就可以进一步提高接口的带宽效率。的确，可使用4个电压电平来传送4个2比特的数值，并且可使用8个电压电平来传送8个3比特的数值。如果使用4个电压电平来传送4个2比特的数值，则一次可发送2个比特。

与模拟接口相比，本发明的接口的另一个优点是允许射频子系统和基带子系统彼此远离而不会影响通信系统的总体性能。例如，为膝上型设备设计的无线通信系统的射频子系统和基带子系统可以集成在不同的位置：射频子系统可以集成到或固定到膝上型显示器的顶部，而基带MAC子系统则整个地集成在膝上型设备的处理硬件中。

在一个实施例中，第二连接器是双向的，数据信号可以根据射频子系统的操作模式在一个方向或者另一个方向进行传送。如以上所述，传送的数据信号可以代表在无线网络上接收的或者将要发送的基带信号。在发送模式，向射频子系统传送的数据信号代表在无线网络上传送的基带信号。在接收模式，将射频子系统在无线网络上接收的射频信号转换成数字基带信号。然后，对于数字基带信号进行采样，随后再将其传送到基带子系统。基带信号可以包括向基带子系统单独传送的或者一起传送的同相的和正交的分量。从射频子系统向基带子系统发送的数据信号是基于在第一连接器上发送的同步时钟信号进行同步的。

在本发明的一个实施例中，数据信号是使用时分多路复用进行发送的，发送基带信号的样本的时间多于一个时钟周期。这样的实施例可以进一步减小通信线路的数目，并因此可减小接口的插针的数目。例如，基带数据信号的样本的正交的和同相的分量的传送速率是产生它们的采样速率的2倍。这样，可以用两个时钟周期来发送基带信号的每个样本的每个分量。在一个实施例中，并行地发送基带信号的每个样本的同相的和正交的分量，在这种情况下，可以用两个时钟周期从射频子系统向基带子系统发送基带信号的每个样本。

在本发明的另一个实施例中，控制信号代表有可变长度的控制命令。命令的长度是根据命令的定时电路确定的。这样，应该迅速向射频子系统发送的重要的命令是作为一个短的控制字进行发送的。定时和延迟都不重要的命令如通用的命令是作为一个长的控制字进行发送的。

在本发明的下一个实施例中，控制信号可以是一个多电平的信号，以便进一步改善接口的带宽效率。

附图说明

下面借助于实例并参照附图更加详细地说明本发明，其中：

图1是具有本发明的接口的一个无线通信系统；

图2是说明控制信号RFCTRL的发送的定时图；

图3表示由控制信号RFCTRL代表的控制命令的结构；

图4表示在数据连接器上发送的多电平数据信号的4个电压值；

图5是定时图，说明在时钟同步信号BBCLK的下降沿上数据信号BBDATA传输的同步；

图6是另一个定时图，说明在同步时钟信号BBCLK的上升沿上数据信号BBDATA传输的同步。

用相同的参考标号识别附图内具有类似或对应的特征的元部件。

具体实施方式

本发明涉及在一个无线通信系统中的基带子系统和射频子系统之间进行信息和控制信号通信的数字接口。可根据各种无线局域网(LAN)通信标准之一来建立这种无线通信系统，所说的通信标准例如有HiperLAN2 IEEEE 802.11a/b/e/g或蓝牙标准。值得注意的是，本发明包括具有本发明特征的并且可按另外的方式实施当前的或未来的无线标准的任何一个接口。

图1表示一个无线通信系统300，无线通信系统300包括经过本发明的数字接口500相互通信的射频子系统100和基带子系统200。射频子系统100经过天线150接收和发送无线网络400上的射频信号。接口500包括多个连接器510-550。第一连接器510传送数据信号BBDATA，数据信号BBDATA代表射频子系统100在无线网络400上接收或发送的数字基带信号。第二连接器520在基带子系统200和射频子系统100之间传送控制信号RFCTRL。控制信号RFCTRL由基带子系统200使用，以便控制射频子系统100的操作模式，读出和/或写入射频子系统100的寄存器，下面对此还要进行描述。第三连接器530传送用作参考时钟信号的时钟信号BBCLK，用于同步数据信号BBDATA和RFCTRL经过连接器510从射频子系统100到基带子系统200的传输。第四连接器540从射频子系统100到基带子系统200传送基准时钟信号REFCLK，由此可向无线通信系统300提供共用的参考时钟。第五连接器550传送接收的信号强度指示器信号RSSI，向基带子系统200指示射频子系统100在无线网络400上接收的射频信号的强度。

在连接器520上传送的控制信号RFCTRL代表从基带子系统200向射频子系统100发送的控制命令和/或从射频子系统100向基带子系统200发送的应答。如图2所示，每个控制命令都包括指示接口500的操作模式的初始3比特的ID字和在该ID字之后的数据字DATA0、....DATAn(当这个ID字是可以应用的话)。ID字确定在ID字之后的数据的结构。ID字111表示BBDATA信号的时分多路复用传输与时钟信号BBCLK同步。没有附加的数据放在ID字111之后。ID字000表示无线通信系统300没有任何活动。ID字001表示一个短的控制字，并且在ID字之后发送一个数据字DATA1。

图3表示具有ID字010的控制命令的结构。ID字010表示一个长的控制字，在它的后边是几个其它的数据字。在这个实施例中，在ID字010后边的头两个字即A0到A5包含射频子系统100的一个寄存器的地址信息。然后，第三个字包含地址位A6和表示对于寻址的寄存器是读出还是写入的R/W位。第四位可以设置成0，并且利用这个空字为射频子系统100给出时间以便从接口500上的读出数据切换到向接口500的写入数据。第五个字以及后边的其它字，即位D0-D23包含寄存器值，这些字或者由基带子系统200写入，或者由射频子系统100写入，这由R/W位确定，R/W位表示写入操作模式或者读出操作模式。在图3中描述的控制命令包括总共13个字，ID字和12个数据字。当从射频子系统的一个或多个寄存器读出数据的时候，ID字和头4个数据字表示读出控制命令，这5个字在从基带子系统200到射频子系统100的方向传送，而后8个字在从射频子系统100到基带子系统200的另一个方向传送，并且包含从射频子系统100的一个或多个寄存器读出的数值。

使用另一个ID字100来设置自动增益控制(AGC)回路的值，并且ID字100允许在接收操作模式设置射频子系统100。ID字100的后边是AGC预设值。在这个实施例中，ID字100的后边是8个AGC预设值。ID字011确定在射频子系统100中AGC回路的循环的开始。ID字101现在可以不用，留待将来使用。

在这个实施例中，控制信号RFCTRL代表长度可变的命令，例如，具有ID字111的控制命令只包括一个字，而具有ID字010的控制信号RFCTRL在图3所示的例子中包括13个不同的字。使用长度可变的控制命令允许更加迅速地传送定时为关键重要的控制命令。这样的实施方案可提高接口500的数据吞吐量。只具有ID字以及没有数据字的控制命令信号用于射频子系统100的快速控制。具有ID字和一个数据字的控制命令用于具有受限的参数组的射频子系统的快速控制，而长的控制命令用于射频子系统100的通用控制。在这个实施例中，基带子系统20在主-从配置中起主机的作用，射频子系统100起从属单元的作用。

如以上所述，数据信号BBDATA从射频子系统100到基带子系统200的传输是根据同步时钟信号BBCLK来同步的，与此同时，控制信号RFCTRL的传输是使用同步时钟信号BBCLK来同步的。控制信号RFCTRL和数据信号BBDATA可以在具有预设的延迟的同步时钟信号BBCLK的上升沿或下降沿同步，下面对此还要进行描述。

在一个实施例中，可以在同一个连接器上传送信号BBCLK和BBDATA，因此，可将第二连接器520和第三连接器530在物理上实施成一个连接器。

在图1所示的实施例中，第一连接器510是双向的，信号BBDATA的传送方向取决于射频子系统100的操作模式：射频信号的接收或者从基带子系统200接收的基带信号在无线网络400上的传输。在接收模式，由天线150接收的射频信号转换成基带信号并且由射频子系统100采样后传送到基带子系统200。在发送模式，基带信号由基带子系统200经过连接器510传送到射频子系统100，进一步转换成射频信号，然后再在无线网络400上发送。

连接器510是一个多线连接器，例如是一个总线，信号BBDATA是在这个多线连接器510上携带的一个多电平数据信号。连接器510的每根线都携带数据信号BBDATA的对应分量，数据信号BBDATA的每个分量都可以取4个值：V00、V01、V10、V11。每个值代表一个对应的2比特的值：00、01、10、11，如图4所示。信号BBDATA向传送基带子系统200传送与通过射频子系统100在无线网络400上接收的射频信号有关的数字基带信号的样本，或者，按另一种方式，信号BBDATA向传送射频子系统100传送在无线网络400上传输的数字基带信号的样本。因此，第一连接器150的每一条线传送基带信号的每个样本的两个比特。这样的多电平信号BBDATA可以减少接口500的插针数并且增加它的数据带宽效率。

在另一个实施例中，通过增加用来代表基带信号的二进制值的电压电平的数目，可以进一步改善接口500的性能。例如，通过在连接器510的每根线上传送具有8个电平值的信号，可以实现在每根线上传送3个比特，每个对应的电压值代表8个可能的3比特值中的对应的一个。

在这个实施例中，基带信号是时分多路复用的，因此，基带信号的每个样本进行发送的时钟周期不止一个。在这个实施例中，基带信号的每个样本包括同相分量I和正交分量Q。每个二进制分量I和Q的长度都是12比特，并且用两个时钟周期在由3个多电平线构成的对应的总线上传送，每根线一次传送2个比特，如以上所述。基带信号从射频子系统100到基带子系统200的发送是根据由基带子系统200提供的同步时钟信号BBCLK同步的。发送基带样本的I和Q分量中的每一个分量的时间是两个时钟周期，这就等效于说，传送基带信号的速率是在射频子系统100中采样基带信号的速率的两倍。在这个实施例中，采样基带信号的频率是40赫兹，而发送基带信号样本的频率是80赫兹，即，同步时钟信号BBCLK的频率是80赫兹。

图5和图6是定时图，表示从射频子系统100向基带子系统200发送的BBDATA信号的同步过程，其中的同步时钟信号BBCLK的周期是T_BBCLK。图5表示的是在时钟信号BBCLK的下降沿的同步，图6表示的是在时钟信号BBCLK的上升沿的同步。图5和图6表示出射频子系统100和基带子系统200在接口500上读出和写入数据时建立的各种延迟。确定延迟T_RXDLY，使其代表在ID字111和基带子系统200接收的数据信号BBDATA的样本之间的延迟，其中所说的ID字111指示数据信号BBDATA与时钟信号BBCLK的同步。如以上所述，在两个时钟周期的时间内发送每个分量I和Q，因此可分别将每个分量I和Q分割为RxI1、RxI2、RxQ1、RxQ2。这样，基带子系统在发送ID字111之后并在读出之前等待持续时间T_RXDLY，并且检测通过数据信号BBDATA传送的基带信号的每个样本的同相分量RxI1、RxI2和正交分量RxQ1、RxQ2。在图5和图6中还表示出另外的延迟T_RXDATASETUP和T_RXDATAHOLD。T_RXDATAHOLD表示在连接器510的线上代表同相和正交分量的那些比特的电压需要稳定以使基带子系统能够无误差地检测到它们的持续时间。T_RXDATASETUP表示允许基带子系统200采样接收的数据信号BBDATA之前的持续时间。这个持续时间T_RXDATASETUP要足够地长，才能在连接器520的线上建立稳定的电压，借此才能无误差地检测I和Q分量的比特。这两个持续时间T_RXDATASETUP和T_RXDATAHOLD允许当在这个线上建立正好的电压值时读出在时钟信号BBCLK的上升沿或下降沿的每个分量的一半的每个分量RxI1、RxI2和RxQ1、RxQ2。

Claims

1.一种可操作在无线网络上通信的无线通信系统的数字接口，所说的无线通信系统包括经过所说接口相互连接的基带子系统和射频子系统，接口包括以下的连接器：

第一连接器，用于从基带子系统向射频子系统提供同步时钟信号，以同步从射频子系统向基带子系统的数据传输；

第二连接器，根据同步时钟信号传送多电平数据信号，多电平数据信号代表与射频信号相对应的基带通信信号，所说的射频信号是通过射频子系统在无线网络上接收的；

第三连接器，用于从基带子系统向射频子系统传送控制信号，控制信号代表控制无线通信系统的操作模式的命令；

第四连接器，向基带子系统提供参考时钟信号。

2.权利要求1的接口，进一步还包括：

第五连接器，从射频子系统向基带子系统传送表示接收的射频通信信号的强度的信号。

3.权利要求1的接口，其中：控制信号代表基于命令的定时重要程度的长度可变命令。

4.权利要求1的接口，其中：基带通信信号包括正交的和同相的基带分量。

5.权利要求1的接口，其中：第二连接器进一步从基带子系统向射频子系统传送多电平数据信号，多电平数据信号还代表要在无线网络上发送的基带通信信号。

6.权利要求1的接口，其中：数据信号是4个电平的数据信号，数据信号的值代表数字基带信号的一个样本的两个比特。

7.权利要求1的接口，其中：数据信号是时分多路复用的。

8.权利要求5的接口，其中：数据信号包括基带通信信号的样本，在同步时钟信号的两个时钟周期的期间内传送每个样本。

9.权利要求1的接口，其中：第三连接器还响应射频子系统接收的命令传送射频子系统的数据寄存器的数值。

10.权利要求1的接口，其中：基带通信信号包括一个同相分量和一个正交分量，第二连接器包括传送正交分量的第一3线总线和传送同相分量的第二3线总线。

11.权利要求1的接口，其中：同步时钟信号的操作频率是用在射频子系统中的采样的时钟信号采样基带通信信号的频率的2倍。

12.一种在无线通信系统中的无线通信系统，包括：

射频子系统，可操作用于向基带通信系统转换在无线网络上接收的射频通信信号；

基带子系统；和

接口，所说的接口包括：

第二连接器，根据同步时钟信号传送多电平数据信号，多电平数据信号代表基带通信信号；

第四连接器，向基带子系统提供参考时钟信号；

第五连接器，向基带子系统传送表示接收的射频通信信号的强度的信号。

13.一种在无线网络上通信的无线通信系统中的射频子系统，所说的射频子系统包括：

第一插针，用于从无线通信系统的基带子系统接收同步时钟信号，以同步从射频子系统向基带子系统的数据传输；

第二插针，根据同步时钟信号发送多电平数据信号，多电平数据信号代表对应于射频子系统在无线网络上接收的射频通信信号的基带通信信号；

第三插针，用于从基带子系统接收控制信号，控制信号代表控制无线通信系统的操作模式的命令；

第四插针，向基带子系统提供参考时钟信号；

第五插针，向基带子系统发送表示接收的射频通信信号的强度的信号。

14.一种在无线网络上通信的无线通信系统中的基带子系统，所说的基带子系统包括：

第一插针，用于向无线通信系统的射频子系统发送同步时钟信号，以同步从射频子系统向基带子系统的数据传输；

第二插针，用于接收多电平数据信号，多电平数据信号代表对应于射频子系统在无线网络上接收的射频通信信号的基带通信信号，所说的多电平信号由射频子系统根据同步时钟信号进行发送；

第三插针，用于向射频子系统发送控制信号，控制信号代表控制无线通信系统的操作模式的命令；

第四插针，用于从射频子系统接收参考时钟信号；

第五插针，用于从射频子系统接收表示接收的射频通信信号的强度的信号。