專利名稱：多輸入多輸出無線電收發(fā)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一多輸入多輸出(MIMO)無線電收發(fā)機，特別是關(guān)于 在一個半導(dǎo)體集成電路上的多輸入多輸出收發(fā)機。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及多輸入多輸出(MIMO)無線電收發(fā)機。 無線通信系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)是最有效地使用可用光譜。增加光 譜效率的技術(shù)的例子包括編碼的調(diào)制技術(shù)如渦輪編碼及格形編碼調(diào) 制，及多址技術(shù)如碼分多址接入(CDMA)。還有另外一種最近已在學(xué)術(shù)界很流行的使光譜效率最優(yōu)化的方 式，即使用MIMO無線電系統(tǒng)。MIMO無線電通信技術(shù)己被提議用于， 例如，3G移動電話系統(tǒng)。然而，先前開發(fā)M頂O系統(tǒng)的優(yōu)點的努力已 經(jīng)失敗，原因之一在于不能開發(fā)低成本的MIMO無線電。發(fā)明內(nèi)容MIM0無線電收發(fā)機被提供來支持經(jīng)多個天線的相應(yīng)天線同時傳 輸?shù)亩鄠€信號的處理，并支持由多個天線的相應(yīng)天線檢波的多個信號的接收處理。M頂0無線電收發(fā)機是適于高度集成和低成本制造的收 發(fā)機之一。另外，無線電收發(fā)機可在RF頻帶的一部分甚至整個RF頻 帶中執(zhí)行傳輸和接收操作。多傳輸及接收通道對于支持連接(joint) 最大比值合并技術(shù)是特別有用的，其在此還被稱為合成聚束(CBF)。在一個半導(dǎo)體集成電路上，無線電收發(fā)機提供用于多個天線的每 一個的接收機電路或通道及用于多個天線的每一個的傳輸電路或通 道。每一接收通道使由其關(guān)聯(lián)天線檢波的RF信號降頻變換為基帶信 號，其使用直接變換方法或超外差(多變換)方法。類似地，每一傳 輸電路對將由所分配的天線傳輸?shù)幕鶐盘栠M(jìn)行升頻變換，其使用直 接升頻方法或多段變換方法。多個接收和傳輸通道被集成在同一半導(dǎo)體集成電路上。其提供了 很大的成本及空間/面積節(jié)省。該類型的無線電收發(fā)機的一個用處在 于接收和傳輸信號，該信號在基帶時使用前面提及的CBF技術(shù)(由此， 信號的加權(quán)分量經(jīng)多個天線的每一個進(jìn)行發(fā)送并在其它設(shè)備由一個 或多個天線接收)進(jìn)行處理以增加與另一通信設(shè)備的連接極限(link margin)。在該應(yīng)用中，非常重要的是，每一接收處理通道和每一傳 輸處理通常根據(jù)振幅和相位響應(yīng)進(jìn)行匹配。因為多個接收和傳輸通道 被集成在一個半導(dǎo)體管芯上，處理通道將被內(nèi)在地進(jìn)行較好的相位和 振幅匹配，且由半導(dǎo)體集成導(dǎo)致的任何影響將在處理通道之間跟蹤。 此外，由于溫度變化而導(dǎo)致的任何操作變化也將在處理通道之間更好 的跟蹤，因為它們是集成在同一半導(dǎo)體集成電路上。低成本無線電收 發(fā)機被提供，例如，其不需要中頻(IF)濾波器、其具有集成在無線 電收發(fā)機集成電路(IC)上的功率放大器、其使用一個頻率合成器、 及其集成用于傳輸/接收和頻帶選擇操作的多個控制開關(guān)。參考下面的結(jié)合附圖的描述，上述及其它優(yōu)點將更加明顯。


圖1為具有用于多輸入多輸出(MIM0)操作的多個處理通道的無
線電收發(fā)機的總框圖。圖2為具有超外差體系結(jié)構(gòu)的MIM0無線電收發(fā)機的示意圖。圖3為具有可變中頻體系結(jié)構(gòu)的MIMO無線電收發(fā)機的示意圖。 圖4為具有直接變換體系結(jié)構(gòu)的MIM0無線電收發(fā)機的示意圖。 圖5為與M頂0無線電收發(fā)機一起使用的無線電前端部件的示意圖。圖6-8為與MIM0無線電收發(fā)機一起使用的各種無線電前端部件 的示意圖。圖9為與單一設(shè)備中的兩個無線電收發(fā)機IC 一起使用以提供4 傳輸和接收通道的另一無線電前端的示意圖。圖10為與單一無線電收發(fā)機IC 一起使用以提供4傳輸和接收通 道的另一無線電前端部件的示意圖。圖11和12為示出數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器是怎樣被共享在M頂0 無線電收發(fā)機中的簡圖。圖13和14為示出無線電收發(fā)機中的濾波器怎樣被共享以減少集 成電路的面積的簡圖。
具體實施方式
圖1示出了無線電收發(fā)機10的框圖。無線電收發(fā)機10適于處理 由至少兩天線檢波的射頻信號。前面的描述集中在帶有兩個天線12 和14、及每一天線關(guān)聯(lián)的傳輸和接收通道的實施例，但該同樣的體 系結(jié)構(gòu)可被普及以支持用于N天線的N處理通道。該無線電收發(fā)機對 于支持前面提及的CBF技術(shù)是有用的。CBF系統(tǒng)和方法在下述專利申 請中有詳細(xì)描述2002年6月19日申請的、題為"用于使用連接最 大比值合并的天線分集方案的系統(tǒng)和方法"的美國專利申請 10/164,728; 2002年6月19日申請的、題為"用于使用等功率連接 最大比值合并的天線分集的系統(tǒng)和方法"的美國專利申請 10/174， 689;及2002年7月18日申請的、題為"用于使用時域信號 處理的連接最大比值合并的系統(tǒng)和方法"的美國專利申請 10/064,482。所有這些未決的、普通轉(zhuǎn)讓的專利申請均涉及在與另一 通信設(shè)備通信時在一通信基站優(yōu)化所接收的SNR，從而增加兩設(shè)備之 間的范圍及該范圍的數(shù)據(jù)速率。在上面提及的、題為"用于使用等功率連接最大比值合并的天線 分集的系統(tǒng)和方法"的專利申請中描述的技術(shù)的一個優(yōu)點是，從每一 天線通道要求的輸出功率被降低。因此，功率放大器的尺寸可被減小，其減低了 IC的整個半導(dǎo)體芯片面積，并更容易將IC上的其它RF電路與功率放大器隔離。無線電收發(fā)機10包括接收機和發(fā)射機。接收機包括接收機電路 20和30。接收機電路或部分20用于天線12，及接收機電路或部分 30用于天線14。類似地，發(fā)射機包括用于天線12的傳輸電路40和 用于天線14的傳輸電路60。每一接收機電路20和30包括降頻器24、 可變低通濾波器26和采樣保持電路28。每一傳輸電路40和60包括 采樣保持電路42、低通濾波器44、升頻器46、帶通濾波器48和功 率放大器50。降頻器24可包含執(zhí)行單級(直接)變換到基帶或雙級 變換到中頻、再到基帶的電路。同樣，升頻器46可直接升頻變換到 RF或先到中頻、再到RF。下文中結(jié)合附圖2-4描述了更具體的實施 例。低通濾波器44可以是可變的濾波器，以適應(yīng)窄帶傳輸操作狀態(tài) 或幾個寬帶傳輸操作狀態(tài)之一。前端部件90將無線電收發(fā)機10連接到天線12和14。開關(guān)62 和64分別連接到天線12和14。開關(guān)62選擇傳輸電路60的輸出或 接收機電路20的輸入是否連接到天線12。開關(guān)64選擇傳輸電路40 的輸出或接收機通道30的輸入是否連接到天線14。帶通濾波器22 連接到開關(guān)62和64的一個開關(guān)端子。此外，低通濾波器52和54連 接在每一傳輸電路40和60中的功率放大器50的輸出之間，開關(guān)62 和64的其它開關(guān)端子分別與天線12和14關(guān)聯(lián)。接收機電路20和30的采樣保持電路28的輸出分別連接到模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(ADC) 70和72。傳輸電路40和60中的采樣保持電路42的 輸入分別連接到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 80和82。 DAC 80和82可接收第 一和第二數(shù)字基帶傳輸信號作為輸入，其代表將從天線12和14同時 傳輸?shù)膯我换鶐盘柕膹?fù)雜加權(quán)的(complex-weighted)傳輸信號分 量。第一和第二發(fā)射機電路40和60處理用于實質(zhì)上同時傳輸?shù)牡谝缓偷诙M基帶信號。同樣的，天線12和14可分別檢波第一和第二 接收信號，其為傳輸?shù)绞瞻l(fā)機10的單一信號的分量。第一接收機電 路20和第二接收機電路30實質(zhì)上同時處理第一和第二接收信號以允 許所得到的數(shù)字基帶接收信號的加權(quán)合成。接口和控制模塊92被提供來使無線電收發(fā)機10與其它構(gòu)件如基 帶處理部件進(jìn)行接口連接。例如，接口和控制模塊92接收濾波器帶 寬控制信號、中心頻率控制信號、及開關(guān)控制信號，所有這些信號用 于控制無線電收發(fā)機中的特定部件的操作。另外，前述的信號可被獲 得以用于控制處理器或基帶部件并直接連接到收發(fā)機10的適當(dāng)部件 的引腳。中心頻率控制信號控制每一接收機電路20和30中的降頻器24 使用的本機振蕩器信號及每一傳輸電路40和60中的升頻器46使用 的本機振蕩器信號的中心頻率。此外，濾波器帶寬控制信號控制可變 低通濾波器26的截止頻率。開關(guān)控制信號根據(jù)收發(fā)機10是接收或傳 輸來控制開關(guān)62和64的位置。無線電收發(fā)機10的一個與眾不同的功能是同時接收和處理由每 一天線12和14檢波的信號，以輸出適當(dāng)合成的第一和第二基帶接收 信號，其使用前述的CBF技術(shù)(在基帶處理器中)獲得所接收的信號。 相反地，無線電收發(fā)機10同時處理第一和第二基帶模擬傳輸信號(代 表單傳輸信號的加權(quán)分量)并將它們輸出以用于分別經(jīng)天線12和14 傳輸。圖1中所示的無線電收發(fā)機10可工作于半雙工模式，如果需 要，也可工作于全雙工模式。此外，無線電收發(fā)機10可在不同的帶寬中執(zhí)行M頂0操作。例如， 無線電收發(fā)機10可在射頻頻帶中的單一 RF通道中傳輸或接收信號， 如2. 4GHz頻帶的20MHz 802. 11通道。然而，其也可執(zhí)行M頂0操作 以在更寬的帶寬中傳輸或接收信號，如更高的數(shù)據(jù)速率信號或?qū)嵸|(zhì)上 占用整個頻帶的信號，如2.4GHz頻帶的80MHz。濾波器帶寬控制信 號設(shè)定每一接收機電路20和30中的低通濾波器26的截止頻率以低 通濾波RF帶寬的所需要的部分。無線電收發(fā)機10還具有只有接收的非MIM0操作，其中每一接收通道的輸出可被獲得以采樣任何部分或 整個RF頻帶，其通過調(diào)節(jié)低通濾波器26實現(xiàn)。后一功能對獲得RF 頻帶的樣本以執(zhí)行RF頻帶的譜分析是有用的。如將結(jié)合圖13和14 進(jìn)一步詳細(xì)說明的，發(fā)射機中的低通濾波器44可被除去且可變低通 濾波器26既用于所接收的信號又用于傳輸信號。包圍接收機電路20和30及傳輸電路40和60的大虛線框意于指 出，所有這些部件包括功率放大器50可被實施在一個半導(dǎo)體集成電 路(IC)上。其它部件也可實施在IC上，因為半導(dǎo)體和濾波設(shè)計技 術(shù)允許這樣做。上面描述了由同一半導(dǎo)體上的集成的多傳輸通道和多 接收通道所實現(xiàn)的性能優(yōu)點。圖2-4示出了圖1中所示的MIM0無線電收發(fā)機的更具體的例子。 圖2示出了采用超外差(雙級)變換體系結(jié)構(gòu)的雙頻帶無線龜收發(fā)機。 圖3示出了采用步進(jìn)式中頻(IF)變換體系結(jié)構(gòu)的雙頻帶無線電收發(fā) 機，其僅使用一個頻率合成器。圖4示出了采用直接變換(單級)體 系結(jié)構(gòu)的雙頻帶無線電收發(fā)機。圖5示出了可與圖2-4中所示的任一 無線電收發(fā)機一起使用的無線電前端部件。參考圖2及圖5，無線電收發(fā)機100將被描述。圖2中所示的無 線電收發(fā)機100是超外差接收機，其能夠工作于兩個不同的頻帶，如 2. 4GHz無執(zhí)照的頻帶及5GHz無執(zhí)照的頻帶之一。如圖5所示，無線電收發(fā)機100被設(shè)計來經(jīng)RF前端部件105連 接到第一和第二天線102和104， RF前端部件105包括傳輸/接收 (T/R)開關(guān)106和108，其分別連接到天線102和104。每一 T/R開 關(guān)106和108具有連接到其關(guān)聯(lián)天線的天線端子、接收輸出端及傳輸 輸入端，并響應(yīng)于T/R開關(guān)控制信號根據(jù)無線電收發(fā)機是傳輸或接收 而選擇接收輸出端或傳輸輸入端。同樣，在RF前端部件105中是頻 帶選擇開關(guān)110、 112、 114和116，其根據(jù)正被傳輸或接收的信號的 頻帶而從開關(guān)106和108選擇天線的輸出。頻帶選擇開關(guān)110和112 均為接收頻帶選擇開關(guān)，每一個均具有分別連接到第一和第二 T/R開
關(guān)106和108的接收輸出端的輸入端，且第一輸出端分別連接到BPF120和124，第二輸出端分別連接到BPF122和126。頻帶選擇開 關(guān)114和116為傳輸頻帶選擇開關(guān)，每一個均具有第一和第二輸入端 和輸出端。頻帶選擇開關(guān)114和116的第一輸入端分別連接到LPF128 和132，開關(guān)115和116的第二輸入端分別連接到LPF130和134。開 關(guān)114和116的輸出端分別連接到第一和第二 T/R開關(guān)106和108的 傳輸輸入端。重新參考圖2，在無線電收發(fā)機100的接收側(cè)上，有一個接收機， 其包括與由天線102檢波的信號關(guān)聯(lián)的接收機通道或電路140及與由 天線104檢波的信號關(guān)聯(lián)的接收機通道或電路170。在傳輸側(cè)上，有 一個發(fā)射機，其包括與天線102關(guān)聯(lián)的傳輸通道或電路210和與天線 104關(guān)聯(lián)的傳輸通道或電路230。接收機電路140和170的每一個均 具有兩個支路第一支路處理來自第一射頻頻帶的信號，第二支路處 理來自第二射頻頻帶的信號。更具體地，接收機電路140和170中的每一支路連接到圖5中所 示的RF前端部件105中的帶通濾波器120、 122、 124和126中的相 應(yīng)濾波器。在接收機電路140的第一支路中，有一個低噪聲放大器 (LNA) 142和一個將RF信號從第一射頻頻帶(RFB1)降頻變換到中 頻(IF)的RF混頻器144。在接收機電路140的第二支路中，有一 個LNA152和一個將RF信號從第二射頻頻帶降頻變換到IF的RF混頻 器154。 IF濾波器(IFF) 145連接到混頻器144和混頻器154，及在 IFF145的輸出側(cè)上是一可變放大器146、四重混頻器(quad mixer) 148和156、及可變低通濾波器150和158。采樣保持電路160連接 到可變低通濾波器150，采樣保持電路162連接到可變低通濾波器 158。如下文中將詳述的，接收機電路140的第一支路(由LNA142和 混頻器144組成)處理來自由天線102檢波的第一 RF頻帶(RFB1) 的信號。接收機電路140的第二支路(由放大器152和混頻器154組 成)處理來自由天線102檢波的第二RF頻帶(RFB2)的信號。在任 何給定時間，接收機電路140只有一個支路在工作。因此，假如混頻
器144和154的輸出阻抗較高，IFF145和可變功率放大器146可由 支路共享(不需要額外的開關(guān))。四重混頻器148和156產(chǎn)生提供給 可變放大器146的輸入的信號的同相信號(I)和正交(Q)信號。因 而，概言之，接收機電路140具有由RF混頻器(144或154，取決于 正使用哪一頻帶支路)組成的第一降頻器，其將由天線102 (圖5) 檢波的第一接收信號降頻混合為中頻信號，四重混頻器148和156還 將中頻信號進(jìn)一步降頻混合為I和Q基帶模擬信號。接收機電路170具有構(gòu)件172-192，其將這些鏡像在接收機電路 140中，但被用于處理來自天線104 (圖5)的或第一RF頻帶(RFB1) 或第二 RF頻帶(RFB2)的信號。類似于接收機電路140，接收機電 路170具有由RF混頻器(174或184，取決于哪一頻帶支路正被使用) 組成的第二降頻器，其將由天線104檢波的第二接收信號降頻混合為 與接收機電路140中產(chǎn)生的第一中頻信號的IF—樣的第二中頻信號， 四重混頻器178和186將第二 IF信號進(jìn)一步降頻混合為I和Q基帶 模擬信號。應(yīng)該理解的是，盡管沒有示出，其它構(gòu)件也可存在于接收機電路 中。例如，在LNA和在LNA后面的混頻器之間可以有鏡像抑制濾波器。開關(guān)200和202分別連接到接收機電路140和170中的采樣保持 電路，以在與分別由接收機電路140和接收機電路170輸出的第一和 第二模擬基帶接收信號關(guān)聯(lián)的I和Q輸出之間切換，以用于通過ADC 處理。此外，開關(guān)270和280在傳輸側(cè)上用作另外的功能，以將提供 將被傳輸?shù)牡谝缓偷诙M基帶信號的DAC的輸出接收作為輸入。在無線電收發(fā)機100的傳輸側(cè)，有兩個傳輸電路210和230。在 傳輸電路210中，四重混頻器212和214分別接收I和Q數(shù)據(jù)信號作 為輸入，其通過中頻本機振蕩器信號將這些信號升頻混合為IF。四 重混頻器212和214的輸出被總計并連接到可變放大器216，，其順次 連接到RF混頻器218。 RF混頻器218將中頻信號升頻變換為RF，或 RFB1或RFB2。帶通濾波器222和224連接到混頻器218的輸出。帶 通濾波器222與RFB1關(guān)聯(lián)，帶通濾波器224與RFB2關(guān)聯(lián)。功率放大
器226連接到帶通濾波器222的輸出，功率放大器228連接到帶通濾 波器224的輸出。功率放大器226的輸出連接到低通濾波器128 (圖 5)的輸入，功率放大器228的輸出連接到低通濾波器130 (圖5)的 輸入。概言之，第一傳輸電路210具有由四重混頻器212和214組成 的升頻器，其對表示第一傳輸信號的基帶I和Q信號進(jìn)行升頻混合， RF混頻器218進(jìn)一步升頻混合中頻信號以產(chǎn)生第一 RF信號，其將被 連接到第一天線102 (圖5)。 RF混頻器218的輸出連接到由BPF222 和功率放大器226或BPF224和功率放大器228組成的帶通支路。與天線104關(guān)聯(lián)的傳輸電路230具有構(gòu)件232-248并鏡像傳輸電 路210以處理第二傳輸信號構(gòu)件。類似于第一傳輸電路210，第二傳 輸電路230具有由四重混頻器232和234組成的升頻器，其對表示第 二傳輸信號的I和Q基帶信號進(jìn)行升頻混合，RF混頻器238進(jìn)一步 對中頻信號進(jìn)行升頻混合以產(chǎn)生第二 RF信號，其將被連接到第二天 線104 (圖5)，用于與第一RF信號實質(zhì)上同時傳輸。發(fā)射機電路210和230的輸入信號是從DAC (未示出)提供到開 關(guān)270和280，開關(guān)交替地在基帶I和Q信號之間選擇，其連接到發(fā) 射機電路210中的各自的采樣保持電路272和274及發(fā)射機電路230 中的各自的采樣保持電路282和284。采樣保持電路272和274順次 分別連接到LPF276和278，采樣保持電路282和284分別連接到 LPF286和288。 LPF276和278濾波第一傳輸信號的基帶I和Q信號 并將它們的輸出分別提供給四重混頻器212和214。類似地，LPF282 和288濾波第二傳輸信號的基帶I和Q信號并將它們的輸出分別提供 給四重混頻器232和234。如果接收機中的可變LPF被共享用于接收 和傳輸處理，則LPF的數(shù)量可變減少。圖13和14示出了使可變LPF 共享用于傳輸和接收操作的技術(shù)。由于無線電收發(fā)機100是超外差設(shè)備，用于與RFB1和RFB2關(guān)聯(lián) 的無線電頻率的RF本機振蕩器信號及IF本機振蕩器信號需要被產(chǎn) 生。IF合成器(IF LO synth) 250和壓控振蕩器(VCO) 252 (包括 90°相位構(gòu)件，為簡化未示出)產(chǎn)生同相及正交相位移的IF本機振
蕩器信號，其連接到混頻器148、 156、 178和186及混頻器212、 214、 232和234。 RF本機振蕩器合成器(RF LO synth) 260連接到VC0262、 264和266，其提供不同的RF本機振蕩器信號給接收側(cè)的混頻器144、 154、 174和184及傳輸側(cè)的混頻器218和238。有多個VCO提供用于 多個RF頻帶的RF信號。例如，VC0262提供用于2. 4GHz的無執(zhí)照頻 帶的RF本機振蕩器信號(用于任何RF通道或中心頻率)，VC0264提 供用于低5GHz的無執(zhí)照頻帶的RF本機振蕩器信號(用于任何RF通 道或中心頻率)，VC0266提供用于高5GHz的無執(zhí)照頻帶的RF本機振 蕩器信號(用于任何RF通道或中心頻率)。接口和控制模塊290連接至/自外部設(shè)備如基帶處理器和/或控 制處理器的時鐘信號、數(shù)據(jù)信號和使能信號。源自外部設(shè)備的收發(fā)機 控制信號可通過接口控制模塊290連接到適當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)機構(gòu)件或連接 到適當(dāng)構(gòu)件的引腳。收發(fā)機控制信號包括，例如，RF中心頻率控制 信號、濾波器帶寬控制信號、傳輸增益調(diào)節(jié)信號、接收增益調(diào)節(jié)信號、 及開關(guān)控制信號。RF中心頻率控制信號控制哪一 RF頻帶及該頻帶中 的特定的RF通道用于RF LO合成器260及關(guān)聯(lián)的VC0262、 264或267 輸出本機振蕩器信號。適于與在此描述的無線電收發(fā)機一起使用的頻 率合成器的例子在2002年9月4日申請的、題為"用于多頻帶超外 差收發(fā)機應(yīng)用的頻率合成器"的美國臨時申請60/319， 518中有所描 述。濾波器帶寬控制信號控制可變帶寬低通濾波器150、 158、 180和 188以工作于寬頻帶模式(傳遞整個頻帶或其實質(zhì)性的部分)或窄頻 帶模式(傳遞一部分如單RF通道)。傳輸增益控制信號控制傳輸側(cè)的 可變放大器216和236的增益，接收增益控制信號控制接收側(cè)的可變 放大器146和176的增益。開關(guān)控制信號根據(jù)無線電收發(fā)機100的工 作狀態(tài)及工作頻帶控制開關(guān)106、 108、 110、 112、 114、 116、 200和 202的位置。無線電收發(fā)機100的大部分構(gòu)件均被實施于半導(dǎo)體IC中。大的 虛線包圍的部分指出了那些可包括在IC中的構(gòu)件。然而，另外的構(gòu) 件也可被實施在IC中。
參考圖2-5，將描述收發(fā)機100的操作。例如，RFB1為2.4GHz 無執(zhí)照的頻帶，RFB2為5GHz無執(zhí)照頻帶之一。應(yīng)該理解的是，圖2 中所示的同一體系結(jié)構(gòu)可用于其它應(yīng)用，且2. 4/5GHz雙頻帶應(yīng)用僅 是一個例子。對于該例子，IF為902. 5MHz， IF L0 synth250的頻率 輸出為1805MHz， RF L0合成器輸出的RF本機振蕩器信號的范圍為 3319. 5 MHz到4277. 5 MHz。可變低通濾波器150、 158、 180和188 均是可控制的，以濾波RF頻帶中的多個帶寬，例如使得由天線102 和104檢波的信號的MIM0接收處理從20MHz帶寬一直到80 MHz或 100MHz帶寬。類似地，可變低通濾波器276、 278、 286和288均是 可控制的，以濾波RF頻帶中的多個帶寬，例如使得將被傳輸?shù)幕鶐?信號的MIM0傳輸處理從20腿z帶寬一直到80 MHz或100 MHz帶寬。 另外，如下文中結(jié)合圖13和14所述的，可變低通濾波器150、 158、 180和188可變共享用于接收和傳輸處理?？傊瑹o線電收發(fā)機IOO 在其不同時于RFB1或RFB2傳輸和接收時工作于半雙工模式。無線電收發(fā)機IOO還可工作于非MIMO結(jié)構(gòu)中。例如，只有一個 接收通道的輸出可與適當(dāng)?shù)目勺兊屯V波器組一起使用以采樣任何 部分或整個所想要的RF頻帶，從而獲得數(shù)據(jù)來分析RF頻帶的部分或 所有光譜。根據(jù)無線電收發(fā)機是否正在傳輸或接收且其中RF頻帶正在工 作，RF前端部件105 (圖5)中的T/R開關(guān)及頻帶選擇開關(guān)均被控制。例如，當(dāng)無線電收發(fā)機100正在RFB1接收時，開關(guān)106和108 均被移動到它們的上部的位置以選擇收發(fā)機100的接收側(cè)。RF LO合 成器260被控制以輸出RF本機振蕩器信號，其將降頻變換一來自RFB1 的特定(子帶)。開關(guān)110和112均被移動到它們的上部位置以選擇 帶通濾波器120和124 (與RFB1關(guān)聯(lián))及接收機電路140和170的 對應(yīng)支路。濾波器120對由天線102檢波的信號進(jìn)行帶通濾波，濾波 器124對由天線104檢波的信號進(jìn)行帶通濾波。低通濾波器150、158、 180和188均被控制以工作于所需要的帶寬中。由天線102和104檢 波的兩個信號可以是同一傳輸信號的空間上不同的信號。來自天線102的信號由混頻器144降頻變換到IF，再由IF濾波器145濾波， 接著由四重混頻器148和156降頻變換到基帶I和Q信號并由低通濾 波器150和158濾波。源自該信號的每一 I和Q信號被采樣保持或由 開關(guān)200選擇用于輸出到ADC。接收機電路170對由天線104檢波的 信號執(zhí)行類似的操作。無線電收發(fā)機100以類似的方式執(zhí)行MIM0傳輸操作。發(fā)射機中 的LPF276、 278、 286和288 (或接收機的共享的LPF)均被控制以濾 波所需要的帶寬。此外，RF L0 synth 260被控制以根據(jù)將被傳輸?shù)?信號的頻帶輸出RF本機振蕩器信號。假定信號將在RFB2中的一通道 上傳輸，開關(guān)106和108被移動到它們的底部位置，從而選擇無線電 收發(fā)機100的傳輸側(cè)。開關(guān)114和116被移動到它們的底部位置，以 選擇與RFB2關(guān)聯(lián)的傳輸電路210和230的支路。將被傳輸?shù)哪M基 帶信號由第一和第二信號分量組成，其將由各自的天線102和104同 時傳輸。適當(dāng)?shù)腞F本機振蕩器信號被輸出到混頻器218和238。第 一傳輸信號分量的I和Q信號由四重混頻器212和214升頻變換到 IF?？勺兎糯笃?16調(diào)節(jié)所得到的IF信號的增益，混頻器218將IF 信號升頻變換到RF。濾波器224對由混頻器218輸出的RF信號進(jìn)行 帶通濾波，功率放大器228對帶通濾波器224的輸出進(jìn)行放大。低通 濾波器130對功率放大器228的輸出的諧波進(jìn)行濾波，且所得到的輸 出經(jīng)開關(guān)114和106連接到天線102。對于第二傳輸信號分量的I和 Q信號也進(jìn)行類似的操作。帶通濾波器246濾波RF信號，功率放大 器248放大濾波后的信號，其接下來被連接到低通濾波器134。所得 到的濾波后的信號經(jīng)開關(guān)116和108連接到天線104。圖3示出了類似于無線電收發(fā)機100的無線電收發(fā)機100'，但 其采用了可變或步進(jìn)IF體系結(jié)構(gòu)，而不是超外差體系結(jié)構(gòu)。特別地， 在無線電收發(fā)機100'的接收機電路中，所接收的RF信號依賴于RF 本機振蕩器信號而被降頻混合到中頻，IF濾波器是不需要的或是可 選的。類似的原理應(yīng)用于傳輸電路。因此，RF LO合成器260的RF 本機振蕩器信號輸出被連接到除4電路，其順次提供IF本機振蕩器
信號給接收機電路140中的混頻器148和156、接收機電路170中的 混頻器178和186、傳輸電路210中的混頻器212和214、及傳輸電 路230中的混頻器232和234。除4電路265基于RF LO合成器260 提供的RF本機振蕩器信號產(chǎn)生IF本機振蕩器信號。沒有IF濾波器 被需要，且只要求一個合成器(用于RF本機振蕩器信號)。另外，無 線電收發(fā)機100'的操作類似于無線電收發(fā)機100的操作。圖2和3的無線電收發(fā)機具有某些優(yōu)勢，從而使得它們適于高度 集成和低成本的實施。首先，圖2的超外差體系結(jié)構(gòu)和圖3的步進(jìn) IF體系結(jié)構(gòu)允許將功率放大器集成在無線電收發(fā)機IC的發(fā)射機中。 這是因為功率放大器輸出頻率落在VCO諧振范圍(turning range) 的外面，從而避免了 VCO的注入同步鎖相。這在其它體系結(jié)構(gòu)如圖4 所示的直接變換結(jié)構(gòu)中是不太可能的。其次，圖3的步進(jìn)IF收發(fā)機 不需要IF濾波器，從而降低了無線電收發(fā)機的材料成本。在某些設(shè) 計參數(shù)下，甚至圖2的超外差設(shè)計也可被實施為沒有IF濾波器。圖 3的設(shè)計具有更容易集成功率放大器及不需要IF濾波器的雙重優(yōu)點。 因此，圖3的無線電收發(fā)機設(shè)計在成本、集成度及IC大小很重要的 情況下可能是符合需要的?，F(xiàn)在參考圖4，其描述了直接變換無線電收發(fā)機體系結(jié)構(gòu)300。 類似于無線電收發(fā)機100，無線電收發(fā)機300在接收機中具有多個接 收機電路310和340，及在發(fā)射機中具有多個傳輸電路370和400。 接收機電路是相同的，且傳輸電路也是相同的。在接收機電路310中， 有兩個連接到開關(guān)316的放大器312和314。放大器312從RF前端 部件105 (圖2)中的帶通濾波器接收頻帶RFB1的帶通濾波的信號， 及類似地，放大器314接收頻帶RFB2的帶通濾波的信號。開關(guān)316 的輸出連接到可變放大器318以調(diào)節(jié)提供給其輸入的信號的增益。可 變放大器318的輸出連接到混頻器320和322，其通過IF本機振蕩 器信號將所放大的接收信號降頻混合以產(chǎn)生I和Q信號?；祛l器320 的輸出連接到低通濾波器324，混頻器322的輸出連接到低通濾波器 326。例如，低通濾波器324和326為三階低通濾波器，為了更好的 線性，其可不在芯片上，遠(yuǎn)離收發(fā)機構(gòu)件的其余部分。低通濾波器324和326的輸出分別連接到可變低通濾波器328和330?？勺兊屯?濾波器328和330可變控制以改變它們的截止頻率，以選擇窄帶(如 誦z)或?qū)拵?如40MHz)?？勺兊屯V波器328和330分別連接到 采樣保持電路332和334。采樣保持電路332和334的輸出為表示由 天線102檢波的信號的基帶I和Q信號。開關(guān)336被控制以在基帶I 和Q信號之間交替選擇以用于連接到單一 ADC，并節(jié)省第二 ADC的成 本。接收機電路340具有構(gòu)件342-366，其與接收機電路310中的構(gòu) 件相同。接收機電路310和340執(zhí)行所檢波的RF信號到基帶的直接 變換或零中頻降頻變換。概言之，第一接收機電路310具有包括四重 混頻器320和322的第一降頻器，其將由天線102檢波的第一接收信 號直接降頻混合到基帶I和Q信號。類似地，第二接收機電路340具 有包括四重混頻器350和350的第二降頻器，其將由天線104檢波的 第二接收信號直接降頻混合到基帶I和Q信號。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)該意識到的是，在接收機電路310和340 中，四重混頻器320和322及四重混頻器350和352可以是能夠覆蓋 RFB1和RFB2的寬帶混頻器，或者分開的四重混頻器可被提供用于每 一RF頻帶。在傳輸側(cè)，傳輸電路370包括第一和第二采樣保持電路372和 374，其從開關(guān)371接收用于第一傳輸信號的I和Q數(shù)據(jù)信號。采樣 保持電路372和374的輸出連接到低通濾波器376和378。低通濾波 器376和378的輸出分別連接到四重混頻器380和382。四重混頻器 380和382將由低通濾波器376和378濾波的I和Q信號輸出升頻混 合到輸出I和Q信號，其被合并并連接到可變放大器384。可變放大 器384調(diào)節(jié)第一 RF信號的增益并提供該信號給帶通濾波器386和 388，其分別與RFB1和RFB2關(guān)聯(lián)。帶通濾波器386和388的輸出連 接到功率放大器394和396。功率放大器390和392放大對于頻帶RFB1 和RFB2的RF信號，其被連接到RF前端105。
傳輸電路400具有構(gòu)件402-422，其與傳輸電路370中的那些構(gòu) 件相同。傳輸電路400的輸入由第二傳輸信號的I和Q信號組成，其 由開關(guān)401交替提供。因而，概言之，第一傳輸電路370包括一由四 重混頻器380和382構(gòu)成的升頻器，其將基帶I和Q信號直接升頻混 合到RF I和Q信號，RF I和Q信號被合并以形成第一 RF信號。第 二傳輸電路400包括由四重混頻器410和412構(gòu)成的升頻器，其將基 帶I和Q信號直接升頻混合到RF I和Q信號，RF I和Q信號被合并 以形成第二RF信號。雙模鎖相環(huán)(PLL) 430、 VC0432、 434和436、方脈沖模塊438、 及90°移相器440可被提供，以分別提供適當(dāng)?shù)耐嗉罢籖F本機 振蕩器信號給接收機電路310中的混頻器320和322、接收機電路370 中的混頻器350和352、傳輸電路370中的混頻器380和382、及傳 輸電路400中的混頻器410和412。雙模PLL430是一個用于產(chǎn)生高 頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。方脈沖模塊438用作頻率加倍裝置，以降低由 功率放大器導(dǎo)致的VCO的拉力(pull)。例如，為了提供用于2.4GHz 無執(zhí)照頻帶及高和低5GHz無執(zhí)照頻帶的RF混頻信號，VC0432產(chǎn)生 1200-1240MHz范圍的RF信號，VC0434產(chǎn)生2575-2675MHz范圍的RF 信號，及VC0436產(chǎn)生2862-2912MHz范圍的RF信號。類似于無線電收發(fā)機IOO，有控制信號連接到適當(dāng)?shù)臉?gòu)件以控制 操作。無線電收發(fā)機300具有與無線電收發(fā)機100相同的工作狀態(tài)。 濾波器帶寬控制信號根據(jù)收發(fā)機300的工作帶寬控制可變低通濾波 器328、 330、 358和360。接收增益控制信號控制可變放大器318和 348。開關(guān)控制信號控制無線電收發(fā)機300和前端部件中的各個開關(guān)，其根據(jù)無線電收發(fā)機是在接收模式或傳輸模式并根據(jù)收發(fā)機工作于 哪一頻帶，RFB1或RFB2，而進(jìn)行控制。RF中心頻率控制信號根據(jù)收 發(fā)機工作于哪一 RF頻帶及該頻帶中的哪一 RF通道來控制雙模PLL410 和VC0412-416。傳輸增益控制信號控制傳輸電路中的可變放大器384 和414。圖6-10示出了不同的前端部件。在圖6中，前端500部件包括
許多與前端部件105相同的構(gòu)件，雖然結(jié)構(gòu)上稍微不同。LPF128、 130、 132和134可被集成在無線電收發(fā)機IC上或組合于無線電前端500 中。代替開關(guān)106和108，雙工器502和504用于從天線102和104 進(jìn)行頻帶選擇。如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，雙工器為三端口裝置，其具 有一個普通端口及兩個其它端口， 一個用于高頻信號， 一個用于低頻 信號。因而，雙工器106和108用作頻帶選擇開關(guān)。在圖6的例子中， 被支持的兩個頻帶是2.4GHz頻帶和5.25GHz頻帶。開關(guān)110、 112、 114和116為傳輸/接收開關(guān)，其根據(jù)無線電收發(fā)機是正在傳輸或接 收而選擇適當(dāng)?shù)男盘?。例如，?dāng)無線電收發(fā)機正通過天線102和104 傳輸2. 4GHz頻帶中的信號時，雙工器502從開關(guān)110接收第一 2. 4GHz 傳輸信號并將其連接到天線102，雙工器504從開關(guān)114接收第二 2. 4GHz傳送信號并將其連接到天線104。所有其它開關(guān)位置實質(zhì)上不 相關(guān)。類似地，當(dāng)接收5.25GHz頻帶中的信號時，雙工器502將來自 天線102的第一 5. 25GHz接收信號連接到開關(guān)112，雙工器504將來 自天線104的第二 5. 25GHz接收信號連接到開關(guān)116。開關(guān)112選擇 雙工器502的輸出，開關(guān)116選擇雙工器504的輸出。
如現(xiàn)有技術(shù)中公知的，無線電收發(fā)機連接到基帶處理器，其可以 是單獨的集成電路，如圖6和7中的基帶集成電路(BB工C) 510所示。
圖7示出了類似于前端部件500的前端部件500'，但其傳輸/接 收開關(guān)有效地集成在無線電收發(fā)機IC上。許多己知技術(shù)均能將類似 于傳輸/接收開關(guān)的開關(guān)集成在無線電收發(fā)機IC上。當(dāng)傳輸/接收開 關(guān)被集成在無線電收發(fā)機IC上時，對于每一天線，在對于每一天線 的雙工器的每一支路處，四分之一波長元件515被提供在無線電前端 500'中。圖8示出了用于一天線102的該種結(jié)構(gòu)，僅作為一個例子， 但其被重復(fù)以用于每一天線。當(dāng)信號正被傳輸時，傳輸/接收開關(guān)被 切換到連接到地的端子，從而發(fā)射機的相應(yīng)功率放大器(PA)的信號 輸出被選擇并連接到雙工器，而當(dāng)信號被接收時，其被切換到其它端 子，使得接收信號通過四分之一波長元件515、傳輸/接收開關(guān)并傳 遞到接收機中的LNA。四分之一波長元件515可以是任何四分之一波
長傳輸線。四分之一波長元件515的一個實施例是布置在印刷電路板
上的微帶結(jié)構(gòu)。四分之一波長元件515的四分之一波長特征產(chǎn)生相
移，其用作阻抗變換器，根據(jù)開關(guān)的位置或短路帶通濾波器和地之間 的連接，或產(chǎn)生斷路。
圖6和7中所示的無線電收發(fā)機IC和前端結(jié)構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC)是有用的，以用作802. llx WLAN站。
圖9示出了與兩個無線電收發(fā)機IC接口連接的前端部件600， 以提供4通道MIMO無線電收發(fā)機裝置。該類型的結(jié)構(gòu)的使用的一個 例子是在WLAN的接入點(AP)中。然而，直到此處，所描述的無線 電收發(fā)機結(jié)構(gòu)均用于2通道MIMO操作，當(dāng)與上面提及的最大比值合 并方案一起使用時，4通道MIMO操作甚至可提供與其它裝置的更大 的連接極限。
前端部件600將兩個無線電收發(fā)機IC接口連接到8個天線 602-616。 BBIC660連接到兩個無線電收發(fā)機IC，其一前一后地工作 以傳輸單一信號的4個加權(quán)的分量或接收單個所接收信號的4個分 量。天線602、 606、 610和614致力于一個頻帶，如2.4GHz頻帶， 而天線604、 608、 612和616致力于另一頻帶，如5GHz頻帶。在前 端部件600中，有8個傳輸/接收開關(guān)620-634，每一個分別與天線 602-616之一關(guān)聯(lián)。還有8個各自連接到傳輸/接收開關(guān)620-634之 一的帶通濾波器640-654。傳輸/接收開關(guān)620-634可被集成在各自 的無線電收發(fā)機IC上，而不是作為前端部件600的一部分。盡管沒 有詳細(xì)示出，LPF也被集成在無線電收發(fā)機IC上。前端部件600的 操作類似于上面已描述的。傳輸/接收開關(guān)620-634被控制以根據(jù)無 線電收發(fā)機IC是否正工作于傳輸模式或接收模式而選擇適當(dāng)?shù)男?號。
圖10示出了類似于前端部件600的前端部件600'，但其不包括 傳輸/接收開關(guān)。此外，無線電收發(fā)機670是一集成4通道(其包括 在兩個圖9中所示的無線電收發(fā)機IC中)的單片IC。傳輸/接收開 關(guān)被集成在無線電收發(fā)機IC670上。前端部件600'的操作類似于前
端部件600的操作。圖10示出了按比例決定MIM0通道的數(shù)量為3、 4或更多分開的通道的能力。
圖9和10還示出了無線電收發(fā)機100、 100'和300，其配置在多 個實例中以支持通信裝置如AP中的多通道能力。例如，如圖9所示， 一個無線電收發(fā)機，如一個接入點，可執(zhí)行與信道上的裝置的2通道 MIMO通信，而其它無線電收發(fā)機可執(zhí)行與另一信道上的裝置的2通 道MIMO通信。代替接口連接到一個基帶IC，每一個可接口連接到分 開的基帶IC或能夠同時雙信道工作的單一基帶IC。
圖11和12示出了一種結(jié)構(gòu)，由此，連接到無線電收發(fā)機的DAC 和ADC的數(shù)量可變減少。通常，對于每一要求處理的信號，單獨的 DAC或ADC均應(yīng)被要求。然而，在半雙工無線電收發(fā)機中，由于傳輸 和接收操作不同時發(fā)生，則有機會共享DAC和ADC。例如，圖ll示 出了一結(jié)構(gòu)，其包括兩個ADC710和720和三個DAC730、 740和750。 ADC720和DAC730被共享。開關(guān)760選擇到ADC720的輸入，開關(guān)770 選擇DAC730的輸出。數(shù)字復(fù)用器(MUX) 780連接到ADC720以從那 里發(fā)送輸出，并連接到DAC730以調(diào)整那里的輸入。ADC、 DAC和數(shù)字 MUX780可位于不同于無線電收發(fā)機集成電路的分開的集成電路上。 例如，這些構(gòu)件可位于基帶集成電路上，其上有基帶解調(diào)器790和基 帶調(diào)制器795。
ADC的數(shù)量通過使用單一 ADC720來使所接收的Q信號和傳輸功 率電平信號數(shù)字化而得以減少。類似地，DAC的數(shù)量可通過共享一單 一 DAC730以轉(zhuǎn)換傳輸I信號和接收機增益控制信號而得以減少。數(shù) 字而X780被提供作為共享的DAC730的輸入的信號(或傳輸I信號或 接收機增益控制信號)。類似地，由共享的ADC720輸出的信號(數(shù)字 接收Q信號或數(shù)字傳輸功率電平信號)由數(shù)字MUX780發(fā)送到適當(dāng)?shù)?目的地。
如上所述，使ADC和DAC的共享容易的一種辦法是提供開關(guān)760 和770。這些開關(guān)可位于無線電收發(fā)機IC上。開關(guān)760的輸出端連 接到共享的ADC720， 一個輸入端連接到在本機振蕩器的輸出處的
LPF，其產(chǎn)生所接收的Q信號，另一輸入端連接到功率檢波器的輸出，
其產(chǎn)生傳輸功率電平信號。開關(guān)760被控制以選擇兩個位置之一，其 根據(jù)ADC是否將被使用于所接收的Q信號或傳輸功率電平信號進(jìn)行選 擇。類似地，開關(guān)770的輸入端連接到共享的DAC730， 一個輸出端 連接到接收機中的可變功率放大器，另一輸出端連接到LPF，其提供 傳輸I信號給發(fā)射機中的同相本機混頻器。開關(guān)770被控制以選擇兩 個位置之一，其根據(jù)共享的DAC是否將被用于接收機增益控制信號或 傳輸I信號進(jìn)行選擇。對于收發(fā)機中的每一接收通道/傳輸通道對， 圖11中所示的結(jié)構(gòu)可被重復(fù)。
應(yīng)該理解的是，開關(guān)760和770是可選的。如圖12中所示，如 果無線電收發(fā)機IC為半雙工收發(fā)機，則它們可由普通信號通道替換， 這意味著接收機和發(fā)射機不同時工作。因此，例如，共享的DAC730 將轉(zhuǎn)換提供給其的無論哪一個數(shù)字信號(傳輸I信號或接收機增益控 制信號，取決于收發(fā)機是工作于接收模式還是傳輸模式)，且DAC730 將在兩個通道上輸出該信號的模擬版本。如果傳輸I信號被選擇用于 由共享的DAC730處理，接收機將是關(guān)閉的，從而在接收信道中將傳 輸I信號的模擬版本連接到可變功率放大器將沒有作用，但其還將被 連接到發(fā)射機中的同相本機振蕩器，這是需要的。如果用于共享的 ADC720的開關(guān)被普通信號通道結(jié)構(gòu)替換，則類似的形勢保持不變。
單個的ADC和單個的DAC可在發(fā)射機和接收機的信號之間被共享 (因為在半雙工收發(fā)機中，發(fā)射機和接收機通常不同時工作)。上面 被識別的信號僅僅是可被多路傳輸?shù)絾我?ADC或單一DAC的發(fā)射機和 接收機信號的例子。
圖13和14示出了允許共享LPF的結(jié)構(gòu)，LPF用于濾波圖2-4的 無線電收發(fā)機中的基帶接收信號和基帶傳輸信號。作為一個例子，直 接變換無線電收發(fā)機300的單一天線通道被選擇來舉例說明濾波器 共享技術(shù)。為了簡單， 一些中間構(gòu)件，如可變放大器和采樣保持電路 未被示出。LPF328和330被共享以濾波與一天線如天線102關(guān)聯(lián)的 所接收的I和Q信號(RX I和RX Q)，及濾波將被傳輸?shù)幕鶐鬏擨
和Q信號(TX I和TX Q)。開關(guān)710和720中的每一個均具有兩個輸 入端和一個分別連接到LPF328和330的輸入的輸出端。連接到開關(guān) 710的輸入端的是四重混頻器320的接收I信號輸出及基帶傳輸I信 號。類似地，連接到開關(guān)720的輸入端的是四重混頻器322的接收Q 信號輸出及基帶傳輸Q信號。傳輸/接收控制信號連接到開關(guān)710和 720以使得開關(guān)或選擇接收I和Q信號連接到的端子或選擇傳輸I和 Q信號連接到的端子。在圖13中，假設(shè)在每一濾波器的輸出阻抗較 低，且每一負(fù)載阻抗較高(在絕大多數(shù)模擬IC中是典型的)，從而每 一濾波器的輸出可變求和。因此，在濾波器的輸出只需要一個復(fù)用器。 圖14的結(jié)構(gòu)類似于圖15，但提供了另外的開關(guān)730和740，以防阻 抗不是如上所述的情況。
總之，多輸入多輸出(MIMO)無線電收發(fā)機被提供，其包括接收 機和發(fā)射機，二者可實施于同一集成電路中。接收機包括至少第一和 第二接收機電路，每一接收機電路處理來自第一和第二天線的對應(yīng)天 線的信號。第一接收機電路包括連接到第一天線的第一降頻器，其將 由第一天線檢波的第一接收信號降頻變換以產(chǎn)生第一基帶信號。第二 接收機電路包括連接到第二天線的第二降頻器，其將第二天線檢波的 第二接收信號降頻變換以產(chǎn)生第二基帶信號。每一接收機電路還可包 括低通濾波器。發(fā)射機包括至少第一和第二發(fā)射機電路，每一發(fā)射機 電路處理將由第一和第二天線中的對應(yīng)天線傳輸?shù)男盘?。第一發(fā)射機 電路包括第一升頻器，其對第一基帶模擬信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生第 一RF頻率信號。類似地，第二發(fā)射機電路包括第二升頻器，其對第 二基帶模擬信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生第二 RF頻率信號。第一和第二 發(fā)射機電路中的每一個還包括帶通濾波器和功率放大器，二者均可如 其它發(fā)射機構(gòu)件一樣集成在同一集成電路上。
類似地，多輸入多輸出(M頂O)無線電收發(fā)機被提供，其包括一 接收機，接收機包括至少第一和第二接收機電路，每一接收機電路處 理來自第一和第二天線的對應(yīng)天線的信號，收發(fā)機還包括一具有至少 第一和第二發(fā)射機電路的發(fā)射機。接收機和發(fā)射機可被實施在一個集
成電路上。第一接收機電路包括連接到第一天線的第一降頻器，其對 第一天線檢波的第一接收信號進(jìn)行降頻變換以產(chǎn)生第一同相基帶信 號和第一正交基帶信號。第二接收機電路包括連接到第二天線的第二 降頻器，其對第二天線檢波的第二接收信號進(jìn)行降頻變換以產(chǎn)生第二 同相基帶信號和第二正交基帶信號。每一接收機電路還可包括低通濾 波器以濾波它們的同相和正交信號。發(fā)射機包括至少第一和第二發(fā)射 機電路，每一發(fā)射機電路處理將由第一和第二天線中的相應(yīng)天線傳輸 的信號。第一發(fā)射機電路包括第一升頻器，其對第一同相基帶模擬信 號和第一正交基帶模擬信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生第一 RF頻率信號。 第二發(fā)射機電路包括第二升頻器，其對第二同相基帶模擬信號和第二正交基帶模擬信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生第二 RF頻率。每一發(fā)射機電路還可包括帶通濾波器和功率放大器，二者均可如其它構(gòu)件一樣實施 在同一集成電路上。在前面的描述涉及具有兩個天線的MIMO無線電收發(fā)機、并因而 具有兩個接收機電路和兩個發(fā)射機電路的同時，應(yīng)該理解的是，在此 描述的同樣的概念可總體上擴展到用于具有N個天線的操作的、具有 N個發(fā)射機電路和N個接收機電路的無線電收發(fā)機。上面的描述僅是示例性的。
權(quán)利要求
1、一種在單一半導(dǎo)體集成電路上的多輸入多輸出無線電收發(fā)機，包括包括至少第一和第二接收機電路的一接收機，每一接收機電路處理來自第一和第二天線其中之一的一對應(yīng)天線的一信號，該第一接收機電路對該第一天線所檢波的一第一接收信號進(jìn)行降頻變換以產(chǎn)生一第一基帶信號，該第二接收機電路對該第二天線所檢波的一第二接收信號進(jìn)行降頻變換以產(chǎn)生一第二基帶信號；及包括至少第一和第二發(fā)射機電路的一發(fā)射機，該第一發(fā)射機電路對一第一基帶傳輸信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生連接到用于傳輸?shù)脑摰谝惶炀€的一第一射頻信號，該第二發(fā)射機電路對一第二基帶傳輸信號進(jìn)行升頻變換以產(chǎn)生連接到用于傳輸?shù)脑摰诙炀€的一第二射頻信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機，還包括連接到該接收 機和該發(fā)射機的一本機振蕩器，該本機振蕩器提供一本機振蕩器信號 給每一個用于分別降頻變換該第一和第二接收信號的第一和第二接 收機電路，并提供一本機振蕩器信號給每一個用于分別升頻變換該第 一和第二基帶傳輸信號的第一和第二發(fā)射機電路，該第一和第二基帶傳輸信號分別被升頻變換為該第一和第二射頻信號的期望頻率。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電收發(fā)機，其中該第一接收機電 路和該第二接收機電路同時處理該第一和第二接收信號，以允許該第 一和第二接收機電路處理所得的信號的合并。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線電收發(fā)機，其中該第一發(fā)射機電 路和該第二發(fā)射機電路處理該第一和第二基帶傳輸信號以用于對應(yīng) 的該第一和第二射頻信號的同時傳輸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線電收發(fā)機，還包括一頻率合成器， 該頻率合成器產(chǎn)生連接到每一個第一和第二接收機電路的一本機振 蕩器信號，以分別與該第一和第二接收信號混頻，其中該本機振蕩器 信號可以是一個或多個不連續(xù)的射頻頻帶內(nèi)的任何頻率，以在一公共 頻率接收該第一和第二接收信號，且其中該頻率合成器產(chǎn)生連接到該 第一和第二發(fā)射機電路的一本機振蕩器信號，以分別升頻混合該第一 和第二基帶傳輸信號，以用于在該一個或多個射頻頻帶內(nèi)的一公共頻 率而傳輸對應(yīng)的該第一和第二射頻信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機，其中該第一和第二接 收機電路包括一單級混頻處理，以將該第一和第二接收信號直接降頻 變換到基帶。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機，其中該第一和第二接 收機電路包括一二級混頻處理，以將該第一和第二接收信號降頻變換 到在一公共中頻的第一和第二中頻信號，然后再降頻變換到第一和第 二基帶信號。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的無線電收發(fā)機，還包括一頻率合成器，該頻率合成器提供一射頻本機振蕩器信號和一中頻本機振蕩器信號 給該第一和第二接收機電路，其中該中頻本機振蕩器信號通過一標(biāo)度 比而源于該射頻本機振蕩器信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機，其中在該第一發(fā)射機電路中還包括放大該第一射頻信號的一第一功率放大器，在該第二發(fā) 射機電路中還包括放大該第二射頻信號的一第二功率放大器。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機，其中該第一和第二接 收機電路中的每一個包括一射頻混頻器，其將該第一和第二接收信號 分別降頻混合到一中頻信號，及一對四重混頻器，其將該中頻信號降 頻混合到同相及正交的基帶信號。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線電收發(fā)機，還包括第一和第二低 通濾波器，該第一低通濾波器具有多輸入和一輸出并由該第一發(fā)射機 電路和該第一接收機電路共享，其濾波輸出到該第一發(fā)射機電路的該 第一基帶傳輸信號或濾波由該第一接收機電路產(chǎn)生的該第一基帶信 號，該第二低通濾波器具有多輸入和一輸出并由該第二發(fā)射機電路和 該第二接收機電路共享，其濾波輸出到該第二發(fā)射機電路的該第二基 帶傳輸信號或濾波由該第二接收機電路產(chǎn)生的該第二基帶信號；且還 包括一第一開關(guān)，該第一開關(guān)具有連接到該第一低通濾波器的一輸入 的一輸出，且該第一基帶傳輸信號與該第一基帶信號的其中之一接到 該第一低通濾波器的該輸入，并包括一第二開關(guān)，該第二開關(guān)具有連 接到該第二低通濾波器的一輸入的一輸出，且該第二基帶傳輸信號與 該第二基帶信號的其中之一連接到該第二低通濾波器的該輸入。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的無線電收發(fā)機，其中該第一接收機電 路包括第一和第二射頻混頻器，其中當(dāng)該第一接收信號在一第一射頻 頻帶中時，該第一射頻混頻器將該第一接收信號降頻混合到一中頻信 號，當(dāng)該第一接收信號在一第二射頻頻帶中時，該第二射頻混頻器將 該第一接收信號降頻混合到一中頻信號，及其中該第二接收機電路包 括第一和第二射頻混頻器，其中當(dāng)該第二接收信號在一第一射頻頻帶 中時，該第一射頻混頻器將該第二接收信號降頻混合到一中頻信號， 當(dāng)該第二接收信號在該第二射頻頻帶中時，該第二射頻混頻器將該第 二接收信號降頻混合到一中頻信號。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的無線電收發(fā)機，其中該第一接收機 電路還包括一對連接到該第一和第二射頻混頻器的輸出的四重混頻 器，以進(jìn)一步將該中頻信號降頻混合到代表該第一接收信號的第一同 相和正交基帶信號，且該第二接收機電路還包括一對連接到該第一和 第二射頻混頻器的輸出的四重混頻器，以進(jìn)一步將該中頻信號降頻混 合到代表該第二接收信號的第二同相和正交基帶信號。
14、 一種結(jié)合權(quán)利要求l所述的無線電收發(fā)機的結(jié)合裝置，具有 一無線電前端部件，所述無線電前端部件包括連接到該第一天線的一第一傳輸/接收開關(guān)及連接到該第二天線 的一第二傳輸/接收開關(guān)，其中該第一和第二傳輸/接收開關(guān)中的每一 個分別包括連接到該第一和第二天線的一天線端子， 一接收輸出端和 一傳輸輸入端，該第一和第二傳輸/接收開關(guān)的該傳輸輸入端分別連 接到該第一和第二發(fā)射機電路的輸出，其中該第一和第二傳輸/接收開關(guān)響應(yīng)于一控制信號而選擇兩個輸出端之一；及第一和第二帶通濾波器，該第一帶通濾波器連接到該第一傳輸/接收開關(guān)的該接收輸出端，該第二帶通濾波器連接到該第二傳輸/接 收開關(guān)的該接收輸出端，該第一和第二帶通濾波器分別濾波該第一和 第二天線所檢波的信號，以產(chǎn)生該第一和第二接收信號。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)合裝置，其中該第一和第二帶通 濾波器致力于濾波一第一射頻頻帶中的信號，且還包括致力于濾波一第二射頻頻帶中的信號的第三和第四帶通濾波器； 第一和第二頻帶選擇開關(guān)，該第一和第二頻帶選擇開關(guān)分別具有 連接到該第一和第二傳輸/接收開關(guān)的該接收輸出端的一輸入端，且 每一個均具有分別連接到該第一和第二帶通濾波器的一第一輸出端 及分別連接到該第三和第四帶通濾波器的一第二輸出端。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的結(jié)合裝置，其中該無線電前端部件還包括第三和第四頻帶選擇開關(guān)，每一個均具有第一和第二輸入端及 一輸出端，該第三和第四頻帶選擇開關(guān)的輸出端連接到該第一和第二 傳輸/接收開關(guān)的傳輸輸入端。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的結(jié)合裝置，該無線電前端部件還包 括第一和第二低通濾波器，其致力于濾波在該第一射頻頻帶中傳輸?shù)?信號，該第一和第二低通濾波器的輸出分別連接到該第三和第四頻帶 選擇開關(guān)的該第一輸入端，及包括第三和第四低通濾波器，其致力于 濾波在該第二射頻頻帶中傳輸?shù)男盘?，該第三和第四低通濾波器的輸 出分別連接到該第三和第四頻帶選擇開關(guān)的該第二輸入端。
18、 一種結(jié)合權(quán)利要求1所述的無線電收發(fā)機與一無線電前端部 件的結(jié)合裝置，其中該無線電前端部件包括連接到該第一天線的一第 一雙工器和連接到該第二天線的一第二雙工器，其中該第一和第二雙 工器中的每一個均具有第一和第二支路，來自第一和第二射頻頻帶的 信號分別連接到其上以分別經(jīng)該第一和第二天線傳輸，或在分別由該 第一和第二天線接收時連接到其上。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的結(jié)合裝置，其中針對每一雙工器， 該無線電前端部件還包括連接在該第一支路中的一帶通濾波器，以濾 波在該第一頻帶中接收的信號，及連接在該第二支路中的一帶通濾波 器，以濾波在該第二頻帶中接收的信號。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合裝置，其中無線電前端部件還 包括一傳輸/接收開關(guān)，其連接到每一雙工器的每一第一和第二支路 中的該帶通濾波器，其中該傳輸/接收開關(guān)選擇通過連接到所關(guān)聯(lián)雙 工器的一天線而傳輸?shù)男盘?，或選擇由連接到所關(guān)聯(lián)雙工器的一天線 檢波的信號，所關(guān)聯(lián)雙工器連接該第一或第二支路中的該帶通濾波 器。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)合裝置，其中該無線電收發(fā)機還 包括一傳輸/接收開關(guān)，其連接到每一雙工器的每一個第一和第二支 路的該帶通濾波器，其中該傳輸/接收開關(guān)或選擇通過連接到所關(guān)聯(lián) 雙工器的天線而傳輸?shù)男盘枺蜻x擇由連接到所關(guān)聯(lián)雙工器的天線檢 波的信號，所關(guān)聯(lián)雙工器連接該第一或第二支路中的該帶通濾波器。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的結(jié)合裝置，其中該無線電前端部件 還包括一四分之一波長組件，其連接在該傳輸/接收開關(guān)和每一雙工 器的每一個第一和第二支路中的帶通濾波器之間。
23、 包括多個如權(quán)利要求1所述的多輸入多輸出無線電收發(fā)機的 系統(tǒng)，還包括連接到多個多輸入多輸出無線電收發(fā)機的一基帶信號處 理器。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中該基帶信號處理器提供 該第一和第二基帶傳輸信號給一第一多輸入多輸出無線電收發(fā)機，并 提供第三和第四基帶傳輸信號給一第二多輸入多輸出無線電收發(fā)機， 且其中該基帶信號處理器處理由該第一多輸入多輸出無線電收發(fā)機 產(chǎn)生的該第一和第二基帶信號，并處理由該第二多輸入多輸出無線電 收發(fā)機產(chǎn)生的該第三和第四基帶信號。
25、 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中該第一和第二多輸入多 輸出無線電收發(fā)機的接收機同時處理其所連接到的相應(yīng)天線所檢波 的接收信號，以產(chǎn)生該第一、第二、第三和第四基帶信號，且其中該 第一和第二多輸入多輸出無線電收發(fā)機的發(fā)射機同時處理該第一、第 二、第三和第四基帶傳輸信號，以通過所連接的相應(yīng)天線同時傳輸對 應(yīng)的射頻信號。
26、 一種用于無線電通信的方法，包括步驟將第一和第二天線所檢波的第一和第二射頻信號連接到一集成 電路上的第一和第二接收機電路；對來自一中心頻率的該第一和第二射頻信號以該第一和第二接 收機電路而進(jìn)行降頻變換，以產(chǎn)生第一和第二基帶信號；將第一和第二基帶傳輸信號分別連接到該集成電路上的第一和 第二發(fā)射機電路；以該第一和第二發(fā)射機電路對該第一和第二基帶傳輸信號進(jìn)行 升頻變換，以在一中心頻率產(chǎn)生第一和第二傳輸射頻信號；及將該第一和第二傳輸射頻信號分別連接到該第一和第二天線，以 用于同時傳輸。
27、 一種整合在單一半導(dǎo)體集成電路上的無線電發(fā)射機，包括至 少第一和第二發(fā)射機電路，其分別升頻變換第一和第二基帶信號，以 用于同時傳輸，其中該第一發(fā)射機電路包括一第一功率放大器，且該 第二發(fā)射機電路包括一第二功率放大器，且其中該第一功率放大器的 一輸出功率及該第二功率放大器的一輸出功率是被降低的。
全文摘要
MIMO無線電收發(fā)機支持經(jīng)多個天線中的對應(yīng)天線同時傳輸?shù)亩嘈盘柕奶幚?，并支持由多個天線中的對應(yīng)天線檢波的多信號的接收處理。在單一半導(dǎo)體集成電路上，無線電收發(fā)機提供用于多天線中的每一個的接收機電路或通道及用于多天線中的每一個的傳輸電路或通道。每一接收機電路對由其關(guān)聯(lián)的天線檢波的RF信號降頻變換到基帶信號。類似地，每一傳輸通道對由所分配天線傳輸?shù)幕鶐盘栠M(jìn)行升頻變換。
文檔編號H04B1/00GK101166030SQ20071014530
公開日2008年4月23日 申請日期2003年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者加里·L.·休格, 戴維·G.·拉恩, 羅伯特·M.·馬蘇奇 申請人:Ipr許可公司