CN1998145A - 利用蜂窝终端接收广播信道的低成本方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信终端(16)包括广播信号频率转换器(40)，该广播信号频率转换器被可通信地耦合到该终端的通信信号接收机(16)的，并且被配置为使用它的通信接收机(16)来处理接收的广播信号。在典型实施例中，该转换器(40)包括频移电路(54)，例如块频率转换器，其将广播信号频带移位到通信信号频带，以使接收的广播信号被移位到与通信接收机的信号路径(16)相兼容的频率范围。此外，通信接收机(16)的显著的数字域信号处理能力可被用于接收广播电视和/或无线电信号，提供信号增强，并且提取其它类型的信息，例如RDBS、IBOC等等。此外，终端(10)可以被配置为在接收广播信号的同时通过将接收机(16)切换回到通信网络信号来维持通信网络监视，时间长得足以检查寻呼等等。

Description

利用蜂窝终端接收广播信道的低成本方法

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求以下美国临时申请的优先权：2004年4月16日提交的顺序号为60/563,074的申请。该申请全文被明确地结合于此以作参考。

发明背景

本发明一般而言涉及无线通信装置，尤其涉及在这样的装置中接收广播信号，例如广播无线电和电视信号。

消费者期望在不断提高性能和便利性的同时还期望不断降低尺寸和成本，这为便携装置的设计者形成了重大的挑战。在无线通信装置设计的领域中这种压力令人感到最为强烈。

由于不断引入合并了多个功能的新的便携无线装置，功能线变得模糊起来，并且产品种类得到扩展。容易想到这种合并的产品的现成例子。个人信息管理器(PIMS)包括蜂窝无线电话或者反之亦然，手持计算机包括无线网络和蜂窝无线接口，移动终端包括照相机，等等。

包括AM/FM无线电的无线通信装置表示产品类型的一种看上去自然的合并。可能期望消费者在没有为了其它目的而使用他们的无线装置时认识到收听无线电广播的能力。实际上，由单个装置提供的功能越多，需要的其它装置就越少，并且单个装置越能结合到日常生活方式当中。遗憾的是，把这种次要功能结合到装置中已经面临着在成本、尺寸、电池寿命和上市时间上的极大限制，这可能使本来有前景的设计目标无法实现。

发明概要

本发明包括一种方法和设备，其中无线通信终端包括广播信号频率转换器，其被可通信地耦合到终端的通信信号接收机，并且被配置为利用其通信接收机来处理接收到的广播信号。典型的广播信号频率转换器包括频移电路，用来将广播频带移位(shift)到与通信接收机的信号路径兼容的通信信号频带。这样移位后，利用通信接收机的数字域信号处理能力来采样和处理广播信号。

因此，终端的通信接收机可以用来接收广播无线电和电视信号，例如FM、AM、气象频带等等，提供信号接收增强，并从接收的广播信号中提取其它类型的信息，例如RDBS、IBOC、边带信令等。此外，终端可以被配置为在接收广播信号的同时通过将接收机切换回到通信网络信号来保持通信网络监视，时间长得足以检查呼入、消息等。

因此，根据本发明的一个或多个实施例的典型无线通信终端包括蜂窝接收机和耦合到蜂窝接收机的广播信号频率转换器。该终端被配置为通过蜂窝接收机在一个或多个通信信号频带中接收和处理无线通信信号。此外，它被配置为通过广播信号频率转换器在一个或多个广播频带中接收广播信号，例如无线电、电视等等，将接收到的广播信号移位到其中一个通信信号频带，并通过蜂窝接收机处理移位的广播频率信号。这样的配置使得蜂窝接收机具有处理广播信号和通信信号的双重用途，这大大减少了为终端增加广播信号接收能力所需的电路，以及提供了高质量的广播信号处理和广播信号信息的典型输出。例如，该终端可以提供接收到的无线电广播的本地音频输出，可以在其显示器上显示电台/歌曲信息，或者可以在其显示器上提供接收到的电视信号。

类似地，根据本发明的一个或多个实施例的典型方法包括：基于将接收的广播信号频移到与终端的通信信号接收路径兼容的频带来获得移位的信号，在无线通信终端中接收广播信号。然后该终端通过通信信号接收路径处理移位的信号。典型的终端包括蜂窝无线电话，该蜂窝无线电话通过将广播频带块(block)转换成蜂窝无线频带，从而将接收的广播信号移位到与其通信信号接收路径兼容的频带。简单地说，在广播频带中的接收信号被移位到蜂窝无线频带中。

当然，本发明还包括另外的方面，其中一些在后面的详细讨论中进行阐述。其它的特征和优点对于本领域技术人员而言通过阅读下面的讨论和通过查看附图将是显而易见的。

附图简述

图1是根据本发明的一个或多个实施例配置的典型无线通信装置的图。

图2是典型广播信号频率转换器的图。

图3是与接收和处理广播信号和无线通信信号相关的典型处理逻辑的图。

图4是将广播信号频率转换器集成到通信接收机电路中的典型电路的图。

发明详述

图1是根据本发明的一个典型实施例配置的典型无线通信装置10的图。装置10在这里也被称为“终端”，它可以包括蜂窝无线电话、无线个人信息管理器(PIM)、无线手持计算机或其它类型的无线装置。

考虑到上述，于是，典型装置10包括天线12、开关/双工器14、通信接收机16、通信发射机18、一个或多个系统控制器20例如一个或多个微控制器或其它数字处理逻辑、以及用户接口22，该用户接口22可以包括下列中的一个或多个：用于数据、命令和拨号输入的键盘，用于提供信息给用户的显示器，用于接收语音和其它音频输入给该用户的话筒，以及用于输出音频信号给用户的扬声器。

以所说明的电路元件继续，典型的通信接收机16包括无线电前端30和一个或多个接收信号处理器32，所述信号处理器可以被广义地理解为包括硬件、软件或所期望的它们的混合，其为由无线电前端30输出的数字信号采样提供数字信号处理。在一个典型实施例中，处理器32被配置为根据通信信号格式和所期望的性能特性的需要，执行信号解调、解码、均衡等。可能的通信信号格式包括但不限于诸如IS-95B/IS-2000码分多址(CDMA)、宽带CDMA或GSM/PCS(在其各种频带内)之类的无线通信标准。

典型的通信发射机18类似地可以用硬件、软件或它们的某一组合来实施，并且包括一个或多个发射信号处理器34和发射机放大器电路36(例如功率放大器电路)。本领域技术人员将会理解，接收信号处理器32和发射信号处理器34之一或两者可以被集成到基带处理电路中或否则视为基带处理电路的一部分，其可以是ASIC、DSP、微控制器或其任何组合。

无论如何，应该理解，上面的细节可以进行改变，并且实际的终端10可以包括没有明确说明的元件，例如一个或多个存储装置或者其它数据存储元件，并且可以省略所说明的一些元件。这样的改变对于理解通信接收机16除了其期望的无线通信信号的处理之外，还处理诸如广播无线电和电视信号之类的广播信号的典型用途和配置并不很重要。为此，典型的终端10进一步包括广播信号频率转换器40、可选的耦合元件42(例如RF开关)、以及可选的附加天线44。

在典型操作中，终端10被配置为在第一模式或第二模式中操作，在第一模式中，该终端从无线通信网络接收和处理输入的通信信号，在第二模式中，该终端接收和处理输入的广播信号。当期望(或需要)接收和处理输入的无线通信信号时，终端10将在天线12上接收的输入的通信信号通过开关/双工器14和开关42耦合到通信接收机16的接收信号输入。在该模式中，通信接收机16被配置为在其接收机路径内执行数字信号处理，该接收机路径适合于被接收的通信信号的类型。

相反，当期望接收广播信号时，终端10将广播信号频率转换器40的信号输出通过开关42耦合到通信接收机16的接收机输入。通过这个动作，接收的广播信号作为模拟输入信号被提供给通信接收机，以用于数字化和在数字域中适当的信号处理。当然，将会认识到，应用于广播信号的数字信号处理通常将不同于应用于输入的通信信号的处理，所述通信信号可以是以复数字调制格式，并且可能需要复杂的均衡或其它干扰消除、解码等。

在这一点上，在处理上的这种改变易于由典型接收机基于例如在不同时间执行不同信号处理程序、重新配置可编程信号处理电路等来处理。实质上，广播信号处理在通信信号处理器具有突出能力的信号处理电路内执行而没有增加成本。实际上，利用即使普通终端的数字信号处理电路的计算“马力”，也可以使广播信号处理比在常规广播无线电/电视接收机中可行的明显更高级。例如，立体声接收、高级滤波、均衡等都可以使用通信接收机固有的处理能力来实施。

特别感兴趣的是，通信接收机16的内在信号处理能力可以用来从接收的广播信号中提取其它类型的信号信息，除了期望的音频或视频信号信息之外或者作为它们的替代。也就是，除了从电视、FM、AM、气象频带和其它广播提取音频或视频信号信息之外，通信接收机16的信号处理能力也可以用来提取非音频信息，例如无线数据广播系统(RDBS)信息、带内同频(IBOC)信息或其它信令信息(例如边带信令分量)。

所提取的非音频信息可以被存储在终端内，显示给用户，或既存储又显示，或用于终端操作的某一其它方面。实际上，由于其自身取得了地面数字无线广播，所以接收和处理在广播信号中包括的数字内容的能力表示用来为便携装置用户提供数据的显著替代或补充机制。

无论如何，回过来到与操作终端10相关的典型细节，应该注意，终端10可以被配置为作为默认模式的通信信号处理，以及可以被配置为例如响应于用户输入而切换到广播信号处理。因此，终端10可以通过它的显示器和/或键盘向它的用户提供仿真的无线电和/或电视控制接口，并且调谐到所选的广播信号频带和特定的无线电台和电视台来响应用户的输入。正如稍后在此将解释的那样，即使当终端10被置于广播信号模式时，它也并不被从支持的无线通信网络(未示出)中切断，因为它可以被配置为周期性地切换它的通信接收机16，以从处理接收输入的广播信号到处理输入的网络通信信号，时间长得足以检查呼入、消息、其它寻呼信号等等。

图2说明了广播信号频率转换器40的典型细节。在所说明的实施例中，转换器40包括低噪声放大器(LNA)50和频移电路，该频移电路包括或与振荡器52和混频器54相关。LNA50可以包括例如用于响应系统控制器20的可调谐电路，它提供对应于期望的广播信号频率的低电平信号。接着该信号被混频器54频移到通信信号频带中，以使所移位的信号在频率上与通信接收机16的接收的信号处理路径相兼容。实际上，作为通信接收机16的“天性”，通过将接收的广播信号移位到通信信号频带中，由通信接收机16执行的各种采样(数字化)、滤波和其它基本信号处理操作是兼容的。

这种频率兼容性产生了不需要改变接收机链中的时钟信号、滤波器等等的至少双重优点，这保持成本和复杂性为低，以及保持通信接收机16在它本身的频带内使得它准备好用于快速临时切换到通信信号监视。这种切换允许终端10在广播信号接收的周期内周期性地检查寻呼，并在支持的无线网络中保持注册，等等，而不引起该广播接收的不适当的中断。

在可以由终端10执行的典型处理逻辑流程的环境下查看切换操作，图3说明了处理从确定广播信号模式是否是期望的“开始”(步骤100)。例如，这种期望可由用户输入来指示。如果广播信号接收不是期望的，那么终端10继续接收和处理(并发送)如所需要或期望的无线通信信号(步骤102)。

如果广播信号接收是期望的，那么终端10“调谐”到期望的广播信号频率，例如，该频率可以由用户根据通过用户接口22访问的“特别喜爱的”电台预置来选择。终端10通过启动开关42(或通过某一其它所需要或期望的连接装置)将广播信号频率转换器40耦合到通信接收机16。因为如图1所示的开关42将接收模式设置为通信信号接收或广播信号接收，所以开关42可以被称为“模式”开关。然而，其它电路装置也可被用于使通信接收机电路16具有接收广播信号或无线通信信号的双重用途。

随着来自转换器40的频移模拟输出信号现在被耦合到通信接收机的输入，该移位信号被采样(数字化)，并且采样波形通过通信接收机16如所需要或期望的在数字域中进行处理(步骤106)。从波形采样中提取的任何音频信息可以由终端10使用内置扬声器进行输出，以耳机输出提供给用户，或以数字格式保留来用于存储在存储器中以待稍后的回放，等等。类似地，终端的显示器可被用于查看接收的电视广播(步骤108)。

类似地，在接收的广播数据信号中包括的任何非音频信息，例如RDRS、IBOC或其它信息，可以在数字域中进行提取，并以合适的格式被输出给用户，和/或被存储以供稍后使用(步骤108)。作为非限定性的例子，终端10可以处理RDBS信息来给用户提供接收的广播电台标识、当前的歌曲标题、即将到来的播放列表等等，而IBOC信息可被用于相同的目的或用于接收新闻服务、股票报价等等。

当这种处理正在进行时，典型终端10可以被配置为保持与其支持的无线通信网络联系。因此，它可以运行定时器或使用某一其它定时机构来控制周期性监视到其支持的无线通信网络的切换。如果定时间隔已经期满(步骤110)，例如半秒的监视间隔，该终端临时将通信接收机16从接收和处理输入的广播信号切换为接收和处理来自网络的输入无线通信信号(步骤112)。

因此切换后，终端10接收寻呼信道信号(或其它开销/控制信道信号)，时间长得足以确定终端10是否在被寻呼，或另外具有未决呼叫、消息，或其它网络相关事件未决(步骤114)。必要时，终端10可以断开或另外挂起广播信号接收，以有利于执行通信网络操作，例如响应寻呼、答复呼入、接收短消息业务(SMS)消息、多媒体消息业务(MMS)消息等等。

此外，在其切换时间内，典型终端10可以被配置成执行可选的间隙处理(步骤116)，其中该终端10使用它的信号处理能力来产生用于填充由终端临时切换到无线网络引起的输入广播信号中的接收间隙的信号信息。虽然这种间隙一般应该为短的，例如小于20毫秒，但是在从接收的广播信号中产生的任何信号中，它们仍然可被察觉。

例如，基于产生本地间隙填充信号信息，已知信号处理算法中的任何一种可以通过终端10实施以“继续”音频或视频播放通过这些间隙。这种算法可以很简单，例如在间隙中重复最后的采样，或者更复杂，例如通过信号建模来合成采样。间隙填充也可以被用于由监视切换所中断的任何非音频信息。然而，在非音频信息的情况下，间隙填充过程可以利用任何差错编码或其它可用于发送非音频信息的前向纠错信息。

无论如何，如果终端10确定它适合从其切换中返回(步骤118)，那么它将模式开关42设置回到广播信号模式(步骤104)。从此，重复如上所述的处理。

从终端10的典型处理逻辑转到典型功能实施，图4说明了一个实施例，其中广播信号频率转换器40被集成到通信接收机的无线电前端30中。应该理解，这种集成不是必需的，但是可以提供一个或多个优点。例如，通信接收机前端一般必须满足严格的性能需求，并且因此很好地适于实施在广播信号频率转换器40中包含的LNA50。此外，其它元件，例如振荡器52，已经在通信接收机16中可用。另外，基本的制造工艺技术，例如通常用于无线电前端30的硅锗(SiGe)，与广播信号频率转换器40的需求兼容。

图4进一步说明了本发明所预期的少数几种天线选择。广播信号频率转换器40可以具有它自己的天线44(如图1所示)，或者可以使用与用于发射和接收无线通信信号相同的天线12。终端10可选地可以配置有可调谐天线12，以使它的标称频率范围被调整以用于广播信号模式和用于通信网络模式。然而，期望天线12可以被用于两种模式而不用任何这样的调谐。

当然，是否使用天线调谐是设计偏爱的问题，这取决于在特定终端的设计中出现的需求。应该理解，在这些和其它的问题上，本发明的实施细节可以在不脱离其范围的情况下进行显著改变。关于本发明，上面的典型细节也不是限定性的。实际上，本发明仅由下列权利要求书以及它们的合理等同物来限定。

Claims (34)

1、一种无线通信终端(10)包括蜂窝接收机(16)和耦合到蜂窝接收机(16)的广播信号频率转换器(40)，以及其中所述终端(10)被配置为在一个或多个通信信号频带上通过所述蜂窝接收机(16)接收和处理无线通信信号，并且进一步被配置为在一个或多个广播频带上接收广播信号，以及通过所述广播信号频率转换器(40)将接收的广播信号移位到其中一个通信信号频带，并且通过所述蜂窝接收机(16)处理所述移位的广播信号。

2、权利要求1所述的终端，其中所述终端(10)包括一个或多个处理电路(20)，所述处理电路与蜂窝接收机(16)可操作地相关联，并且被配置成在处理通信信号和处理移位的广播信号之间切换所述蜂窝接收机(16)。

3、权利要求1所述的终端，其中所述终端(10)被配置为产生音频信号和视频信号中的至少一个，以响应于数字化和处理所移位的广播信号。

4、权利要求1所述的终端，其中所述终端(10)被配置为通过在蜂窝接收机(16)中的数字信号处理来对接收的广播信号执行信号增强。

5、权利要求1所述的终端，其中所述终端(10)被配置为通过在蜂窝接收机(16)中执行的数字信号处理来从接收的广播信号中提取非音频信号信息。

6、权利要求5所述的终端，其中所述终端(10)被配置为提取非音频信息，以作为无线数据广播系统(RDBS)信息和带内同频(IBOC)信息中的一个或多个。

7、权利要求1所述的终端，其中所述终端(10)被配置为基于将蜂窝接收机(16)从处理输入的广播信号周期性地临时切换到处理输入的无线通信信号，在接收和处理所接收的广播信号的同时持续监视来自无线通信网络的传输。

8、权利要求7所述的终端，其中所述终端(10)被配置为在本地产生信号信息来填充广播信号接收间隙，该间隙是通过将蜂窝接收机(16)从处理输入的广播信号周期性地临时切换到处理输入的无线通信信号而引起的。

9、一种在无线通信终端(10)中接收广播信号的方法，包括：

将所接收的广播信号频移到与终端(10)的通信信号接收路径(16)兼容的频带以获得移位的信号；以及

通过该通信信号接收路径(16)来处理所移位的信号。

10、权利要求9所述的方法，其中所述终端(10)包括蜂窝无线终端，以及其中将所接收的广播信号频移到与终端(10)的通信信号接收路径(16)兼容的频带包括：将广播信号频带块转换到蜂窝无线频带，以使在广播信号频带中接收的信号被移位到蜂窝无线频带中。

11、权利要求9所述的方法，其中将所接收的广播信号频移到与终端(10)的通信信号接收路径(16)兼容的频带包括：频移以下类型的广播信号中的一种或多种：电视、FM无线电、AM无线电、以及短波无线电。

12、权利要求9所述的方法，其中通过该通信信号接收路径(16)处理所移位的信号包括：将移位的信号输入到通信信号接收路径(16)的无线电前端(30)中以获得移位的信号的相应数字采样，并且处理该数字采样以恢复由接收的广播信号传送的任何模拟和数字信息。

13、权利要求12所述的方法，其中接收的广播信号传送模拟音频信号，以及其中处理该数字采样以恢复由接收的广播信号传送的任何模拟和数字信息包括：处理该数字采样以恢复模拟音频信号来用于在终端(10)的音频输出。

14、权利要求12所述的方法，其中接收的广播信号传送数字数据，以及其中处理该数字采样以恢复由接收的广播信号传送的任何模拟和数字信息包括：处理该数字采样以恢复数字数据来用于由终端(10)的进一步处理。

15、权利要求14所述的方法，其中由终端(10)对恢复的数字数据的进一步处理包括在终端(10)的显示屏(22)上显示与恢复的数字数据有关的信息。

16、权利要求14所述的方法，其中由终端(10)对恢复的数字数据的进一步处理包括从恢复的数字数据中产生模拟音频输出信号来用于在终端(10)的输出。

17、权利要求12所述的方法，其中接收的广播信号包括广播电视信号，以及其中处理该数字采样以恢复由接收的广播信号传送的任何模拟和数字信息包括：处理该数字采样以恢复模拟电视信号来用于在终端(10)的显示。

18、权利要求9所述的方法，其中接收的广播信号包括FM无线电信号，以及其中通过蜂窝接收路径(16)处理所移位的信号包括采样该移位的信号以获导数字采样，并且处理该数字采样以恢复在接收的FM无线电信号中传送的模拟信号信息。

19、权利要求18所述的方法，进一步包括处理该数字采样以恢复在接收的FM无线电信号中传送的无线数据广播信号信息。

20、权利要求9所述的方法，其中接收的广播信号包括带内同频(IBOC)信号，以及其中通过蜂窝接收路径(16)处理所移位的信号包括数字化所移位的信号以获得数字采样，并且处理该数字采样以恢复IBOC数据。

21、权利要求9所述的方法，进一步包括需要与蜂窝网络通信时中断该广播信号的接收。

22、权利要求21所述的方法，其中需要与蜂窝网络通信时中断该广播信号的接收包括周期性地中断该广播信号的接收以监视来自蜂窝网络的传输。

23、权利要求9所述的方法，进一步包括产生信号信息来填充由在广播信号接收中的中断产生的信号间隙。

24、一种无线通信终端(10)，包括：

广播信号频率转换器(40)，其被配置为接收广播信号并将其移位到通信信号频带；以及

通信信号接收机(16)，其被配置为在第一模式中处理从无线通信网络中接收的通信信号，以及在第二模式中处理所频移的广播信号。

25、权利要求24所述的终端，其中终端(10)进一步包括控制器(20)，该控制器被配置为控制第一和第二模式的选择。

26、权利要求25所述的终端，其中控制器(20)被配置为响应于用户输入而控制第一和第二模式的选择。

27、权利要求25所述的终端，其中控制器(20)被配置为从第二模式临时切换到第一模式以监视来自无线通信网络的传输，同时通常在第二模式中操作。

28、权利要求27所述的终端，其中该通信信号接收机(16)的信号处理电路(32)被配置为产生数据以填充通过终端(10)接收的广播信号中的接收间隙，该间隙是由从第二模式临时切换到第一模式而引起的。

29、权利要求24所述的终端，其中广播信号频率转换器(40)包括低噪声放大器(50)，该低噪声放大器被配置成产生对应于接收的广播信号的模拟信号，并且进一步包括频率转换电路(54)，该频率转换电路被配置成将该模拟信号移位到通信信号频带。

30、权利要求24所述的终端，其中频率转换电路(54)包括块转换器，该块转换器被配置成将一个或多个广播信号频带移位到一个或多个通信信号频带。

31、权利要求24所述的终端，其中通信信号接收机(16)被配置为处理频移的广播信号，以提取在其中传送的模拟信号信息来用于通过终端的音频或视频输出。

32、权利要求24所述的终端，其中通信信号接收机(16)被配置为处理频移的广播信号，以提取以下类型的信息中的一种或多种：无线数据广播系统(RDBS)信息、带内同频(IBOC)信息、以及边带信令信息。

33、权利要求24所述的终端，其中通信信号接收机(16)被配置为随着在第一模式或第二模式中操作而调整它的数字信号处理。

34、权利要求24所述的终端，其中终端(10)被配置为显示电视信号，该电视信号是通过由终端的通信信号接收机(16)的处理从接收的广播电视信号中恢复的。

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