CN1893299B - 无线通信的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于结合有蓝牙和IEEE 802.11b/g WLAN技术的片上系统的天线和无线电前端拓扑结构的方法和系统。支持WLAN和蓝牙技术的单芯片无线电装置在所述无线电前端的WLAN处理电路以及所述无线电前端的蓝牙处理电路中接收WLAN信号。由WLAN处理电路和蓝牙处理电路从接收的WLAN信号生成的信号可在使用选择分集增益合并或最大比率合并(MRC)的分集合并器中进行合并。当生成的信号低于阀值时，该信号可在合并操作中被丢弃。单天线使用模型可与单芯片无线电装置前端拓扑结构一起使用以支持WLAN和蓝牙通信。

Description

无线通信的方法和系统
技术领域
本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及一种用于结合有蓝牙和IEEE802.11b/g WLAN技术的片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的天线和无线电前端拓扑结构的方法和系统。
背景技术
因为连接的灵活性和方便性，无线个人域网络(WPAN)的使用在广泛的应用中获得欢迎。WPAN系统，例如基于第二类蓝牙(Class 2 BT)技术的系统，通过提供允许10米范围内的连接性的短距离无线链路替代用于连接外部设备和/或移动终端的麻烦的电缆和/或电线。尽管如此，对于极少数的应用来说，具有较高功率的第一类BT设备可在100米范围内工作。对比WPAN系统，无线局域网(WLAN)能提供较大地理范围内设备的连接性，例如楼宇或校园所覆盖的范围。WLAN系统基于IEEE 802.11标准规范，一般在100米范围内工作，通常用于补充安装在与WLAN系统相同的范围内的传统有线局域网(LAN)的通信容量。
在某些例子中，WLAN系统可与WPAN系统相结合工作以提供给用户增强的总体功能性。例如，可使用蓝牙技术连接膝上型电脑或手持无线终端与外围设备，如键盘、鼠标、耳机和/或打印机，同时该膝上型电脑或手持无线终端还通过建筑内的接入点(AP)连接至校园WLAN网络。
蓝牙和WLAN无线电设备，如用于手持无线终端内的这类设备，通常在2.4GHz(2.4000-2.4835GHz)工业、科学和医学(ISM)未经许可频带内工作。其它无线电设备，如用于无绳电话的无线电设备，也可在ISM未经许可频带内工作。虽然ISM频带为许多小范围无线应用提供了合适的低成本方案，当多个用户同时操作时，它也具有某些缺点。例如，因为带宽有限，需要共享频谱以协调多个用户。多个有效用户也可导致运行的设备间明显的干扰。此外，在某些例子中，微波炉也在此频谱内工作，并可产生明显的干扰或信号屏蔽，影响蓝牙和/或WLAN的传输。
当在无线设备中运行蓝牙无线电装置和WLAN无线电装置时，至少会产生两种不同的干扰影响。首先，当在感兴趣信号(signal of interest)的传输介质中出现干扰信号时，会产生低信噪加干扰比(SINR)。这种情况下，蓝牙信号可与WLAN信号干扰，或者WLAN信号可与蓝牙信号干扰。第二个影响是，当同时设置有蓝牙和WLAN无线电设备时，就是说，两者彼此靠近，因此在两者对应的无线电前端接收器之间的射频路径损失很小。这种情况下，蓝牙无线电前端和WLAN无线电前端之间的隔离可以低至10dB。结果是，传输时一个无线电装置将减少另一个无线电前端的敏感性。此外，由于蓝牙采用了传输功率控制，当蓝牙链路上的信噪比(SNR)低时，共存的蓝牙无线电装置可设置其功率级有效地包括了无线电设备之间地前端隔离。无线电前端内的低噪放大器(LNA)位于信道选择滤波器之前，并很容易通过ISM频带中的信号(例如来自共存传输的信号)使其饱和。该滤波器的饱和可导致无线电前端的接收器部分的敏感性降低，这会降低无线电前端检测和解调期望信号的能力。
WLAN系统中的数据包通信要求来自接收器的确认以便通信继续进行。当设置在一起的无线电设备之间的隔离程度低时，由于其相互干扰的程度比隔离度高时要大，这会减缓WLAN通信，因为接入点未确认数据包。这种情况会持续向下延续，直到接入点脱离WLAN工作站。为了避免这种情况，如果共存的无线电设备中的WLAN通信优先于所有的蓝牙通信，那么不具有重传能力的同步蓝牙数据包信息量将用尽通信带宽。此外，这种方法也将用尽任何通信访问的其它蓝牙数据包信息量。因此共存的WLAN/蓝牙无线电设备应保持高的WLAN通信速率，同时还在必要时提供对蓝牙通信的访问。
目前已开发出了各种不同的技术来解决发生在共存操作中的蓝牙和WLAN无线电设备之间的低隔离度问题。这些技术可利用频率和/或时间正交机制以降低共存的无线电设备之间的干扰。此外，这些技术由蓝牙和WLAN无线电设备中的协作或不协作机制产生，其中协作表示协议间的任何直接通信。例如，蓝牙技术使用自适应跳频(AFH)作为最小化信道干扰的频分多路复用(FDM)技术。在AFH中，物理信道的特征是蓝牙微微网中的79个1MHz信道之间的每秒1600次跳跃的伪随机跳频。AFH提供不协作机制，可由蓝牙设备用于避免扩频系统如WLAN系统占用频率。在某些例子中，蓝牙无线电装置可基于不被其它用户占用的ISM频谱中的频率修改其跳频方式。
尽管应用了FDM技术，因为独立信道中的强信号仍起到屏蔽信号的作用并降低无线电前端接收器的敏感度，即将接收器的噪音级增加至不能清楚地检测接收的信号的水平，因此仍然会发生明显的干扰。例如，当无线电设备间的隔离度仅为10dB时，共存的WLAN无线电前端发射器产生15dBm信号，对共存的蓝牙无线电接收器产生强的干扰或屏蔽作用。同样地，当蓝牙无线电设备正在发射信号而WLAN无线电设备正在接收信号时，特别是当蓝牙无线电前端发射器以20dBm第1类工作时，因为无线电设备之间的隔离度被降低，WLAN无线电设备接收器将因蓝牙传输而变得不敏感。
其它技术可基于协作共存机制，如IEEE 802.15.2-2003信息技术实践建议-第15.2部分：无线个域网与其它运行于未授权频带的无线设备的共存(IEEE 802.15.2-2003 Recommended Practice for Information Technology-Part15.2：Coexistence of Wireless Personal Area Networks with Other WirelessDevices Operating in the Unlicensed Frequency Bands)。例如，这些技术包括介质访问控制(MAC)层机制或物理(PHY)层机制。MAC层技术可包括例如交互无线介质访问(AWMA)技术或分组数据流量仲裁(PTA)技术。AWMA和PTA技术均应用时分复用(TDM)方法来解决共存无线电设备的隔离度问题。例如，AWMA技术分割WLAN通信间隔为2个片段：一个用于WLAN系统，一个用于WPAN系统。然后限制每个无线系统在为其分配的时间段内传输。另一方面，PTA技术对共存的WLAN无线电设备或蓝牙无线电设备的每次通信尝试进行仲裁和批准。然后PTA可拒绝将会导致冲突或干扰的通信请求。PHY层技术可包括，例如WLAN无线电设备中的可编程陷波滤波器，滤除窄带WPAN或蓝牙干扰信号。这些技术可导致某些传输无效，或需要额外的硬件以达到更好的共存操作。
其它一些协作共存机制可基于某些专利技术。例如，在某些情况中，利用共存WLAN无线电设备中的固件来轮询共存的蓝牙无线电设备中的状态信号，以确定蓝牙通信是否发生。然而，对蓝牙无线电设备的轮询可能需要在相当稳定的基础上执行，并会影响WLAN无线电设备自身的WLAN通信操作备。如果使用轮询窗，该轮询窗长达几百微秒，WLAN无线电设备便有足够的时间对蓝牙无线电设备进行轮询，这表示BT通信将要发生。在其它情况中，共存的WLAN和蓝牙无线电设备可使用中断驱动的仲裁方法。在这点上，需要一定的处理时间来处理中断操作以及基于WLAN和蓝牙数据包的优先级和类型确定合适的通信调度。
由于在共存终端中的配置的无线电设备之间可能发生干扰和冲突，独立的天线或天线阵列可用于无线电设备支持的每个协议。然而，附加天线硬件的使用的结果，在某些例子中，较昂贵的产品，可限制可达到的大小和/或外形因素，例如，移动终端。
对比本发明后续部分结合附图和具体实施例介绍的系统，对于本领域的普通技术人员来说，现有技术的各种局限性和缺点是很明显的。
发明内容
本申请结合至少一幅附图介绍了一种用于结合有蓝牙和IEEE 802.11b/gWLAN技术的片上系统的天线和无线电前端拓扑结构的系统和/或方法，并在权利要求中给出更完整的定义。
根据本发明的一个方面，提供一种无线通信的方法，所述方法包括：在芯片内处理通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的无线局域网(WLAN)RF信号。
优选地，所述方法进一步包括：通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收WLAN RF信号。
优选地，所述方法进一步包括：在所述芯片内，将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并。
优选地，所述方法进一步包括：在所述芯片内，使用最大比率合并器(MRC)操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并。
优选地，所述方法进一步包括：在所述芯片内，使用天线选择增益分集操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并。
优选地，所述方法进一步包括：在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波。
优选地，所述方法进一步包括：在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波。
根据本发明的一个方面，提供一种机器可读存储器，其内存储的计算机程序包括至少一个代码段，用于提供无线通信，所述至少一个代码段由机器执行以使所示机器执行的步骤包括：在芯片内处理通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的无线局域网(WLAN)RF信号。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收WLAN RF信号的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括在所述芯片内，将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括在所述芯片内，使用最大比率合并器(MRC)操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLANRF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括在所述芯片内，使用天线选择增益分集操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波的代码。
优选地，所述机器可读存储器进一步包括在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波的代码。
根据本发明的一个方面，提供一种无线通信的系统，所述系统包括集成在芯片内的蓝牙处理电路，处理接收的无线局域网(WLAN)RF信号。
优选地，所述系统进一步包括集成在所述芯片内接收所述WLAN RF信号的WLAN处理电路。
优选地，所述系统进一步包括在所述芯片内，将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的电路。
优选地，所述系统进一步包括在所述芯片内，使用最大比率合并器(MRC)操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的电路。
优选地，所述系统进一步包括在所述芯片内，使用天线选择增益分集操作将所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号合并的电路。
优选地，所述系统进一步包括在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波的电路。
优选地，所述系统进一步包括在执行所述合并操作之前，在所述芯片内对所述通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号进行滤波的电路。
本发明的各种优点、目的和创新特征，以及本发明具体实施例的详细介绍，将在以下具体实施方式和附图部分给出。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1A是根据本发明一个实施例包含有基础服务集(BSSs)并使用普通分布式系统(DS)的WLAN基础网络的框图；
图1B是根据本发明一个实施例包括具有支持WLAN/蓝牙共存的工作站的基础服务集(BSSs)的WLAN基础网络的框图；
图1C是根据本发明一个实施例位于同一位置的WLAN和蓝牙无线电装置以及共存终端的使用模型的框图；
图2是根据本发明一个实施例支持WLAN和蓝牙无线电操作的单集成电路(IC)的框图；
图3A是根据本发明一个实施例支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC中WLAN和蓝牙无线电接收器的前端拓扑结构的框图；
图3B是根据本发明一个实施例操作支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC中前端WLAN和蓝牙无线电接收器的操作流程图；
图4A是根据本发明一个实施带有基于选择分集增益合并器的分集合并器的通信信道的框图；
图4B是根据本发明一个实施例带有基于最大比率并合器(MRC)的分集合并器的通信信道的框图；
图4C是根据本发明一个实施例的分集合并的流程图；
图5A是根据本发明一个实施例使用一个天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC的使用模型的框图；
图5B是根据本发明一个实施例使用一个利用集成天线开关的天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC的使用模型框图；
图5C是根据本发明一个实施例使用一个利用3个天线开关的天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单芯片的使用模型框图。
具体实施方式
本发明提供一种用于结合有蓝牙和IEEE 802.11b/g WLAN技术的片上系统的天线和无线电前端拓扑结构的方法和系统。支持WLAN和蓝牙技术的单芯片无线电装置在所述无线电前端的WLAN处理电路以及所述无线电前端的蓝牙处理电路中接收WLAN信号。由WLAN处理电路和蓝牙处理电路从接收的WLAN信号生成的信号可在使用选择分集增益合并或最大比率合并(MRC)的分集合并器中进行合并。当生成的信号低于阀值时，该信号可在合并操作中被丢弃。在仅WLAN模式的操作过程中，即没有蓝牙操作的情况下，如果是在衰减多路径信道内进行通信时，使用用于WLAN信号接收的单芯片无线电前端拓扑结构的两个接收路径可产生较好的信噪比(SNR)或信号干扰噪声比(SINR)。在这点上，较好的WLAN SNR或SINR可对应支持WLAN的设备的较大操作范围。此外，当考虑大小和/或外形因素时，提供WLAN和蓝牙共存通信的天线使用模型也可由所述单芯片无线电前端拓扑结构来支持。
图1A是根据本发明一个实施例包含有基础服务集(BSSs)并使用普通分布式系统(DS)的WLAN基础网络的框图。参照图1A，WLAN基础网络100可包括第一BSS 102a、第二BSS 102b、DS 104、有线网络106、入口108、第一接入点(AP)112a、第二AP 102b和多个WLAN工作站(STA)。BSS 102a和102b表示IEEE 802.11(WLAN)架构的基本构成模块，并定义为受一个协调函数直接控制的一组工作站(STA)。由BSS覆盖的地理区域称作基础服务区(BSA)。DS 104用于集成BSS 102a和102b，包括有恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，用作主干网络，负责WLAN基础网络100中的介质访问控制(MAC)层传输。由IEEE 802.11标准规定的DS 104单独实现。例如，DS 104可使用IEEE 802.3以太局域网(LAN)、IEEE 802.4令牌总线LAN、IEEE 802.5令牌环LAN、光纤分布式数据接口(FDDI)城域网(MAN)或另一个IEEE 802.11无线介质来实现。DS 104可使用与第一BSS 102a或第二BSS 102b相同的物理介质来实现。然而，DS 104逻辑上与BSS不同，并仅可用于在BSS之间传输数据包和/或在BSS与有线网络106之间传输数据包。
有线网络106可包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，可用于提供有线网络操作。对有线网络106的访问可通过入口108从WLAN基础网络100进行访问。入口108可包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，用于将WLAN基础网络100和非IEEE 802.11网络集成在一起。此外，为了将WLAN基础网络100与基于IEEE 802.11的网络集成在一起，入口108还执行网桥的功能操作，例如范围的扩展和/或不同帧格式之间的转换。
AP 112a和112b可包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，用于通过为BSS之间的网络连接提供必要的集成点，从而支持WLAN基础网络100的范围扩展。STA 110a和STA 110b对应于支持WLAN的终端，该终端包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，可用于通过AP为WLAN基础网络100提供连接性。图中所示的STA 110a是笔记本电脑，对应BSS内的移动工作站或终端，图中所示的STA 110b是台式电脑，对应BSS内的固定终端。每个BSS可包括多个移动或固定的工作站，并不限于图1A中的实施例。
图1B是根据本发明一个实施例包括具有支持WLAN/蓝牙共存的工作站的基础服务集(BSSs)的WLAN基础网络的框图。参照图1B，所示的WLAN基础网络120与图1A中WLAN基础网络100不同，其中至少一个BSS包括有至少一个支持蓝牙技术的工作站或终端。在这点上，第二BSS 102b包括额外的移动终端或工作站，例如个人数字助手(PDA)110c和移动电话110d，同时图1B所示的便携式电脑110a支持蓝牙。图中所示的外围设备114可以是蓝牙便携式电脑支持的无线个域网(WPAN)的一部分。例如，便携式电脑110a可通过蓝牙技术与键盘、鼠标、打印机、移动电话、PDA和/或一套耳机或扬声器通信，这些设备和便携式电脑110a可组成ad-hoc(自组织分组)蓝牙微微网。一般而言，蓝牙微微网包括主设备或终端和最多7个从设备或终端。在这个实施例中，便携式电脑110a对应主蓝牙终端，外围设备114对应从蓝牙终端。
图1B中所示的蓝牙便携式电脑110a包括有WLAN无线电装置和蓝牙无线电装置，允许其分别通过AP 112b与WLAN基础网络100通信以及与蓝牙微微网通信。因为便携式电脑110a的尺寸小，将WLAN和蓝牙无线电装置置于同一终端内将在WLAN和蓝牙通信之间产生信号干扰。当PDA 110c和/或移动电话110d是支持蓝牙激活的时，因为这些共存终端的形状因子(formfactor)很小，使得WLAN和蓝牙无线电装置之间的射频路径损失很小，且WLAN和蓝牙通信之间很可能出现干扰。
图1C是根据本发明一个实施例位于同一位置的WLAN和蓝牙无线电装置以及共存终端的使用模型的框图。参照图1C，移动电话110d可包括与AP112c通信的WLAN无线电装置。AP 112c和移动电话110d之间的RF路径损失可以是，例如10米范围内为65dB。IEEE 802.15.2提供有计算RF路径损失的公式。移动电话110d也可支持蓝牙，包括有蓝牙无线电装置，与蓝牙耳机112和/或具有蓝牙无绳电话功能的家庭网关124通信。因为移动电话110d的形状因子很小，WLAN和蓝牙无线电装置在同一共存终端中彼此靠近，因此两者间的隔离度相当低，从而一个无线电装置的传输将降低另一个无线电装置的敏感度。
蓝牙移动电话110d包括2个最大传输功率级。例如，移动电话110d可作为具有20dBm最大传输功率的第1类功率级终端与家庭网关124通信。另一个例子中，移动电话110d可作为具有4dBm最大传输功率的第2类功率级终端与蓝牙耳机122通信。蓝牙耳机122可包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，用于接收和/或传输音频信息。例如，蓝牙耳机122可接收和/或传送来自移动电话110d的连续可变斜率增量(CVSD)调制语音，或从移动电话110d接收A2DP，例如MP3。家庭网关124可包括恰当的硬件、逻辑、电路和/或编码，用于接收和/或传送数据和/或音频信息。例如，家庭网关124可接收和/或传送64kb/s的CVSD调制语音。
在工作过程中，移动电话110d可从WLAN基础网络通过AP 112c接收语音或音频内容，并可传输该语音或音频内容至蓝牙耳机122或传输该语音内容至家庭网关124。同样地，蓝牙耳机122和家庭网关124可传输语音内容至蓝牙移动电话110d，该蓝牙移动电话110d又可通过WLAN基础网络将语音内容传送给其它用户。
蓝牙工作站，如图1C中所示的蓝牙移动电话110d，可支持多个蓝牙数据包的通信。例如，蓝牙工作站可支持通用的数据包类型、同步连接导向(SCO)逻辑传输包、扩展的SCO(eSCO)逻辑传输包和/或异步连接导向(ACL)逻辑传输包。
图2是根据本发明一个实施例支持WLAN和蓝牙无线电操作的单集成电路(IC)的框图。参照图2，所示的WLAN/蓝牙合作无线电架构200，包括WLAN/蓝牙共存天线系统202和单芯片WLAN/蓝牙(WLAN/BT)无线电装置204。所述单芯片WLAN/BT无线电装置204可包括WLAN无线电部分206和蓝牙无线电部分208。例如，所述单芯片WLAN/BT无线电装置204可基于片上系统(SOC)架构实现。
WLAN/BT共存天线系统202可包括恰当的硬件、逻辑和/或电路，执行外部设备和共存终端之间的WLAN和蓝牙通信。WLAN/BT共存天线系统202可包括至少一个天线，用于WLAN和蓝牙数据包信息流的发送和接收。在这点上，WLAN/BT共存天线系统202中使用的天线可设计为符合共存终端的外形因素要求。
WLAN无线电部分206可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，处理用于通信的WLAN协议数据包。WLAN无线电部分206可通过一个发送/接收(Tx/Rx)端口发送和/或接收WLAN协议数据包和/或信息给WLAN/BT共存天线系统202。在某些例子中，所述发送端口(Tx)可与所述接收端口(Rx)分开单独实现。WLAN无线电部分206也可生成控制WLAN/BT共存天线系统202的至少一部分操作的信号。WLAN无线电部分206中的固件操作可用于调度和/或控制WLAN数据包通信。
WLAN无线电部分206也可接收和/或发送优先级信号210。优先级信号210可用于调度和/或控制WLAN无线电部分206和蓝牙无线电部分208的共存操作。在这点上，优先级信号210可包括多个信号以实现各种级别的传输优先级，使用2个信号可产生最多4种不同的传输优先级，使用3个信号可产生最多8个不同的传输优先级。
蓝牙无线电部分208可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，处理用于通信的蓝牙协议数据包。蓝牙无线电部分208可通过一个发送/接收(Tx/Rx)端口发送和/或接收蓝牙协议数据包和/或信息给WLAN/BT共存天线系统202。在某些例子中，所述发送端口(Tx)可与所述接收端口(Rx)分开单独实现。蓝牙无线电部分208也可生成控制WLAN/BT共存天线系统202的操作的至少一部分的信号。运行在蓝牙无线电部分208中的固件可用于调度和/或控制蓝牙数据包通信。蓝牙无线电部分208也可接收和/或发送优先级信号210。WLAN无线电部分206支持的部分操作以及蓝牙无线电部分208支持的部分操作可由通用逻辑、电路和/或编码来实现。
在某些例子中，WLAN无线电部分206或蓝牙无线电部分208的至少一部分被禁用，该无线终端以单通信模式工作，就是说，可停止共存。当WLAN无线电部分206的至少一部分被禁用时，WLAN/蓝牙共存天线系统202可使用默认设置来支持蓝牙通信。当蓝牙无线电部分208的至少一部分被禁用时，WLAN/蓝牙共存天线系统202可使用默认设置来支持WLAN通信。
WLAN/蓝牙共存天线系统202和单芯片WLAN/蓝牙无线电装置204之间的数据包通信可通过单芯片WLAN/蓝牙无线电装置204中的无线电前端拓扑结构来实现。无线电前端拓扑结构可部分实现在WLAN无线电部分206内和/或部分实现在蓝牙无线电部分208内。
图3A是根据本发明一个实施例支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC中WLAN和蓝牙无线电接收器的前端拓扑结构的框图。参照图3A，所示的WLAN/BT前端接收器300包括天线开关303a和303b、低噪放大器(LNA)304a和304b、射频(RF)混合器306a和306b以及BT LPF 308、WLAN低通滤波器(LPF)310a和310b。WLAN/BT前端接收器300可包括第一滤波器开关307、BT LPF 308、第二滤波器开关309、模数转换器(ADC)312a和312b、处理器开关313、BT基带处理器314、WLAN基带处理器316a和316b和分集合并器318。WLAN/BT前端接收器300可对应图2中所述单芯片WLAN/BT无线电装置204的RF前端接收器。
图3A中还示出了天线302a和302b。天线302a和302b可实现为，例如，图2A中描述的WLAN/BT共存天线系统的一部分。天线302a和302b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，接收和/或发送RF信号。天线开关303a和303b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，分别将LNA 304a和304b通信连接至天线302a和302b。在这点上，天线302a和302b可用于接收RF信号并传送给LNA304a和304b。
LNA 304a和304b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，放大接收自天线302a和302b的RF信号。RF混合器306a和306b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于接收来自LNA304a和304b的放大后RF信号，并生成同相(I)和正交(Q)信号。
第一滤波器开关307可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，在发送RF混合器306a产生的I和Q信号给WLAN LPF 310a或BT LPF 308之间进行选择。当该I和Q信号对应蓝牙标准支持的数据和/或信息时，第一滤波器开关307可选择将该I和Q信号传送至BT LPF 308。当该I和Q信号对应WLAN标准支持的数据和/或信息时，第一滤波器开关307可选择将该I和Q信号传送至WLAN LPF 310a。
WLAN LPF 310a和310b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，对分别由RF混合器306a和306b产生的I和Q信号进行低通滤波。WLAN LPF 310a和310b可具有接近20MHz的带宽。BT LPF 308可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，对由RF混合器306a产生的I和Q信号进行低通滤波。BT LPF 308可具有接近1MHz的带宽。
第二滤波器开关309可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，在将WLAN LPF310a或BT LPF 308滤波后的I和Q信号传送至ADC 312a之间进行选择。当该I和Q信号对应蓝牙标准支持的数据和/或信息时，第二滤波器开关309可选择将BT LPF 308滤波后的I和Q信号传送至ADC 312a。当该I和Q信号对应WLAN标准支持的数据和/或信息时，第二滤波器开关309可选择将由WLAN LPF 310a滤波后的I和Q信号传送至ADC 312a。
ADC 312a和312b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，将滤波后的I和Q信号转换为数字格式。ADC 312a和312b可从滤波后的I和Q信号产生N比特的数字码，其中N表示数字转换的采样位数(resolution)。N的值取决于BT基带处理器314以及WLAN基带处理器316a和316b的输入。处理器开关313可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，在将ADC 312a的数字输出传送给BT基带处理器或WLAN基带处理器316a之间进行选择。当I和Q信号通过BT LPF 308滤波后，可将处理器开关313设置为将数字化的滤波后I和Q信号传送至BT基带处理器314。当I和Q信号通过WLAN LPF 310a滤波后，处理器开关313可设置为将数字化的滤波后I和Q信号传送至WLAN基带处理器316a。
BT基带处理器314可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，可基于蓝牙标准对从ADC 312a接收的数据和/或信息进行数字处理。在这点上，BT基带处理器314可产生BT接收数据输出。WLAN基带处理器316a和316b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，基于WLAN标准对分别从ADC 312a和312b接收的数据和/或信息进行数字处理。WLAN基带处理器316a和316b可生成分别与天线302a和302b接收的RF信号相关的信道的衰减因子和/或相移。在这点上，WLAN基带处理器326a和316b可将生成的衰减因子和/或相移传送给分集合并器318。此外，WLAN基带处理器326a和316b可将基于WLAN标准处理后的数据和/或信息传输至分集合并器318。
分集合并器318包括恰当的逻辑、电路合/或编码，可对基于WLAN标准接收的数据和/或信息执行天线分集合并操作。分集合并器318可将WLAN基带处理器316a和316b的输出的至少一部分合并以生成WLAN接收数据输出。分集合并器318可进行选择增益分集或最大比率合并(MRC)操作。
WLAN/BT前端接收器300的结构允许一般用于蓝牙通信的天线302a还可用作第二WLAN天线，以实现用于衰减WLAN多路径信道的天线分集操作。虽然WLAN/BT前端接收器300可执行WLAN通信的双天线分集操作，但并不限于此。因此，WLAN/BT前端接收器300可支持WLAN通信的M个天线的分集操作，其中M≥2。
图3B是根据本发明一个实施例操作支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC中前端WLAN和蓝牙无线电接收器的操作流程图。参照图3B所示的流程图320，在开始步骤322后，在步骤324中，单芯片WLAN/BT无线电装置204确定是否激活WLAN/BT前端接收器300内的WLAN天线分集操作。当单芯片WLAN/BT无线电装置204确定将使用WLAN天线分集操作时，处理流程进入步骤326。
在步骤326中，通过天线302a接收WLAN信号。通过天线302a接收的WLAN信号可认为是通过WLAN/BT前端接收器300的蓝牙部分接收的。在步骤328中，通过天线302b接收WLAN信号。通过天线302b接收的WLAN信号可认为是通过WLAN/BT前端接收器300的WLAN部分接收的。
在步骤330中，将由天线302a接收的WLAN信号通过LNA 304a放大，通过RF混合器306a混频，通过WLAN LPF 310a进行滤波，并通过ADC 312a数字化。在这点上，可设置第一滤波器开关307和第二滤波器开关309来选择由WLAN LPF 310a进行滤波。此外，由天线302b接收的WLAN信号可通过LNA 304b放大、通过RF混合器306b混频、通过WLAN LPF 310b进行滤波，并通过ADC 312b数字化。
在步骤332中，ADC 312a和ADC 312b的输出可传送给WLAN基带处理器316a和316b以进行处理。在步骤334中，WLAN基带处理器316a和316b的输出可传输至分集合并器318以执行天线分集合并操作。在步骤336中，分集合并器318以及WLAN接收数据的输出，可传送给单芯片WLAN/BT无线电装置204的其它部分以进行进一步的处理。在步骤336后，处理流程进入结束步骤350。
返回到步骤324，当单芯片WLAN/BT无线电装置204确定将不使用WLAN天线分集操作时，处理流程进入步骤338。在步骤338中，通过天线302b接收WLAN信号。通过天线302b接收的WLAN信号可认为是通过WLAN/BT前端接收器300的WLAN部分接收的。在步骤340中，通过天线302a接收蓝牙信号。通过天线302a接收的蓝牙信号可认为是通过WLAN/BT前端接收器300的蓝牙部分接收的。
在步骤342中，通过天线302a接收的蓝牙信号可由LNA 304a放大，通过RF混合器306a混频，通过BT LPF 308进行滤波，并通过ADC 312a数字化。在这点上，可设置第一滤波器开关307和第二滤波器开关309来选择通过BT LPF 308进行滤波。此外，通过天线302b接收的WLAN信号可通过LNA304b放大，通过RF混合器306b混频，通过WLAN LPF 310b滤波，并通过ADC 312b数字化。
在步骤344中，ADC 312b的输出可传输至WLAN基带处理器316b以进行处理。在步骤346中，ADC 312a的输出可传输至BT基带处理器314以进行处理。在步骤348中，WLAN基带处理器316b的输出可传输至分集合并器318，在此不发生任何天线分集合并操作。分集合并器318的输出可传输至单芯片WLAN/BT无线电装置204的其它部分以作进一步处理。在本发明的另一个实施例中，WLAN基带处理器316b的输出可直接传输至单芯片WLAN/BT无线电装置204的其它部分以作进一步处理。此外，BT基带处理器314的输出也可直接传输至单芯片WLAN/BT无线电装置204的其它部分。在步骤348后，处理流程进入结束步骤350。
图4A是根据本发明一个实施带有基于选择分集增益合并器的分集合并器的通信信道的框图。参照图4A，所示的信道400包括L个分集信道，用于传送承载信息的信号。该通信信道400可包括第一信号401、第二信号403和第L信号405。第一信号401可标记为s1(t)，第二信号403可标记为s2(t)，第L信号405可标记为sL(t)。在传输过程中，每个信号都会受到信道衰减和/或噪音的影响。信号s1(t)可经过修改后生成接收信号421。接收信号421可标记r1(t)，并在经过用于第一信道的相应信道衰减/相位因子402和附加噪音组件412后生成。在这点上，r1(t)＝α1 exp(-jφ1)*s1(t)+z1(t)，其中α1是第一信道中的衰减因子，φ1是第一信道的相移，z1(t)对应附加噪音组件412。
同样地，信号s2(t)可经过修改后生成接收信号423。接收信号423可标记为r2(t)，并在经过用于第一信道的相应信道衰减/相位因子404和附加噪音组件414后生成。在这点上，r2(t)＝α2 exp(-jφ2)*s2(t)+z2(t)，其中α2是第二信道中的衰减因子，φ2是第二信道的相移，z2(t)对应附加噪音组件414。信号sL(t)可经过修改后生成接收信号425。接收信号425可标记为rL(t)，并在经过用于第L信道的相应信道衰减/相位因子406和附加噪音组件416后生成。在这点上，rL(t)＝αL exp(-jφL)*sL(t)+zL(t)，其中αL是第L信道中的衰减因子，φL是第L信道的相移，zL(t)对应附加噪音组件416。
通信信道400可包括接收器422、424...和426。接收器422、424...和426可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于解调上述接收信号。接收信号r1(t)、r2(t)...和rL(t)可分别由接收器422、424...和426解调。接收器422、424...和426可通过至少一个匹配滤波器来实现。接收器422、424...和426的输出可传输给选择增益分集合并器430a。选择增益分集合并器430a可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，通过对每个信号分配不同的权重来将接收器422、424...和426的输出合并，从而生成一个加权接收数据信号。当用于仅WLAN接收时，选择增益分集合并器430a可生成WLAN接收数据信号。在某些例子中，当通过选择增益分集合并器430a接收的信号低于阀值时，该信号将被丢弃或不用于生成所述一个加权接收数据信号。
接收信号r1(t)、r2(t)...和rL(t)对应于无线电接收器中不同的接收路径所接收的信号。图3A中WLAN/BT前端接收器300可使用2个接收路径进行WLAN接收。在这点上，接收信号r1(t)对应于通过WLAN前端接收器300的蓝牙前端部分接收的第一WLAN信号，接收信号r2(t)对应于通过WLAN/BT前端接收器300的WLAN前端部分接收的第二WLAN信号。对应第一WLAN信号的接收器422可实现在WLAN基带处理器316a内。对应第二WLAN信号的接收器424可实现在WLAN基带处理器316b内。此外，选择增益分集合并器430a可对应于图3A中所示的分集合并器318。
在图3A所示的实施例中，因为有两个天线可用，所以有2个分集信道来传送承载信息的信号。在这点上，图4A中信道400可基于使用2个接收信号的实现方式来生成所述一个加权接收数据信号。
图4B是根据本发明一个实施例带有基于最大比率并合器(MRC)的分集合并器的通信信道的框图。参照图4B，所示的通信信道450与图4A中的通信信道400不同，在通信信道450中，使用最大比率合并器(MRC)430b来合并接收器422、424...和426的输出。MRC 430b可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于将乘以对应的复共轭信道增益αk exp(jφk)(其中k表示信道)后的每个接收器的匹配滤波输出合并。当用于仅WLAN接收时，MRC 430b可生成WLAN接收数据信号。MRC 430b对应于图3A中所示的分集合并器318。在某些例子中，当MRC 430b接收的信号低于阀值时，该信号将被丢弃或不用于生成所述WLAN接收数据信号。
在图3A所示的实施例中，因为有两个天线可用，所以有2个分集信道来传送承载信息的信号。在这点上，图4B中的通信信道450可基于使用2个接收信号的实施方式生成所述一个加权接收数据信号。
图4C是根据本发明一个实施例的分集合并的流程图。参照图4C所示的流程图450中，开始步骤452后，在步骤454中，在图3A中WLAN/BT前端接收器300的蓝牙前端部分接收第一WLAN信号，在WLAN/BT前端接收器300的WLAN前端部分接收第二WLAN信号。在步骤456中，若分集合并器318执行MRC操作，处理流程进入步骤462。在步骤462中，分集合并器318接收来自WLAN基带处理器316a和316b的衰减因子和/或相移，以生成对应的复共轭给第一和第二WLAN信号的接收器输出。在步骤462后，处理流程进入步骤460。回到步骤456，若分集合并器318执行选择增益分集合并操作，处理流程进入步骤458。在步骤458中，可确定接收器输出的信号强度，并分配对应的权重。在步骤462后，处理流程进入步骤460。
在步骤460中，当信号低于阀值水平时，处理流程进入步骤464。在步骤464中，低于阀值的信号将被丢弃而不用于合并操作。在步骤464后，处理流程进入步骤464。回到步骤460，当所有信号均高于阀值，处理流程进入步骤466。在步骤466中，分集合并器318执行合并操作，生成WLAN接收数据信号。在步骤468中，将WLAN接收数据信号传输给该单芯片WLAN/BT无线电装置的另一部分以进行进一步的处理。在步骤468后，处理流程进入结束步骤470。
图5A是根据本发明一个实施例使用一个天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC的使用模型的框图。参照图5A，WLAN/BT共存的无线电结构500可包括天线512、带通滤波器512、第一天线开关(SW1)518、第二天线开关(SW2)514、功率放大器(PA)516、分离器520和单芯片WLAN/BT无线电装置502。单芯片WLAN/BT无线电装置502可包括WLAN无线电部分504和蓝牙无线电部分506。WLAN无线电部分504可包括天线控制器522。
单天线510可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于提供蓝牙和WLAN通信的传输和接收。在这点上，单天线510可用于多个通信协议的传输或接收。带通滤波器512可包括恰当的硬件、逻辑和/或电路，用于对信号执行带通滤波。带通滤波器512可使用多相位滤波器实现。带通滤波器512可设置为符合ISM频带的带通要求。
SW1 518和SW2 514可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于在2个输入端口的信号之间进行选择，使其中一个连接至输出端口。SW1 518和SW2514可使用单拉双掷(SPDT)切换装置来实现。SW1 518的选择操作可通过控制信号(例如天线控制器522生成的WLAN传输控制信号(TX_CTL))来控制。SW2 514的选择操作可通过控制信号(例如天线控制器522生成的共存控制(COEX_CTL)信号)控制。
单芯片WLAN/蓝牙无线电装置502中的WLAN无线电部分504可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于处理WLAN协议数据包以进行传输。WLAN无线电部分504的天线控制器522可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于生成至少一个TX_CTL和/或COEX_CTL控制信号，用于配置工作站接收和/或传送WLAN和/或蓝牙数据。如图所示，WLAN无线电部分504可包括有单独的端口分别用于传送和接收WLAN数据包。然而，也可以使用单个TX/RX端口来进行WLAN通信。WLAN无线电部分504可生成和/或接收至少一个优先级信号508，用以控制和/或调度与蓝牙无线电部分506的合作通信。
蓝牙无线电部分506可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于处理蓝牙协议数据包以进行传输。如图所示，蓝牙无线电部分506可包括单独的端口分别用于蓝牙数据包的传输(TX)和接收(RX)。然而，也可以使用一个TX/RX端口用于蓝牙通信。蓝牙无线电部分506可生成和/或接收至少一个优先级信号508以控制和/或调度与WLAN无线电部分504的合作通信。
在某些情况中，WLAN通信或蓝牙通信可被禁用，且工作站不以共存模式工作。当WLAN通信被禁用，SW1 518和/或SW2 514可使用默认的设置来支持蓝牙通信。当蓝牙通信被禁用，SW1 518和/或SW2 514可使用默认的设置来支持WLAN通信。
分离器520可包括恰当的硬件、逻辑和/或电路，用于将接收的通信数据分离为蓝牙接收数据和WLAN接收数据。分离器520可支持单独的蓝牙接收和传输路径，并减少蓝牙和WLAN接收同时发生时的仲裁或调度需求。在某些例子中，可使用另一个开关来绕开分离器520，降低工作在仅WLAN或仅蓝牙模式时的损耗。PA 516可包括恰当的逻辑、电路和/或编码，用于放大蓝牙和/或WLAN传输信号。PA 516可提供20dB的增益，并可实现在片上或片外。在这点上，PA 516可用于提供蓝牙传输的第1类操作。
图5B是根据本发明一个实施例使用一个利用集成天线开关的天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单IC的使用模型框图。参照图5B所示为WLAN/BT共存的无线电结构550，其中，图5A中所示的SW1 518可集成在单芯片WLAN/BT无线电装置552内。在这点上，单芯片WLAN/BT无线电装置552实质上与图5A的单芯片WLAN/BT无线电装置502近似。TX_CTL控制信号用于控制集成的SW1 518的操作，并实现从天线控制器522到SW1 518的内部通信。在某些例子中，图5A中的PA 516也可集成在单芯片WLAN/BT无线电装置552中。
图5C是根据本发明一个实施例使用一个利用3个天线开关的天线支持WLAN和蓝牙无线电操作的单芯片的使用模型框图。参照图5C，所示的WLAN/BT共存的无线电结构560，与图5A中的WLAN/BT合作无线电结构500不同，在图5C的无线电结构560中，当分别接收WLAN和BT通信时，可使用第三天线开关(SW3)将SW1 518和分离器520绕开。在这点上，天线控制器522产生的COEX_CTL信号也可控制SW3 562的操作。当进行WLAN通信时，将绕开分离器520，从而避免通过分离器520后的信号强度损失。
在某些例子中，当没有蓝牙通信时，可使用COEX_CTL信号将分离器520绕开，并增加WLAN通信的SNR或范围。因为分离器520会产生约3dB的信号损失，并且在某些例子中会产生1或2dB的执行损失，因此通过使用SW3562将分离器520绕开，可使SNR增加。同样地，在没有WLAN信息流时，也可将分离器520绕开。但是，多数情况下，分离器520导致的蓝牙信号损失对于蓝牙通信操作来说是可以接受的。
本申请中描述的用于单芯片WLAN/BT无线电装置的无线电接收器前端拓扑结构可通过使用天线分集操作改进WLAN接收过程中的SNR或SINR。此外，当考虑大小和/或外形因素时，该前端拓扑结构还可支持单天线配置。
因此，本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现所述方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行所述程序控制计算机系统，使其按所述方法运行。在计算机系统中，利用处理器和存储单元来实现所述方法。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。
本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
本申请全文引用并要求申请日为2005年6月1日的美国临时专利申请No.60/686,482的优先权。
本申请还全文引用以下专利申请：
美国专利申请No.11/143,559(代理案号No.16039US02)，申请日为2005年6月2日；
美国专利申请No.11/143,378(代理案号No.16040US02)，申请日为2005年6月2日；
美国专利申请____________(代理案号No.16620US02)，申请日为2006年3月23日；
美国专利申请____________(代理案号No.16623US02)，申请日为2006年3月23日。

Claims (2)

1.一种无线通信的方法，所述方法包括：在芯片内，处理通过集成在所述芯片内的蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号及通过集成在所述芯片内的WLAN处理电路接收的WLAN RF信号；
将所述蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述WLAN处理电路接收的WLAN RF信号分别乘以相应的复共轭信道增益；
若接收的信号不低于阈值，则合并所述蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述WLAN处理电路接收的WLAN RF信号。
2.一种无线通信的系统，所述系统包括集成在芯片内的：
蓝牙处理电路，处理接收的WLAN RF信号；
WLAN处理电路，处理接收所述WLAN RF信号；
将通过所述蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和通过所述WLAN处理电路接收的WLAN RF信号分别乘以相应的复共轭信道增益，判断若接收的信号不低于阈值，则合并所述蓝牙处理电路接收的WLAN RF信号和所述WLAN处理电路接收的WLAN RF信号的合并器。
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