TWI249914B - Multiple antenna apparatus and method to provide interference detection and cancellation - Google Patents

Description

1249914 玫、發明說明· 【先前技術渴 發明背景 由於多路徑衰滅及干擾信號造成的破壞性的干擾可能 5會降低無線電接收信號的能力。由於^说被物體反射並可 能到達空間中同相或是反相的一個點’且可能與干擾彳S號 結合，因此可能會造成破壞性的干擾。此破壞性的干擾會 形成通訊死角，無法接收信號。無線設計者持續地尋求變 通方法來減少多路徑衰減與干擾信號造成的問題。 10 【明内容】 圖式簡單說明 本發明所請求之主體特別指出並顯著地請求於本案說 明書的結論部分。然而，本發明同時關於運作的系統與方 法，連同其目標、特性與優點，可伴隨所附圖示閱讀時朱 15妝以下咩細說明獲致最佳瞭解，其中： 、 第1圖係-說明根據本發明之一實施例的無線通訊 置的示意圖；以及 實施例的無線通訊裝 第2圖係—說明根據本發明之一 置的示意圖。 件並不-定:照實之㈣示於圖示中的元 了更清楚而較其它元件擴::再;如二_的尺寸為 考標號亦在圖式中㈣二再者，在適當的情況下，參 【實施冷 '伋使用以指出對應或類似的元件。 20 1249914 較佳實施例之詳細說明 於以下詳細說明中，許多特別的細節予以提出以便為 本發明提供透徹的瞭解。然而，熟習此技者會了解到實施 本發明可以不需要此等特別的細節。在其它的例子中、已 5為吾人周知的方法、步驟、元件及電路並未詳細說明，使 不致於有模糊本發明之虞。 10 15 於以下說明及申請專利範圍中，可以使用“包括，，及 包含-詞以及其等之衍生詞’且其等係意指作為彼此 的同義字之用。此外’於以下說明及申請專利範圍中可 以使用‘‘耗合”與“連接”-詞以及其等之衍生詞。吾人 應瞭解到，此等用詞並不意指彼此的同義詞。更確切地說， 反而是在特定的實施例中，“連接”可以用來指出二個或 多個元件係直接實體或以電氣的方式彼此互相接觸。“柄 合”可以表示二個或多個元件係直接實體或以電氣的方式 彼此互相接觸。’然而，、合，，料以表示二個或多個L 件亚非彼此直接接觸，㈣然彼此互相合作或互動。 弟1圖說明可以併人無線通訊裝置10之本發明的特 性，諸如，一個全球行動通信系統（GSM)的手機。雖缺 不的接收器為-種直接轉頻接收器，但諸如超外 ==器之其它型式的接收器亦可使用，且本發明: 不限制接收器的型式。第1圖所示之接收器亦可以指為一 種令中頻(IF)接收器。一個取樣接收器的例 對，器。再者，為簡化電路起見，電路說明為:: 差刀H但吾人應了解到可以使靠號端的信號而無需 20 !2499l4 限制請求標的。 收發裔不但可以接收亦可以從多重天線观⑽發送 —個調變的信號。第1圖所示的是—種可以改善無線對多 路經衰減及干擾信號的恢復力的多重天線以及多重接收器 5裝置，其可以改善傳輪率。 無線裝置1〇可以包括一直接轉頻主要接收器20，其可 以包括-低雜訊放大器（LNA)4〇,其一輸入端搞合至用 以將諸如-接收到的射頻（RF)信號的接收信號放大的天 線30。-混波器5G轉換將被接收到的調變信號的載波頻 10率，降頻主要接收器中調變信號的頻率。被降頻的基頻信 \可以透過濾、波為60濾波並由一類比/數位轉換器 (ADC) 70從-類比信號轉換成—數位信號。該數位信號 可以在被傳輸到一基頻與應用處理器200之前通過數位通 道濾波裔。在主要接收器20中，混波器50進一步耦合至一 電壓控制振盪為（VCO) 80以接收-振盪器信號。此由本 地振盪為、所提供之信號的頻率係由一前置除頻器9〇對一鎖 相迴路（PLL)產生的信號向下除來決定。 收發器可進一步包括一直接轉頻第二接收器120，其可 包括一低雜訊放大器（LNA) 140，其輸入端耦合至將另一 20 接收到的調變信號放大的天線130。一混波器150提供調變 信號中載波頻率的轉換。藉著在第二接收器120中下轉的調 變信號的頻率，其頻信號可以透過一濾波器160濾波並由一 類比/數位轉換器（ADC ) 170從一類比信號轉換成一數位 信號。該數位信號值可以在被傳輸到一基頻與應用處理器 1249914 200之前通過數位通道濾波器。該處理器耦合至主要接收器 2〇以及第二接收器12G以在通訊裝置_部對接收到之資 料進行數位處理。 —記憶體裝置210可以耦合至處理器2〇〇以儲存資料及 /或指令。賴在某些實_巾，請求標的的範圍並未受 限於此方面’記憶體裝置21〇可以是諸如像是靜態隨機存取 。己I"思體（SRAM )、動悲隨機存取記憶體（DRAM )或是同 步動態_存取記憶體（SDRAM) μ失性記憶體。在替 代實施例中，記憶體裝置210可以是諸如像是電可編程唯讀 10記憶體（EPROM)、電可抹可編程唯讀記憶體（EEpR〇M)、 快閃記憶體（反及或反或型，包括每晶胞多位元）、鐵電隨 機存取記憶體（FRAM)、聚合鐵電隨機存取記憶體 (fram)、磁性隨機存取記憶體（Mram)、相變化記憶 體（OUM)的非易失性記憶體、諸如像是機電硬碟、光碟、 15磁碟的磁碟記憶體、或是任何能夠儲存指令及/或資料的 八匕衣置。然而，吾人應瞭解，本發明的範圍並不限於等 例子。 包括主要接收态20與第二接收器120的類比前端可以 與處理器200-同嵌入作為一種混合模式積體電路。或者 2〇是，主要接收器20與第二接收器120可以是一種包括低雜訊 放大器 '混波器、數位濾波器及ADC的獨立的射頻（RF) 積體類比電路。在具有一種不同元件區分的另外的實施例 中’類比電路可包括低雜訊放大器及混波器，而濾波器與 ADC可以與基頻處理器一起存在。因此，藉著請求標的併 1249914 入微控制态、通用微處理器、數位信號處理器（D；§p )、精 簡指令集運算（RISC)、複雜指令集運算（CISC)於其它 電子組件之中，本發明實施例可以利用於多種應用中。尤 其是，本發明可以使用於智慧型電話、通訊器及個人數位 5助理（pda )、基頻與應用處理器、醫療或生化設備、汽車 全與保護設備、以及汽車娛樂影音設備。然而，吾人應瞭 本發明之範圖並不只限於此等例子。 無線通訊裝置10可以使用至少二個遠距接收器鏈或接 收器路徑。在將個別接收器鏈設置於不同的積體電路中的 10實施例中，一單一合成器驅動在主要接收器20的一個接收 器鏈中的混波器50並進一步驅動在第二接收器120的另一 個接收器鏈中的混波器150。此在不同晶片上的二個遠距接 收器鏈係用來實施基於一直接下轉架構的一雙天線、雙接 收器。因而’由於VCO80置於主接收器20内部，來自VCO 15的信號會透過一個不同的輸出的緩衝器，例如放大器1〇〇， 來傳送至外部端。一個不同的輸入的緩衝器，例如放大器 180，的輸入，耦合至第二接收器12〇的輸入端，並經軌跡 190搞合以接收來自VCO80的信號。因而，放大器1〇0作為 主要接收器20的VCO80到外部環境以及到第二接收器120 2〇 之放大器180的界面。在二接收器外部的實體執跡wo可以 提供一個有低雜訊及低信號損失的環境。再者，使用不同 的輸出與輸入放大器100與180可允許一單一VCO驅動在可 用以基於直接下轉架構施行一雙天線接收器的不同的積體 電路上的混波器。 1249914 第2圖說明可併入一接收器240之本發明的特性，接收 态240可以使用至少二個遠距接收器鏈或路徑，以及至少二 個天線於一無線通訊裝置230中。於此實施例中，第一接收 器鏈可包括天線30、低雜訊放大器40、混波器5〇、遽波器 5 6〇、類比/數位轉換器70以及數位通道濾波器。第二接收 器鏈可包括天線130、低雜訊放大器14〇、混波器15〇、淚波 器160、類比/數位轉換器170以及數位通道濾波器。於此 實施例中，二個接收器鏈皆一起整合到進一步包括一 VCO80的相同的積體電路上。¥(：:〇8〇分別藉著放大器1〇〇 10與180與混波器50及150分隔。注意到VCO80係耦合到與接 收為240整合或不與接收240整合的一鎖相迴路（pll )。 再要注意到的是，於一實施例中，接收器240可以與處理器 200整合到一單晶片上。 接收為240可以^供足以貫施僅具有一合成器來驅動 15 一個接收裔鏈之混波器之一直接下轉架構。於此實施例 中，一PLL透過一前置除頻器90以來自驅動VC08(^PLl的 回饋來驅動VCO80。緩衝放大器1〇〇與180將vc〇信號分別 摩禺合到各接收器鏈的混波器50與150，在該處該等緩衝放大 器對該二接收器鍵提供額外的隔離。 20 參照第1及2圖，可包括天線30、低雜訊放大器4〇、 混波器50、濾波器60、類比/數位轉換器70以及數位通道 渡波裔的弟"接收為鍵可以操作於' —主動模式以接收一信 號並提供處理器200方波信號。同樣的，可包括天線13〇、 低雜訊放大器140、混波器150、濾波器160、類比/數位轉 10 1249914 換l§ 170以及數位通道濾波器的第二接收器鏈可以操作於 一主動模式以接收一信號並提供處理器2〇〇正交信號。然 而’二個接收器鏈皆可以有一段時間的不活動，接著被獨 立地選取或致能。 5 如第1圖所示，天線30與130可適於接收射頻（Rp)作 號。除了接收信號以外，天線30可交換地或選擇性地輕合 來傳送信號。例如，天線30可以交換地透過一開關（未顯 不）耦合到功率放大器（未顯示）的一輸出端。天線3〇可 被稱為一主要天線或是_發送及接收（TX/RX)天線。天 10線130可被稱為一第二天線或是一只接收（只有Rx)天線。 於一實施例中，天線3〇與130可以是具有不同結構型態 的天線。例如說，天線3〇可以是一種“鞭狀，，天線、“短 粗天線或是偶極天線，而天線130可以是一種微帶天線。 微帶天線可以是例如為銅的金屬層，在一地平面上，且可 15 被一絕緣材質分隔。 在一實施例中，天線30可以具有一與天線13〇之幅射場 型不同的幅射場型。例如，天線30可以是一種全向性天線， 具有一例如能接收來自多種角度的信號的非方向性幅射場 型，而天線130可以是一種方向性天線，具有一例如能接收 2〇來自固定角度的信號的方向性幅射場犁。“鞭狀，，或“短 粗天線可以是一種全向性天線，而微帶天線可以是一方 向性天線。於此實施例中，全向性天線3〇可以用於與方向 性天線130連接以提供多種幅射場型。如第丄及2圖所示， 天線30與天線130可以分別耦合成至少二種不同的接收通 11 1249914 道以接收至少二種不同的信號。此一實施例可以用以提供 被天線30與天線130接收且由不同的接收通道處理的信號 進行去關聯的處理。此等不同或去關聯的信號可以由一例 如基頻應用處理器200的數位基頻邏輯電路處理。此一實施 5例可用以提供界面檢測與消弭，且可改善那些不使用至少 一種接收為及不使用至少二種具有不同幅射場型特徵之天 線的系統的輸出量。 天線30及130亦可提供“天線多樣性，，以減少由於多 路徑衰減或干擾信號之破壞性干擾。天線3〇及13〇可以一預 10定的距離分隔，例如，至少約二公分（cm)，以提供天線多 樣性。天線30及130在空間上的分隔可以減少天線3〇與13〇 二者皆接收同一個由多路徑衰減或干擾信號的組合的可能 性。 雖然所圖解說明的無線裝置10與230具有二種天線及 15 —種接收彼此互不關聯的信號的接收路徑，此並非本發明 的限制。可利用多於二種天線以及多於二個接收通道接收 多於二種信號來應用本發明的原理。 於一實施例中，裝置10與230可以是蜂巢式行動電話。 於此實施例中，天線30的一部分可以在裝置1〇或23〇之外殼 20的外部，而天線丨3〇可以在裝置10或230之外殼的内部。 雖然本發明的範圍並不受限於此方面，無線通訊裝置 10與230可適於處理多種無線通訊協定，諸如無線個人區域 網路（WPAN)協定、無線區域網路（WLAN)協定、無線 都會區域網路（WMAN )協定、或是無線廣域網路（wwan ) 12 1249914 協定 雖然本發明的範圍並不受 , 此方面，無線通訊裝置 230可以個別是一無線 且女> a处丄 们人數位助理（PDA)、 /、有然、、泉此力的筆記型或攜帶 ,WT AXT, ^ L 上弘細、無線區域網路 (WLAN)橋接器（AP)、益 狀…一 ή 板、呼叫器、即時簡訊 $方;傳::⑽放器、數位相機、或其它可以適於以無 ^式傳达及a接收資訊的裝置。μ 裝置10與23G可以是—具無線能力的機上盒、闡道器、或多 10 15 20 媒體中心。該闡這器可包括—數位用戶迴路（dsl)數據 機或纜線數據機、以及路由器。該$ σσ巧夕媒體中心可包括一個 人錄影機（PVR)及-數㈣音μ (DVd)機。

雖然本發明的範圍並未限制於此方面，無線裝置1〇及 230可以用於下列諸系統中··無線個人網域網路（wpAN) 系統、無線區域網路（WLAN )系統、無線都會區域網路 (WMAN )系統、或是無線廣域網路（)系統。WLAN 系統的一個例子包括電機電子工程師協會（IEEE) 801.11 標準。WMAN系統的一個例子包括電機電子工程師協會 (IEEE) 801.16標準。WPAN系的一個例子包括藍芽（藍芽 是藍芽專門同業小組的註冊商標）。蜂巢式系統的例子包 括：分碼多重存取（CDMA)蜂巢式無線電話通訊系統、 行動通訊全球系統（GSM)蜂巢式無線電話系統、GSM加 強式數據傳輸系統、北美數位蜂巢式（NADC)蜂巢無線電 話系統、分時多重存取（TDMA )系統、擴展式TDMA (E-TDMA )蜂巢式無線電話系統、GPRS、像是寬頻CDMA 13 1249914 (WCDMA)、CDMA-2000、全球行動通訊系統（UMTS) 等第三代行動電話（3 G)系統。 雖然本發明的特定特性業已於本文繪示並說明，熟習 此技藝之人士仍能想到多種修改、替代、改變、及等效物。 5 因此，吾人應瞭解到本案申請專利範圍乃在於涵蓋在本案 之真正範圍内的所有此等修改及改變。 【圖式簡單說明】 第1圖係一說明根據本發明之一實施例的無線通訊裝 置的示意圖；以及 10 第2圖係一說明根據本發明之一實施例的無線通訊裝 置的不意圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10.. .無線通訊裝置 20.. .主要接收器 30…第一天線 40.. .低雜訊放大器 50.. .混波器 60.. .濾波器 70.. .類比/數位轉換器 80.. .電壓控制振盪器 90.. .前置除頻器 100.. .放大器 120…第二接收器 130.··第二天線 14 1249914 140.. .低雜訊放大器 150.. .混波器 160.. .濾波器 170.. .類比/數位轉換器 180.. .放大器 190.. .執跡 200.. .基頻應用處理器 210.. .記憶體裝置 230.. .無線裝置 240.. .接收器

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 第93116677號申請案申請專利範圍修正本 94.08· 11 · 1. 一種天線裝置，其包含： 一耦合至一第一接收器的第一天線；以及 5 一耦合至一第二接收器且具有一與該第一天線之輻 射場型不同之輻射場型的第二天線。 2. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該第一天 線係一種具有一非方向性輻射場型的全向性天線，且其 中該第二天線係一種具有一方向性輻射場型的方向性天 10 線。 3. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該第一天 線係一鞭狀天線、短粗天線、或偶極天線。 4. 如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該第二天 線係一微帶天線。 15 5.如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該第一接 收器包含一第一低雜訊放大器（LNA)，其一輸入端耦合 至該第一天線，且其中該第二接收器係與該第一接收器 分隔且包含一第二低雜訊放大器（LNA)，其一輸入端耦 合至該第二天線。 20 6.如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其中該第一接 收器係一直接轉頻接收器且其中該第二接收器係一直接 轉頻接收器。 7.如申請專利範圍第1項所述之天線裝置，其更包含一基 頻處理器，其耦合至該第一接收器及該第二接收器。 16 1249914 \ 8. 如申請專利範圍第χ項所述之天線裝置，其中該第一天 線接收一第一射頻(RF)信號且該第二天線接收與該第 一信號不相關的-第二射頻（RF)信號，且更包含一適 於處理該第一射頻（RF)信號與該第二射頻（RF)信^ 以提供干擾檢測及消弭的基頻邏輯電路。 U 9. 如申請專利範圍第！項所述之天線裝置，其中該第一接 收器適於降頻來自該第一天線的一第一信號，且其令該 第二接收器適於降頻來自該第二天線的一第二信號。/ 10·—種無線通訊系統，其包含： 10 15

   一個無線廣域網路（WWAN)裝置，其包含· -耦合至-第一接收器的第_天線；以及 -耦合至-第二接收器且具有一與該第一天線 之輻射場型不同之輻射場型的第二天線。 η·如申請專利範圍第1G項所述之無線通訊系統，其中該益 線廣域網路（WWAN)裝置係—蜂巢式行動電話。 申請專利範圍第η項所述之無線通訊系統，其中該第

   -天線之至少-部分係在該蜂巢式行動電話_外殼的 外部，且其中該第二天線係在輯巢式行動電話該外殼 的内部。 20 13.二申請專利範圍第1〇項所述之無線通訊系統，其中該第 一天線係-種具有—非方向性韓射場型的全向性天 線’且其中該第二天線係一種呈 住，、虿方向性輻射場型的 方向性天線。 14.一種無線通訊方法，其包含： 17 在一第一接收器的輸入端接收一來自一第一天線 的一第一信號； 5 在一第二接收器的輸入端接收一來自一第二天線 之與該第二信號不同的一第二信號，其中該第一天線的 輻射場型係與該第二天線的輻射場型不同。 15·如申請專圍第14項所述之無線通訊方法，其包含： 降頻该第一信號為一第一基頻信號；以及 降頻該第一信號為一第二基頻信號。

   16.如申請專利範圍第14項所述之無線通訊方法，其中接收 10 一弟-信號的動作包含接收來自―具有―非方向性輕 射場型之全向性天線的第一信號的動作。 田 17·如申請專利範圍第16項所述之無線通訊方法，其中接收 來自一全向性天線之第-信號的動作包括接收來自一 鞭狀天線的第一信號的動作。 15 18. 如申請專職圍第14销述之無_财法，其中接收

   -第二信號的動作包含接收一來自一具有一方向性輕 射場型之方向性天線的第二信號的動作。 $ 19. 如申請專利第18項所述之錄軌方法，1中接收 20 來自-方向性天線之第二信號的動作包含接收來自— 微帶天線之第二信號的動作。 18