TWI525893B - 一種無線通信方法和無線通信系統 - Google Patents

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TWI525893B
TWI525893B TW098120309A TW98120309A TWI525893B TW I525893 B TWI525893 B TW I525893B TW 098120309 A TW098120309 A TW 098120309A TW 98120309 A TW98120309 A TW 98120309A TW I525893 B TWI525893 B TW I525893B
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    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/026Coplanar striplines [CPS]

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Description

一種無線通信方法和無線通信系統
本發明涉及無線通信,更具體地說,涉及一種用於進行晶片內波導通信的方法和系統。
移動通信改變了人們的通信方式,移動電話已經從一種奢侈品轉變為日常生活的基本部分。移動電話的使用在今天是由社會地位來決定的,而不受位置或技術的影響。在語音連接已能夠滿足通信的基本需求的情況下,移動語音連接繼續進一步深入日常生活的每一個方面,移動通信革命的下一步是移動互聯網。移動互聯網注定將稱為每日資訊的普遍來源,便捷多樣的移動接入將是可以想象的。
隨著支援有線和/或移動通信的電子設備的數量繼續增加,使這種設備的用電效率更高仍將需要做出更多努力。例如,很多通信設備為移動無線設備,因此通常由電池來供電。此外,這種移動無線設備之中的發射和/或接收電路通常佔據整個設備所耗電量的很大比例。而且,在一些傳統通信系統中,與便攜通信設備之中的其他功能模組相比,發射器和/或接收器的用電效率往往不高。因此,這些發射器和/或接收器對這些移動無線設備的電池壽命具有重要的影響。
比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統,現有技術的其他局限性和弊端對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。
一種用於進行晶片內波導通信的方法和系統,在至少一副附圖中做了描述,並結合權利要求做了完整的定義。
依據本發明的一個方面,提供了一種無線通信方法,包括:配置積體電路之中的一個或多個波導;以及通過所述一個或多個波導在所述積體電路內的元件之間傳送一個或多個信號。
優選地,所述方法還包括通過所述積體電路之中的開關來配置所述一個或多個波導。
優選地,所述方法還包括通過使用所述開關來調整所述一個或多個波導的長度來配置所述一個或多個波導。
優選地,所述一個或多個信號包括微波信號。
優選地,所述一個或多個信號包括低頻控制信號,其用於配置所述微波信號。
優選地,所述低頻控制信號包括數位信號。
優選地,所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上的金屬層。
優選地,所述一個或多個波導包括嵌入在所述積體電路之中的金屬層。
優選地,所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上的半導體層。
優選地,所述一個或多個波導包括嵌入在所述積體電路之中的半導體層。
根據本發明的一個方面,提供了一種無線通信系統,包括:積體電路之中的一個或多個電路,所述一個或多個電路用於配置所述積體電路之中的一個或多個波導;以及所述一個或多個電路用於實現通過所述一個或多個波導在所述積體電路內的元件之間傳送一個或多個信號。
優選地,所述一個或多個電路用於通過所述積體電路之中的開關來配置所述一個或多個波導。
優選地,所述一個或多個電路用於使用所述開關來配置所述一個或多個波導的長度。
優選地,所述一個或多個信號包括微波信號。
優選地,所述一個或多個信號包括低頻控制信號,其用於配置所述微波信號。
優選地,所述低頻控制信號包括數位信號。
優選地,所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上的金屬層。
優選地,所述一個或多個波導包括嵌入在所述積體電路之中的金屬層。
優選地,所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上的半導體層。
優選地,所述一個或多個波導包括嵌入在所述積體電路之中的半導體層。
本發明的各種優點、特徵和創新之處以及所述實施例之中的各種細節,通過下文的描述以及相關附圖將得到全面的理解。
150‧‧‧無線系統
151‧‧‧天線
152‧‧‧收發器
154‧‧‧基帶處理器
156‧‧‧處理器
158‧‧‧系統記憶體
160‧‧‧邏輯模組
162‧‧‧波導
164‧‧‧其他模組
166‧‧‧積體電路
203‧‧‧絕緣層
209A、209B‧‧‧金屬層
210‧‧‧場電力線
215A、215B‧‧‧金屬層
217‧‧‧絕緣層
圖1是依據本發明一較佳實施例的示範性無線系統的結構圖;圖2是依據本發明一較佳實施例的集成有波導的積體電路的截面圖;圖3是依據本發明一較佳實施例的用於通過波導進行晶片內通信的示範性步驟的流程圖。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明,並不用於限定本發明。
本發明的一些特徵涉及用於進行晶片內波導通信的方法和系 統。本發明的示範性特徵可包括配置積體電路之中的一個或多個波導以及通過所述一個或多個波導在所述積體電路內的元件之間傳送一個或多個信號。可通過使用積體電路中的開關來調整所述一個或多個波導的長度來配置所述一個或多個波導。所述一個或多個信號包括微波信號和用於配置所述微波信號的低頻控制信號。所述低頻控制信號包括數位信號。所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上或嵌入在所述積體電路之中的金屬層。所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上或嵌入在所述積體電路之中的半導體層。
圖1是依據本發明一較佳實施例的示範性無線系統的結構圖。如圖1所示,無線系統150可包括天線151和積體電路166。積體電路166可包括收發器152、基帶處理器154、處理器156、系統記憶體158、邏輯模組160、波導162和其他模組164。天線151可用來收發RF信號。
收發器152可包括適當的邏輯、電路和/或代碼,用於調製以及將基帶信號上變頻轉換為RF信號,以便通過由151代表的一個或多個天線來發送。收發器152還可用來將收到的RF信號下變頻轉換和解調為基帶信號。RF信號可通過由151代表的一個或多個天線來接收。不同的無線系統可使用不同的天線來收發信號。收發器152可用來執行其他功能,例如濾波、耦合和/或放大基帶和/或RF信號。儘管圖中僅示出了一個收發器152,本發明並非僅限於此。因此,收發器152也可實現為獨立的發射器和獨立的接收器。此外,也可使用多個收發器、發射器和/或接收器、在這點上,多個收發器、發射器和/或接收器可以使得無線系統150能夠處理多個無線協定和/或標準,包括蜂窩、WLAN和PAN。
波導162可包括適當的電路、邏輯和/或代碼,用於在集成於積體電路166之中的器件和/或模組之間傳送電磁信號。波導162可用於在特定頻率例如60GHz上進行通信,同時仍然允許低頻控 制信號在器件和/或模組之間傳送。波導162可嵌入在積體電路166內部或者沈積在積體電路166的頂部,如圖2所示。本發明並非僅限於圖1所描述的波導數量。因此,在積體電路166中可以集成任意數量的波導,這取決於例如尺寸限制和頻率要求。
基帶處理器154可包括適當的邏輯、電路和/或代碼,用於處理通過收發器152進行發送的基帶信號和/或從收發器152收到的基帶信號。處理器156可以是任何適當的處理器或控制器例如CPU或DSP,或者任何類型的積體電路處理器。處理器156可包括適當的邏輯、電路和/或代碼,用於控制收發器152的操作和/或基帶處理器154的操作。例如,處理器156可對波導162進行配置,以便傳送所需頻率(例如60GHz或者更高)的信號,以及傳送低頻控制信號以便配置和維護無線系統150中的操作。在本發明的另一實施例中,處理器156可用來更新和/或修改收發器152和/或基帶處理器154之中的多個元件、器件和/或處理元件中的可編程參數和/或值。這些可編程參數之中的至少一部分可存儲在系統記憶體158之中。
系統記憶體158可包括適當的邏輯、電路和/或代碼,用於存儲多個控制和/或資料資訊,包括計算頻率和/或增益和/或頻率值和/或增益值時需要的參數。系統記憶體158可存儲可由處理器156來使用的至少一部分可編程參數。
邏輯模組160可包括適當的邏輯、電路和/或代碼,用於控制無線系統150的各種功能。例如,邏輯模組160可包括一個或多個狀態機,其用於生成信號,以控制收發器152和/或基帶處理器154。邏輯模組160可包括寄存器,用於存儲控制收發器152和/或基帶處理器154時使用的資料。邏輯模組160還可生成和/或存儲可由例如處理器156讀取的狀態資訊。放大器增益和/或濾波特徵可由邏輯模組160進行控制。
其他模組164可包括積體電路166之中的任何其他電路,這 些電路可用於實現無線系統150的操作。其他模組164可包括電源處理電路、數位信號處理器和輸入/輸出電路,例如。在本發明的一個實施例中,其他模組164可包括開關、CMOS開關例如,其可用來配置波導162。上述配置可包括通過將開關接通或斷開來調整波導162的幾何特性。
在操作過程中,控制和/或資料資訊(可包括可編程參數)將從無線系統150的其他部分(圖1中未示出)發往處理器156。類似的,處理器156可用來向無線系統150的其他部分(無線系統150的一部分,圖1中未示出)傳送控制和/或資料資訊(可包括可編程參數)。
處理器156可使用收到的控制和/或資料資訊(包括可編程參數)來確定收發器152的工作模式。例如,處理器156可用來選擇本地振蕩器的特定頻率、可變增益放大器的特定增益,以及對本地振蕩器和/或可變增益放大器進行配置,使其可執行依據本發明各種實施例的操作。在本發明的一個實施例中,處理器156可對波導162進行配置,使其在積體電路166中的元件之間傳送所需頻率的信號。此外,還可通過波導162傳送低頻控制信號。同時,在計算特定頻率時需要使用的所選特定頻率和/或參數,和/或計算特定增益時可能用到的特定增益值和/或參數,可通過處理器156存儲到系統記憶體158之中。存儲在系統記憶體158之中的資訊可從系統記憶體158通過處理器156傳送到收發器152。
圖2是依據本發明一較佳實施例的集成有波導的積體電路的截面圖。如圖2所示,其中展示了包括金屬層209A、209B、絕緣層203和金屬層215A、215B、絕緣層217和場電力線210的共面波導。金屬層209A/209B和215A/215B可包括應用於波導的信號線,而金屬線之間的電場(如場電力線210所示)可通過層與層之間以及層之間空間內的材料或空氣的電容率來進行配置。在使用金屬層215A和215B的情況下,絕緣層217的電容率可對電場進行配置。在本發明的另一實施例中,金屬層209A/209B和215A/215B 可包括多晶矽或者其他導電材料。絕緣層203和217可包括高阻抗材料,其可在材料層209A、209B、215A和215B之間提供電絕緣功能。
在操作過程中,可在金屬層209A和209B,和/或金屬層215A和215B上施加一個或多個信號。金屬層209A/209B和215A/215B所定義的波導可實現在積體電路166之中的電路之間進行通信。通過這種方式,積體電路166之中的多個模組可使用高頻信號路徑,如此一來,通過在模組之間提供單一的高頻通信路徑而不是多條信號導線,來降低系統成本和尺寸。
此外,通過使用可配置的波導而不是多條迹線(wire trace)來進行通信,可為所需的通信頻率來優化通信參數例如信號損失和帶寬。上述波導可通過積體電路之中的開關來配置,例如CMOS開關,並可包括修改金屬層209A/209B和215A/215B的長度。
圖3是依據本發明一較佳實施例的用於通過波導進行晶片內通信的示範性步驟的流程圖。在初始步驟301之後,在步驟303,為所需信號傳送頻率配置一個或多個積體電路波導。在步驟305,發送低頻控制信號來配置、啟動以及維護積體電路166之中的RF信號通信,隨後,在步驟307,通過波導來傳送RF信號,其中該波導包括金屬層209A/209B和215A/215B。隨後執行結束步驟309。
在本發明的一個實施例中,公開了一種用於進行晶片內波導通信的方法和系統。本發明的示範性特徵可包括配置積體電路166之內的一個或多個波導162,並且通過一個或多個波導162在積體電路166中的模組152、154、156、158、160和164之間傳送一個或多個信號。可通過積體電路166之中的開關來調整一個或多個波導162的長度從而對所述一個或多個波導162進行配置。所述一個或多個信號包括微波信號和低頻控制信號,後者對微波信號進行配置。低頻控制信號可包括數位信號。所述一個或多個波導162可包括沈積在積體電路166之上或者嵌入在積體電路166 之內的金屬層209A、209B、215A、215B。所述一個或多個波導162包括沈積在所述積體電路166上或嵌入在所述積體電路166之中的半導體層。
本發明的特定實施例可包括一種機器可讀記憶體,其中存儲有電腦程式,該電腦程式包括至少一個代碼段,用於進行晶片內波導通信,所述至少一個代碼段可由機器執行,以控制機器執行上文所述的一個或多個步驟。
本發明可以通過硬體、軟體,或者軟、硬體結合來實現。本發明可以在至少一個電腦系統中以集中方式實現,或者由分佈在幾個互連的電腦系統中的不同部分以分散方式實現。任何可以實現所述方法的電腦系統或其他設備都是可適用的。常用軟硬體的結合可以是安裝有電腦程式的通用電腦系統,通過安裝和執行所述程式控制電腦系統,使其按所述方法運行。在電腦系統中,利用處理器和存儲單元來實現所述方法。
本發明的實施例可作為板級產品(board level product)來實施,如單個晶片、專用積體電路(ASIC)、或者作為單獨的部件以不同的集成度與系統的其他部分一起集成在單個晶片上。系統的集成度主要取決於速度和成本考慮。現代處理器品種繁多,使得能夠採用目前市場上可找到的處理器。選擇性的,如果處理器可用作ASIC核心或邏輯模組,則目前市場上可找到的處理器可以作為ASIC器件的一部分,帶有各種功能的固件。
本發明還可以通過電腦程式產品進行實施,所述套裝程式含能夠實現本發明方法的全部特徵,當其安裝到電腦系統中時,通過運行,可以實現本發明的方法。本申請文件中的電腦程式所指的是:可以採用任何程式語言、代碼或符號編寫的一組指令的任何運算式,該指令組使系統具有資訊處理能力,以直接實現特定功能,或在進行下述一個或兩個步驟之後,a)轉換成其他語言、代碼或符號;b)以不同的格式再現,實現特定功能。
本發明是通過幾個具體實施例進行說明的,本領域技術人員應當理解,在不脫離本發明範圍的情況下,還可以對本發明進行各種變換及等同替代。另外,針對特定情形或具體情況,可以對本發明做各種修改,而不脫離本發明的範圍。因此,本發明不局限於所公開的具體實施例,而應當包括落入本發明權利要求範圍內的全部實施方式。
150‧‧‧無線系統
151‧‧‧天線
152‧‧‧收發器
154‧‧‧基帶處理器
156‧‧‧處理器
158‧‧‧系統記憶體
160‧‧‧邏輯模組
162‧‧‧波導
164‧‧‧其他模組
166‧‧‧積體電路

Claims (8)

  1. 一種無線通信方法,其特徵在於,包括:配置積體電路之中的一個或多個波導,包括:通過將所述一個或多個波導的至少一部份接通或斷開,以調整所述一個或多個波導的至少一幾何特性;以及通過所述一個或多個波導在所述積體電路內的至少三個功能模組之間傳送一個或多個信號,包括:通過所述功能模組之間提供單一的高頻通信路徑而不是多條導線,其中所述單一的高頻通信路徑是基於金屬層、半導體層或其它導電材料層和絕緣層的結構,以形成所述一個或多個波導的單一可配置的波導;通過所述一個或多個波導發送一個或多個低頻控制信號來配置、啟動以及維護所述積體電路之中的RF信號通信;以及通過所述一個或多個波導來傳送一個或多個RF信號;其中通過所述單一可配置的波導來替換所述功能模組之間的多條迹線,可為所需的通信頻率來優化通信參數,即信號損失和帶寬。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中,所述方法還包括通過所述積體電路之中的開關來配置所述一個或多個波導的長度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中,所述一個或多個信號包括微波信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法,其中,所述一個或多個信號包括低頻控制信號,其用於配置所述微波信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法,其中,所述低頻控制信號包括數位信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法,其中,所述一個或多個波導包括沈積在所述積體電路上的金屬層。
  7. 一種無線通信系統,其特徵在於,包括:積體電路之中的一個或多個電路,所述一個或多個電路用於配置所述積體電路之中的一個或多個波導,其中所述一個或多個電路通過將所述一個或多個波導的至少一部份接通或斷開,以調整所述一個或多個波導的至少一幾何特性;以及所述一個或多個電路用於實現通過所述一個或多個波導在所述積體電路內的至少三個功能模組之間傳送一個或多個信號,其中所述一個或多個電路用於實現通過所述一個或多個波導發送一個或多個低頻控制信號來配置、啟動以及維護所述積體電路之中的RF信號通信,以及其中所述一個或多個電路用於實現通過所述一個或多個波導來傳送一個或多個RF信號;其中通過所述功能模組之間提供單一的高頻通信路徑而不是多條導線,其中所述單一的高頻通信路徑是基於金屬層、半導體層或其它導電材料層和絕緣層的結構,以形成所述一個或多個波導的單一可配置的波導;其中通過所述單一可配置的波導來替換所述功能模組之間的多條迹線,可為所需的通信頻率來優化通信參數,即信號損失和帶寬。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的無線通信系統,其中,所述一個或多個電路用於通過所述積體電路之中的開關來配置所述一個或多個波導的長度。
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