自適應無線基帶接口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應無線基帶接口。一種無線通信設備，其包括數(shù)字前端模塊(FEM)，提供數(shù)字接收信號到基帶處理器和接收來自基帶處理器的數(shù)字發(fā)射信號?；鶐幚砥髂軌蚴怯糜跓o線通信設備的現(xiàn)有的基帶處理器，該無線通信設備使用模擬FEM，其包括用于將模擬接收信號轉換為用于基帶處理的數(shù)字信號的ADC和用于將數(shù)字發(fā)射信號轉換為模擬信號的DAC，其中，ADC和DAC沒有被使用。
【專利說明】自適應無線基帶接口
[0001 ]相關申請的交叉參考
[0002]這個申請要求于2015年2月4日提交的名稱為“自適應無線基帶接口”的美國臨時專利申請?zhí)朥S62/112，023的優(yōu)先權日的利益。
技術領域
[0003]這個發(fā)明總地涉及一種無線通信設備，其具有RF和信號處理元件，以及包括用于在數(shù)字前端模塊(FEM，front end module)和基帶處理器之間的數(shù)字信號傳輸?shù)淖赃m應接口，并且更具體地涉及一種無線通信設備，其具有RF和信號處理元件，以及包括用于在數(shù)字FEM與基帶處理器之間的數(shù)字信號傳輸?shù)淖赃m應接口，其中，該接口繞過處理器中的現(xiàn)有模數(shù)轉換器(ADC)和數(shù)模轉換器(DAC)或提供在數(shù)字FEM與基帶處理器上的高速I/O端口之間的信號流。
【背景技術】
[0004]諸如蜂窩電話的傳統(tǒng)無線通信設備通常將包括模擬前端模塊(FEM)，模擬RF信號處理在其中被執(zhí)行用于由該設備接收的信號和由該設備發(fā)射的信號。因此，模擬FEM將包括用于由該設備接收的模擬信號的處理元件，諸如低噪聲放大器(LNA)、帶通濾波器、RF下變頻電路等。同樣地，模擬FEM將包括用于由設備發(fā)射的模擬信號的處理元件，諸如RF上變頻電路、帶通濾波器、高功率放大器(HPA，high power amplifier)等。
[0005]傳統(tǒng)無線通信設備通常還將包括基帶處理器，其接收來自模擬FEM的模擬接收信號和發(fā)射模擬發(fā)射信號到模擬FEM。基帶處理器包括模數(shù)轉換器(ADC)和數(shù)模轉換器(DAC)以對接收信號執(zhí)行從模擬到數(shù)字的轉換和對發(fā)射信號執(zhí)行從數(shù)字到模擬的轉換?；鶐幚砥鬟€將包括必要數(shù)字電路元件，用于接收信號的消息恢復和解調，以及用于諸如音頻或視頻消息的各種信號的信號處理。
[0006]傳統(tǒng)的無線通信設備通常還將包括應用處理器，其為在設備的用戶與基帶處理器之間的接口。例如，應用處理器可以包括軟件和電路用于轉換從用戶到由基帶處理器處理的合適的數(shù)字信號的諸如文本和音頻信號的輸入，以及將接收由基帶處理器恢復的數(shù)字消息，和轉換該消息為由用戶理解的適當格式。
[0007]數(shù)字的軟件定義的無線電架構存在于現(xiàn)有技術中，例如在具有多頻帶波形的某些軍方無線電中。當前的趨勢是提供用于汽車應用的這樣的數(shù)字軟件定義的無線電架構，其必然將需要比軍方無線電低得多的成本。配置為在數(shù)字域操作的這樣的無線通信設備典型地將包括提供靈活性和軟件可定義的處理的數(shù)字FEM，以及包括基帶處理器，其僅在數(shù)字域中操作，并且能夠接收來自FEM的數(shù)字信號和傳送數(shù)字信號到FEM用于發(fā)射目的。在這些設計中，在數(shù)字FEM中執(zhí)行用于接收信號的模數(shù)轉換和用于發(fā)射信號的數(shù)模轉換。

【發(fā)明內容】

[0008]當前公開幕描述了無線通信設備，其包括提供數(shù)字接收信號到基帶處理器和接收來自基帶處理器的數(shù)字發(fā)射信號的數(shù)字FEM?；鶐幚砥髂軌蚴怯糜谝苿訜o線設備的現(xiàn)有基帶處理器，其使用模擬FEM，其包括用于轉換模擬接收信號到用于基帶處理的數(shù)字信號的ADC和用于轉換數(shù)字發(fā)射信號到模擬信號的DAC。在第一實施例中，在現(xiàn)有基帶處理器中的ADC和DAC操作為信號通過，其中，來自基帶處理器的數(shù)字發(fā)射信號直接穿過DAC到數(shù)字FEM，以及來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號直接穿過ADC到基帶處理器內的其他數(shù)字組件。在第二實施例中，來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號繞過基帶處理器的ADC，和從基帶處理器到數(shù)字FEM的數(shù)字發(fā)射信號繞過DAC。在第三實施例中，來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號提供給基帶處理器中的現(xiàn)有數(shù)字I/O端口，和來自基帶處理器的數(shù)字發(fā)射信號從數(shù)字I/O端口提供給數(shù)字FEM。
[0009]方案1、一種無線通信設備，其包括:
[0010]數(shù)字前端模塊(FEM)，其將數(shù)字發(fā)射信號轉換為將被發(fā)射的模擬發(fā)射信號和將由FEM接收的模擬接收信號轉換為數(shù)字接收信號;和
[0011 ]基帶處理器，其提供數(shù)字發(fā)射信號到數(shù)字FEM和接收來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號，來自數(shù)字FEM的所述數(shù)字接收信號繞過基帶處理器中的模數(shù)轉換器(ADC)，以及所述數(shù)字發(fā)射信號繞過基帶處理器中的數(shù)模轉換器(DAC)。
[0012]方案2、如方案I所述的設備，其中，接收信號和發(fā)射信號通過測試端口繞過ADC和DAC0
[0013]方案3、如方案I所述的設備，其中，所述基帶處理器包括用于調制數(shù)字發(fā)射信號的調制器和用于解調數(shù)字接收信號的解調器。
[0014]方案4、如方案I所述的設備，進一步包括專用電路，其接收來自基帶處理器的發(fā)射信號和提供發(fā)射信號給FEM，以及接收來自FEM的接收信號和提供接收信號給基帶處理器，所述專用電路提供信號調節(jié)、信號格式化、將數(shù)字信號從串行轉換為并行、轉換數(shù)字格式，和縮放信號到合適的時間和振幅比例中的一個或多個。
[0015]方案5、如方案4所述的設備，其中，所述專用電路為數(shù)字信號處理芯片。
[0016]方案6、如方案I所述的設備，其中，所述設備為手持移動單元或車載無線通信設備。
[0017]方案7、如方案I所述的設備，其中，所述設備為車載無線電。
[0018]方案8、一種無線通信設備，其包括:
[0019]數(shù)字前端模塊(FEM)，其將數(shù)字發(fā)射信號轉換為將被發(fā)射的模擬發(fā)射信號以及將由FEM接收的模擬接收信號轉換為數(shù)字接收信號;和
[0020]基帶處理器，其提供數(shù)字發(fā)射信號給數(shù)字FEM以及從數(shù)字FEM接收數(shù)字接收信號，來自數(shù)字FEM的所述數(shù)字接收信號作為沒有被轉換的數(shù)字信號通過基帶處理器中的模數(shù)轉換器(ADC)，以及數(shù)字發(fā)射信號作為沒有被轉換的數(shù)字信號通過基帶處理器中的數(shù)模轉換器(DAC)0
[0021]方案9、如方案8所述的設備，其中，所述基帶處理器包括用于調制數(shù)字發(fā)射信號的調制器和用于解調數(shù)字接收信號的解調器。
[0022]方案10、如方案8所述的設備，進一步包括專用電路，其接收來自基帶處理器的發(fā)射信號和提供所述發(fā)射信號給FEM，以及接收來自FEM的接收信號和提供所述接收信號給基帶處理器，所述專用電路提供信號調節(jié)、信號格式化、將數(shù)字信號從串行轉換為并行、轉換數(shù)字格式，和縮放信號到合適的時間和振幅比例中的一個或多個。
[0023]方案11、如方案10所述的設備，其中，所述專用電路為數(shù)字信號處理芯片。
[0024]方案12、如方案8所述的設備，其中，所述設備為手持移動單元或車載無線通信設備。
[0025]方案13、如方案8所述的設備，其中，所述設備為車載無線電。
[0026]方案14、一種無線通信設備，其包括:
[0027]數(shù)字前端模塊(FEM)，其將數(shù)字發(fā)射信號轉換為將被發(fā)射的模擬發(fā)射信號和將模擬接收信號轉換為數(shù)字接收信號;和
[0028]基帶處理器，其提供數(shù)字發(fā)射信號給數(shù)字FEM和從數(shù)字FEM接收數(shù)字接收信號，所述基帶處理器包括高速接口輸入/輸出(I/o)端口，其中，數(shù)字發(fā)射信號通過I/O端口提供給數(shù)字FEM，以及數(shù)字接收信號通過I/O端口從數(shù)字FEM接收。
[0029]方案15、如方案14所述的設備，其中，所述基帶處理器包括用于調制數(shù)字發(fā)射信號的調制器和用于解調數(shù)字接收信號的解調器。
[0030]方案16、如方案14所述的設備，進一步包括專用電路，其接收來自基帶處理器的發(fā)射信號和提供發(fā)射信號給FEM，以及接收來自FEM的接收信號和提供接收信號給基帶處理器，所述專用電路提供信號調節(jié)、信號格式化、將數(shù)字信號從串行轉換為并行、轉換數(shù)字格式，和縮放信號到合適的時間和振幅比例中的一個或多個。
[0031]方案17、如方案16所述的設備，其中，所述專用電路為數(shù)字信號處理芯片。
[0032]方案18、如方案14所述的設備，其中，所述設備為手持移動單元或車載無線通信設備。
[0033]方案19、如方案14所述的設備，其中，所述設備為車載無線電。
[0034]方案20、一種無線通信設備，其包括:
[0035]數(shù)字前端模塊(FEM)，其將數(shù)字發(fā)射信號轉換為將被發(fā)射的模擬發(fā)射信號和將由FEM接收的模擬接收信號轉換為數(shù)字接收信號;和
[0036]基帶處理器，其提供數(shù)字發(fā)射信號給數(shù)字FEM和接收來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號，所述基帶處理器包括模數(shù)轉換器(ADC)、數(shù)模轉換器(DAC)和輸入/輸出(I/O)端口。
[0037]當前發(fā)明的附加特征將通過以下描述和附帶的權利要求結合附圖將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0038]圖1為包括傳統(tǒng)基帶處理器和數(shù)字FEM的無線通信設備的示意方框圖；和
[0039]圖2為包括移除了ADC和DAC的基帶處理器的無線通信設備的示意方框圖。
【具體實施方式】
[0040]針對包括數(shù)字FEM和傳統(tǒng)基帶處理器的無線通信設備的本發(fā)明的實施例的以下討論在本質上僅僅是示例性的，并且絕沒有意圖限制本發(fā)明或其應用或用途。例如，這里的討論具有用于車載無線移動通信設備的特定應用。然而，正如本領域技術人員將意識到的，本發(fā)明的無線移動通信設備還具有其他應用。
[0041 ]如以下將被詳細討論的，當前發(fā)明提出了一種無線通信設備，其包括數(shù)字FEM和傳統(tǒng)基帶處理器，該基帶處理器具有的已知配置典型地應用在具有上面討論的類型的模擬FEM的無線通信設備中。如將要討論的，基帶處理器的操作將被重配置使得來自數(shù)字FEM的數(shù)字接收信號能夠被基帶處理器處理，并且由基帶處理器提供的數(shù)字發(fā)射信號被傳送到數(shù)字FEM，從而消除了對用于數(shù)字FEM的傳統(tǒng)基帶處理器的顯著的重新設計的需要。無線通信設備能夠是諸如蜂窩設備、感知無線電、TV白空間設備等的任何設備。
[0042]圖1為能夠處理諸如蜂窩信號的發(fā)射信號和接收信號的無線通信設備10的系示意方框圖。設備10能夠為任意設備，諸如手持移動單元或無線設備，諸如車輛44上的無線電。設備10包括數(shù)字FEM 12，其提供用于發(fā)射和接收信號的數(shù)字信號處理，其中，模擬接收信號由天線14接收，以及模擬發(fā)射信號由天線14發(fā)射。數(shù)字FEM 12包括用于無線設備的任何合適和所有必要的模擬和數(shù)字前端處理電路，諸如帶通濾波器，用于隔離接收和發(fā)射信號的循環(huán)器、下變頻器、上變頻器、開關、調制器、DAC、ADC、低噪聲放大器、功率放大器等。
[0043]設備10還包括上面所討論的類型的基帶處理器16，其提供數(shù)據恢復、功率調節(jié)、信號調制、信號解調等。通信設備10還包括應用處理器18，其接收來自基帶處理器16的接收信號和提供將被發(fā)射信號給基帶處理器16，其中，應用處理器18提供在基帶處理器16與用戶之間的控制接口，這在上面也被討論過。
[0044]基帶處理器16為傳統(tǒng)類型的，并包括中央處理單元(CPU)20，其在處理器16中執(zhí)行基本數(shù)字功能，諸如時鐘功能、消息調度功能等?；鶐幚砥?6還包括調制器26，其提供用于發(fā)射信號的數(shù)字信號調制；和解調器28，其用于解調接收信號以從接收信號移除信息和消息比特?；鶐幚砥?6還包括存儲器30，其用于存儲將被發(fā)射或接收的數(shù)字比特;和功率管理電路32，其提供功率管理和調節(jié)?；鶐幚砥?6還包括主計算機22，其在處理器16中運行各種應用水平和提供用于應用處理器18的接口的信號轉換。進一步地，基帶處理器16包括接口24，其旨在代表聯(lián)接到基帶處理器16的許多輸入/輸出(I/O)端口，諸如USB端口，其允許聯(lián)接到其的其他電子設備(未示出)提供例如軟件更新、軟件下載、測試等。
[0045]進一步地，由于基帶處理器16為通常與如上面所討論的模擬FEM(未示出)一起使用的傳統(tǒng)類型，因此基帶處理器16包括ADC 34，其將來自模擬FEM的模擬接收信號轉換為由基帶處理器16的數(shù)字組件處理的數(shù)字信號；和DAC 36，其將由基帶處理器16處理的數(shù)字信號轉換為將被傳送到在已知設備中的模擬FEM用于發(fā)射的模擬信號。在本文所討論的實施例中，其中，模擬FEM已經由數(shù)字FEM 12代替，并且其中，數(shù)字FEM 12提供模擬到數(shù)字的轉換和數(shù)字到模擬的轉換，在處理器16中的已經存在的ADC 34和DAC 36沒有被使用。
[0046]在第一實施例中，ADC 34和DAC 36僅操作作為處理器16中的通過元件，并且不提供任何數(shù)字和模擬信號的轉換。例如，將被發(fā)射的數(shù)字信號可以已經從調制器26傳送到設備中的DAC 36，使用模擬FEM以將數(shù)字信號轉換為用于發(fā)射的模擬信號。然而，在這個實施例中，仍然提供數(shù)字發(fā)射信號給DAC 36，但是DAC 36被重新配置使得它輸出它接收的相同的模擬信號。因此，來自調制器26的已調制的數(shù)字信號直接傳送到數(shù)字FEM 12,在此它們被轉換成模擬信號用于發(fā)射。同樣地，在模擬FEM設計中，ADC 34可以已經將來自模擬FEM的模擬信號轉換為數(shù)字信號，其然后會被提供給解調器28以便移除比特。然而，在這個實施例中，數(shù)字接收信號被直接從FEM 12提供給ADC 34，其中，ADC 34被重新配置使得它輸出它從數(shù)字FEM 12接收的相同的數(shù)字信號，其中，由天線14接收的模擬信號轉換為FEM 12中的數(shù)字信號。
[0047]在另一個實施例中，基帶處理器16能夠被重配置使得來自數(shù)字FEM12的數(shù)字接收信號完全繞過ADC 34，諸如通過測試端口46，并且被直接傳送到解調器28。同樣地，基帶處理器16能夠被重配置使得來自調制器26的發(fā)射信號完全繞過DAC 36，并且作為數(shù)字信號直接提供給數(shù)字FEM 12，諸如通過測試端口 46。
[0048]圖2為與無線設備10相似的無線通信設備40的示意方框圖，其中，相同的元件由相同的參考數(shù)字標志。在這個實施例中，基帶處理器16已經用基帶處理器42代替，其中，ADC34和DAC 36已經被取消，以特別顯示他們沒有用在設備40中，盡管他們仍然可以存在于基帶處理器42中，假如該處理器為能夠與模擬FEM連接使用的已經存在的設備。在這個實施例中，來自數(shù)字FEM 12的數(shù)字接收信號提供給基帶處理器42中的一個或多個接口 I/O端口 24，并且來自基帶處理器42的數(shù)字發(fā)射信號從接口 I/O端口 24之一被提供給數(shù)字FEM 12。I/O端口 24將來自數(shù)字FEM 12的數(shù)字接收信號路由到解調器28，并且來自調制器26的發(fā)射信號會被傳送到接口 I/O端口 24以傳送給數(shù)字FEM 12。
[0049]對于某些通信設備，在數(shù)字FEM12與基帶處理器16或42之間可能需要提供額外的信號調節(jié)和/或格式化，這取決于FEM 12和基帶處理器16或42的能力和信號需求。通過包含在FEM 12與基帶處理器16或42之間的一個或多個專用電路，諸如數(shù)字信號處理器(DSP)芯片，能夠實現(xiàn)額外信號調節(jié)。例如，該電路可以提供數(shù)字信號格式化，諸如，將數(shù)字信號從串行轉為并行，格式化信號，諸如USB、SPI等的轉換數(shù)字格式，和/或縮放信號到合適時間和振幅比例。對于上面討論的實施例，專用電路或芯片38能夠被提供在FEM 12和基帶處理器16或42之間提供以便執(zhí)行這些功能的一個或多個。
[0050]如本領域技術人員將充分理解的，在本文被討論以描述本發(fā)明的一些不同的步驟和過程可以指由使用電現(xiàn)象處理和/或轉換數(shù)據的計算機、處理器或其他電子計算設備執(zhí)行的操作。那些計算機和電子設備可以使用各種易失性和/或非易失性存儲器，包括非瞬時性計算機可讀介質，可執(zhí)行程序存儲在其上，包括能夠由計算機或處理器執(zhí)行的各種代碼或可執(zhí)行指令，其中，存儲器和/或計算機可讀介質可以包括存儲器和其他計算機可讀介質的所有形式和類型。
[0051]上述討論僅僅公開和描述當前發(fā)明的示例性實施例。本領域技術人員從這樣的討論以及附圖和權利要求很容易意識到能夠在其中作出各種變化、修改和變體，而不脫離如在下述權利要求中所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【主權項】
1.一種無線通信設備，其包括: 數(shù)字前端模塊(FEM)，其將數(shù)字發(fā)射信號轉換為將被發(fā)射的模擬發(fā)射信號以及將由FEM接收的模擬接收信號轉換為數(shù)字接收信號;和 基帶處理器，其提供數(shù)字發(fā)射信號給數(shù)字FEM以及從數(shù)字FEM接收數(shù)字接收信號，來自數(shù)字FEM的所述數(shù)字接收信號作為沒有被轉換的數(shù)字信號通過基帶處理器中的模數(shù)轉換器(ADC)，以及數(shù)字發(fā)射信號作為沒有被轉換的數(shù)字信號通過基帶處理器中的數(shù)模轉換器(DAC)02.如權利要求1所述的設備，其中，所述基帶處理器包括用于調制數(shù)字發(fā)射信號的調制器和用于解調數(shù)字接收信號的解調器。3.如權利要求1所述的設備，進一步包括專用電路，其接收來自基帶處理器的發(fā)射信號和提供所述發(fā)射信號給FEM，以及接收來自FEM的接收信號和提供所述接收信號給基帶處理器，所述專用電路提供信號調節(jié)、信號格式化、將數(shù)字信號從串行轉換為并行、轉換數(shù)字格式，和縮放信號到合適的時間和振幅比例中的一個或多個。4.如權利要求3所述的設備，其中，所述專用電路為數(shù)字信號處理芯片。5.如權利要求8所述的設備，其中，所述設備為手持移動單元或車載無線通信設備。6.如權利要求1所述的設備，其中，所述設備為車載無線電。
【文檔編號】H04W92/00GK105848312SQ201610152341
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】T·J·塔爾蒂, A·H·普拉薩斯托雷斯, M·L·邁爾, J·C·李, Y-C·管
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司