專利名稱：有源天線中的相位和功率校正的制作方法
有源天線中的相位和功率校正技術(shù)領(lǐng)域這里詳細(xì)的教導(dǎo)涉及陣列天線系統(tǒng)，例如在基站的相控陣列天線。更 具體地，其涉及波束形成輸入和發(fā)送信號的這種陣列的有源天線單元的相 位和/或功率的校正。
背景技術(shù)：
對于更高無線數(shù)據(jù)速率的不斷需求促4吏無線通信系統(tǒng)和方法的多個方 面的t艮。本發(fā)明與天線單元陣列的波束形成相關(guān)。在這種陣列中，使用 各個天線單元對于往返于與那些天線單元連接的收發(fā)信機(jī)的信號進(jìn)行波束 形成，以^更對該無線信號增加天線分集。天線分集4吏得接收機(jī)能夠捕獲以 及發(fā)射機(jī)能夠增強(qiáng)信號在發(fā)送方和接收方之間遵循的不同無線路徑。通過解析這些多徑并對他們應(yīng)用MIMO技術(shù)，可以對衰減信號進(jìn)行更加可靠的 解碼，從而幾乎不需要帶寬用于重發(fā)和錯誤校正/控制?？梢栽诓煌臅r間、 對于不同的信號，^使用陣列中不同的有源天線單元集，于是在理想的情況 下，有源天線單元集的選擇是動態(tài)的。目前，陣列天線系統(tǒng)典型地配置在 固定陸地位置，例如蜂窩/PCS網(wǎng)絡(luò)的無線基站、基于地面的軍用感測站、 以及在軌道衛(wèi)星中。陣列天線單元中最關(guān)心的是校正，具體而言是相位和功率校正。對于 擴(kuò)頻信號，由于從天線單元到接收機(jī)的不同電路徑，不同天線所接收的信 號的相位可根據(jù)該信號到達(dá)接收機(jī)的用于解擴(kuò)和解碼的時間而不同。需要 校正這些相位誤差，以用于在相關(guān)器中的適當(dāng)解擴(kuò)。此外，當(dāng)再次對信號 擴(kuò)頻時，在接收機(jī)處必須對信號功率進(jìn)行密切匹配，從而可容易地恢復(fù)兩 個版本。類似的關(guān)心也應(yīng)用于波束形成傳輸。因為存在多個天線單元，并且對于不同信號和條件有源天線單元集也在改變，所以校正的問題非常復(fù)雜。在本領(lǐng)域中已經(jīng);Ol了解決這個校正問題的幾個方法。一些現(xiàn)有方法傾向于使用定向耦合器來尋找不同天線單元或有源單元 集(例如子陣列)的信號的相對相位和振幅差，正如所結(jié)合的文獻(xiàn)的背景 技術(shù)部分所述。這種相位精確的RF耦合和連接網(wǎng)絡(luò)對于陣列天線的制造 增加了限制，因為現(xiàn)有技術(shù)傾向于依賴在天線端口和校正端口之間(的同 軸電纜、樣i帶線等)的物理長度的嚴(yán)格容限。在制造期間，還需要高成本 的測量系統(tǒng)以查明在那些端口之間的導(dǎo)電介質(zhì)的真實傳播速度，對于任何 任意的制造件來說該傳播速度典型地在相當(dāng)大的范圍內(nèi)來改變，所以相位 電長度的精確度不能夠僅取決于該導(dǎo)體的物理長度。在天線單元中使用的 PCB材料中，相對介電常數(shù)&也典型地在x和y方向之間改變，從而該信 號傳播速度才艮據(jù)方向改變，因此電長度也才艮據(jù)方向改變。然而，相位精確 度是有效使用天線陣列系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。一般地，在整個天線孔徑上的相位和功率分布是已知的并是控制的， 這對于自適應(yīng)天線是強(qiáng)制的，對于MIMO天線是有益的，否則將不形成期 望的輻射方向圖。如果需要在安裝期間或安裝之后調(diào)整輻射方向圖，則對 于更簡單的天線結(jié)構(gòu)來說這也是有用的特征。這樣能夠?qū)o線電設(shè)備/M 信^IL和天線(一個或多個)集成到共同單元，并消除了有幾個不同天線版 本的需求，這將簡化制造商的物流。區(qū)分兩個天線術(shù)語自適應(yīng)天線跟蹤 移動用戶i殳備并控制功率朝向特定移動用戶，而有源天線是具有嵌入的無 線電或RF功能的天線輻射體。這些教導(dǎo)對于該兩種類型都是有利地，其 也可結(jié)合成自適應(yīng)有源天線。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)這里描述的這些教導(dǎo)的實施例，克服了以上和其他問題，并實現(xiàn) 了其他優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明示例性實施例，提供一種切換器，包括第一數(shù)據(jù)輸入端， 適用于輸入發(fā)射信號；第一數(shù)據(jù)輸出端；至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控8制輸入端。所述控制輸入端適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ；以及在第二種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端 口和所述第 一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第 一數(shù)據(jù)輸出端。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例，提供一種無線電設(shè)備陣列。每個無線 電設(shè)備包括發(fā)射機(jī)，包括相位估計和調(diào)整組件。所述切換器包括第一 數(shù)據(jù)輸入端，耦合至所^射機(jī)的輸出端；第一數(shù)據(jù)輸出端，耦合至所述 相位估計和調(diào)整組件的輸入端；至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控制輸入端。 所述控制輸入端適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合 至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ；以及在第二種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端口和所述第 一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端。在所述無線電設(shè)備陣列中，每 個切換器的至少一個雙向數(shù)據(jù)端口耦合至至少一個其他切換器的至少一個 雙向數(shù)據(jù)端口。此外，在所述陣列中包括處理器，具有耦合至所述切換 器的控制輸入端中的每個的輸出端，用于在經(jīng)由其雙向數(shù)據(jù)端口彼此耦合 的切換器之間協(xié)調(diào)所述第一和第二情況的所述的選擇耦合。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例，提供一種方法。在該方法中，在反饋 電路中處理來自第一發(fā)射機(jī)的第一發(fā)射信號；以及測量所處理的第一發(fā)射 信號的第一相位。在所述反饋電路中處理來自第二發(fā)射機(jī)的第二發(fā)射信號； 以及測量所處理的第二發(fā)射信號的第二相位。確定所述第 一相位和所述第 二相位之間的相位差；以及使用所勤目位差調(diào)整到所述第 一發(fā)射機(jī)的另一 信號輸入。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例，提供一種集成電路，包括處理器、切 換器、發(fā)射機(jī)、相位估計器、相位調(diào)整器、和下變頻器。所述切換器包括: 第一數(shù)據(jù)輸入端，耦合至所*射機(jī)的輸出端；第一數(shù)據(jù)輸出端，通過所 述下變頻器耦合至所述相位估計器的輸入端；至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以 及控制輸入端，耦合至所述處理器，并且適用于在第一種情況下選擇地將 所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ；以及在第二種情況下將所 述雙向數(shù)據(jù)端口和所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例，提供一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上實現(xiàn)，包括使得耦合至所述存儲介質(zhì)的數(shù)字處理器執(zhí)行用 于以下操作的指令，所述操作用于選擇將收發(fā)器彼此耦合。在所述計算機(jī)程序中，所述操作包括將通過第一切換器來自第一發(fā)射機(jī)輸出端的第一發(fā)射信號切換至反饋電路；以及經(jīng)由所述第一切換器將來自第二發(fā)射機(jī)輸 出端的第二發(fā)射信號通過第二切換器切換至反饋電路。然后，所述操作包括找到所述第一和第二發(fā)射信號之間的相位差；以及基于所述差調(diào)整到 所述第一和第二發(fā)射機(jī)中的一個輸入的信號相位。 以下詳細(xì)描述對于各個實施例和方案的其他細(xì)節(jié)。


當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行說明時，在以下具體實施方式
部分中，這些教導(dǎo)的以 上和其他方面將變得更加清楚。圖1A是本發(fā)明的一個實施例的耦合至求和單元并且還經(jīng)由切換器和 反饋電路彼此直接耦合的兩個發(fā)射機(jī)的示意圖。圖1B類似于圖1A，但是該發(fā)射機(jī)通過求和單元彼此耦合。圖1C是圖1A-1B的反饋電路的更加詳細(xì)的示圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的邏輯流程圖。圖3A是對于基帶與RF頻率的校正的延遲誤差與求和損失的曲線圖， 圖3B示出該圖的一個部分的細(xì)節(jié)。圖4類似于圖3A-3B，示出180度相位校正。 圖5A是對于圖3A繪出的組^f言號的耗散和輸出功率的曲線圖。 圖5B是對于圖3A的一部分的基帶圖的放大圖。 圖6A類似于圖5A，但是具有保持最佳的相位和改變的延遲。 圖6B是對于圖6A中所示信號的總和損失與相位誤差的曲線圖。 圖7A-C示出備選延遲測量線的3個配置。圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有8個^器的基站^臺的示意圖。 圖9A-E示出根據(jù)本發(fā)明各個實施例的無線電J^L器的不同互連。 圖IO是才艮據(jù)圖9A-9D中任一個的用于互連^器的切換器的示意圖。圖11A是本發(fā)明實施例所使用的相位和/或振幅測量電路的示意圖。 圖11B示出圖11A的電路的細(xì)節(jié)。
圖12A示出才艮據(jù)本發(fā)明實施例適用的圖IO的切換器與圖IIA的電路 的一個組合，以支持圖9A-9D的無線電i殳備。
圖12B示出才艮據(jù)本發(fā)明實施例適用的圖10的切換器與圖IIA的電路 的一個組合，以支持圖9E的無線電設(shè)備。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的圖IO的切換器、圖11A的電路、以 瓦基站M臺中的各個收發(fā)器的相對配置的示意性框圖。
以下更完整地描述這些和其他方面。
M實施方式
典型地，已經(jīng)解決了在制造處理期間現(xiàn)有技術(shù)中的校正問題，以保證 信號校正路徑的物理長度的嚴(yán)格容限。如上所述，對于制造材料(例如電 路板襯底)的不同批次來說由于介電常數(shù)不同，電路徑長度需要遠(yuǎn)超嚴(yán)格 物理路徑長度容限是困難的。這些在背景技術(shù)部分中進(jìn)行過詳細(xì)描述。對 于陣列天線的大^!M莫生產(chǎn)，這些基于制造商的方案看起來是耗時的，并且 在材料和勞動力方面也是昂貴的。隨著波束形成的快速實現(xiàn)，以及隨著耦 合至諸如基站^臺處的天線陣列的多個^器在無線通信網(wǎng)絡(luò)中使用， 這個挑戰(zhàn)有所增加。本發(fā)明的教導(dǎo)解決了多個發(fā)射機(jī)/接收機(jī)和單天線或多 天線之間的相位和振幅/功率的不一致，并且可應(yīng)用于校正探測器或應(yīng)用于 在那些^器和天線(多個)之間的固定布線/電纜。
圖1示出本發(fā)明實施例改進(jìn)的固定布線實施例的概念，其中在隨后的 附圖中進(jìn)一步示出細(xì)節(jié)。第一發(fā)射機(jī)110具有輸入節(jié)點112,用于接收 要發(fā)送的信號(一般地，在指定發(fā)射頻率以下的中間頻率IF);相位(延 遲/相位)估計組件114a和相位(延遲/相位)調(diào)整組件114b,用于確定相 位調(diào)整并對(基帶)輸入信號的輸入來施加；數(shù)才莫轉(zhuǎn)換器DAC116，用于 將信號轉(zhuǎn)換成模擬，以進(jìn)行傳輸；各種(低通)濾波器118，與調(diào)制器120 串聯(lián)，所述調(diào)制器120用于將信號調(diào)制成載波并對IF信號進(jìn)行上變頻到發(fā)射無線電頻率RF;可變增益級122，用于以精細(xì)方式進(jìn)行增益調(diào)整；以及 功率放大器124，用于在通向發(fā)射天線(未示出)的輸出節(jié)點126之前立 即增加信號功率。第二發(fā)射機(jī)130包括相同(或幾乎相同)組件的基本類 似配置輸入節(jié)點132、相位(延遲/相位)估計組件134a和相位(延遲/ 相位)調(diào)整組件134b、 DAC 136、濾波器138、調(diào)制器140、可變增益級 142、功率放大器144、和輸出節(jié)點146。在發(fā)射天線和輸出節(jié)點126、 146 之間插入有求和單元150。在圖1A的配置中，將第一發(fā)射機(jī)120看作是主設(shè)備，第二發(fā)射機(jī)140 看作是從設(shè)備。在發(fā)射機(jī)120、 140的每個中有反饋電路，以下詳細(xì)描述第 二發(fā)射機(jī)的反饋電路。反饋電路反向處理上變頻和調(diào)制后的信號以返回到 IF，在發(fā)射機(jī)中進(jìn)行反向處理，并且反饋電路可與示出的發(fā)射機(jī)的收發(fā)器 的接收機(jī)部分共享硬件。將來自求和電路150的反饋信號152作為使能信 號輸入到相位調(diào)整組件114b，所述使能信號表示存在來自第一和第二發(fā)射 機(jī)120、 140的求和信號，或在那兩個信號之間的相位差超過某個預(yù)定容限 閾值。這通過到切換器160的控制信號161啟用反饋電路，其將主設(shè)備120 和從設(shè)備140發(fā)射機(jī)彼此直接耦合。在信號線162，第一發(fā)射機(jī)120得到 自己的RF發(fā)射信號，其沿著渡線( crossover line ) 154輸出至第二發(fā)射機(jī) 140。第二/從發(fā)射機(jī)140在與第一發(fā)射機(jī)120的信號線162類似的信號線 164得到自己的發(fā)射信號，并且該兩個信號經(jīng)過反饋電路之一的切換器 160。渡線154可以是集成電路(在上面印有不同的第一 120和第二 140 發(fā)射機(jī))之間的電纜，或優(yōu)選地是在上面印制有發(fā)射機(jī)120、 140兩者的集 成電路上的硬連線電路線。來自相位調(diào)整組件134b的控制信號161選擇地 啟用切換器160，以輸出其自己的發(fā)射信號至其他發(fā)射機(jī)，或通過反饋子 電路168接受來自第一發(fā)射機(jī)120的發(fā)射信號并將兩個發(fā)射信號送回相位 調(diào)整組件134b。應(yīng)注意，使用術(shù)語"發(fā)射信號"來表示從發(fā)射機(jī)的發(fā)射電 路(例如擴(kuò)頻器、調(diào)制器、倍頻器/上變頻器)的輸出得到的信號。無i^發(fā) 射信號實際通過端口送到天線還是在無線信道上發(fā)送，其與本發(fā)明的發(fā)射 校正方面無關(guān)。通過反饋子電路166對該兩個信號進(jìn)行反向處理(例如解調(diào)制、下變 頻到IF、必要時的功率調(diào)整等)，可能嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貫V波168，并在^Jt模數(shù)轉(zhuǎn) 換器FB ADC 170被轉(zhuǎn)換成數(shù)字。在相位估計組件134a感測兩個信號之間 的相位差，并在相位調(diào)整組件114b應(yīng)用該相位差以相位調(diào)整在輸入節(jié)點 132出現(xiàn)的信號，其隨后通過第二發(fā)射機(jī)140，以調(diào)整通過第一發(fā)射機(jī)120 的信號，從而使得第二發(fā)射機(jī)140的相位從屬于第一發(fā)射機(jī)120的相位。 然后，將同相求和的信號輸出156到天線用于發(fā)射。可選地，通過對以上 說明的進(jìn)行很小改變并使用相同硬件，第一/主發(fā)射機(jī)120可調(diào)整自己的相 位以匹配于第二MUL射機(jī)140的相位。
為了隨后說明的簡單，除了切換器160(例如反饋子電路166、濾波器 168和FB ADC 170 )之外，術(shù)語反饋環(huán)的那些組件(因為他們用于估計相 位差和應(yīng)用相位偏移)作為預(yù)測鏈。除了這里作為實例具體描述的部分， 可使用不同的組件配置來作為預(yù)測鏈，以執(zhí)行類似的估計/調(diào)整功能。由于 在調(diào)制和上變頻到RF之前，對于發(fā)射機(jī)的輸入節(jié)點應(yīng)用相位估計和調(diào)整， 所以在預(yù)測鏈中必須有下變頻器。
在圖1B中示出備選配置，由于與圖1A相同，所以不再具體描述類似 示出的組件，除此之外，圖1B示出調(diào)整第一發(fā)射機(jī)120的信號的相位以 匹配于第二發(fā)射機(jī)140。圖1A-B之間的不同包括圖1B使用從求和單元150 到切換器160的直接反饋線158代替圖1A的渡線154，并且在圖1B中不 存在沿著各自反饋線152到相位調(diào)整組件114b的啟用信號(盡管在不期望 連續(xù)相位調(diào)整情況下，可使用一個這樣的信號)。
對于圖1A或1B，圖1C示出反饋電路的特別部分。根據(jù)到切換器160 的控制信號161，可認(rèn)識到圖1C可同樣應(yīng)用于從或主發(fā)射機(jī)。根據(jù)與切換 器160相關(guān)的主機(jī)發(fā)射機(jī)是主設(shè)備還是從設(shè)備，將圖1A-B的線162上的 RF發(fā)射信號用端口輸送到兩個方向之一，即向主機(jī)發(fā)射機(jī)110反饋的第一 方向l幼；或朝向另一發(fā)射機(jī)的正方向182，其中所述另一發(fā)射機(jī)基于沿著 來自主機(jī)發(fā)射機(jī)的路徑182的RF發(fā)射信號來估計以及對自己信號應(yīng)用相 位調(diào)整。對于圖1C的主機(jī)發(fā)射機(jī)110調(diào)整自己的相位的情況，來自另一發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號通過切換器160和預(yù)測鏈遵循線184。在相位估計組件 114a，測量該兩個信號之間的相位差，并且在調(diào)整組件114b將所述差應(yīng)用 于在輸入節(jié)點112的信號。在延遲/相位估計組件114a還測量兩個信號之 間的延遲，以計算由來自其他發(fā)射機(jī)的信號遵循的電路徑(沿線184)， 其比來自主機(jī)自身(沿線180)的朝向估計組件114a的信號遵循的電路徑 長度更長。在這方面，兩個信號之間的相位比較可用于那些不同信號的相 同實例。由于信號處理對于在收發(fā)器的制造期間在硬件配置中可能固定的 不一致進(jìn)行校正，所以延遲測量和調(diào)整消除了制造具有嚴(yán)格容限的物理或 電路徑長度的需求。本發(fā)明實施例能夠在延遲/相位調(diào)整組件114b進(jìn)行以215增量(32，768 個步驟)的0-360度的復(fù)雜信號調(diào)整。對于以76.8MHz運行的系統(tǒng)，步驟 的間隔始終是13納秒，并平均成15個采樣以平滑相位調(diào)整。在圖3A至 6B的性能圖中使用這個精確度。圖4是詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實施例的步驟的邏輯流程圖。在框402， 對于要發(fā)送的信號的相位和延遲設(shè)置初始值。在框404，測量主機(jī)發(fā)射才幾 自己的信號的相位和延遲。在框406，測量來自另一發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號的 相位和延遲。在框408，初始階段通過初始值并l^根據(jù)在框404和406 之間發(fā)現(xiàn)的差，調(diào)整到發(fā)射機(jī)中的一個的新信號輸入的相位和延遲。在框 410，觀察求和質(zhì)量。這可通過相位檢測器在求和單元150進(jìn)行，由于對信 號求和不會下降到一些指定閾值以下/超過一些指定閾值，所以這樣可保證 相位消減/增加。在框412，例如通過將組合的信號的相位與預(yù)測相位相比 較(例如預(yù)測相位可來自于相位與時間的斜率的測量以保證平滑轉(zhuǎn)換、從 先前相位變化的外推等)，來確定調(diào)整的需求。通常將這些術(shù)語表示為容 限，其可以是保證在相位改變的兩個方向的精確度的高低閾值。如果在框 412，調(diào)節(jié)在容限內(nèi)，則遵循反饋路徑414，并進(jìn)一步觀察求和質(zhì)量沒有立 即改變。如果代替相位/延遲超出容限，則遵循反饋路徑416，并對相位/ 延遲施加進(jìn)一步調(diào)整。在實施例中，在框408采用的校正是框404和406 之間的差，在多個采樣中進(jìn)行差分加權(quán)，以將最近的采樣設(shè)置成更大權(quán)重。因此， 一旦開始，相位/延遲的校正就是連續(xù)處理。
圖3A是在基帶BB (平滑線)以;5LiL射射頻RF的延遲誤差與總和損 失的曲線圖(來自于發(fā)射信號求和的仿真)。圖3B示出從圖3A的底部切 斷的RF圖的一部分。應(yīng)注意，在BB，與在RF施加延遲的相同信號相比， 該圖更加平滑，但是在延遲增加時擴(kuò)大總和損失(在圖3A中，在大約 +/-160ns的延遲時更顯著)。
圖4示出在BB中具有180度相位校正的延遲0.1ns的更小比例視圖。 應(yīng)注意，在大約0.5ns間隔可看到局部最大量和最小量。也可示出RF模式 的圖，其同樣具有以大約0.5ns分隔的局部最大量。
圖5B是通過統(tǒng)一比例指示的圖3A的一部分的更近的視圖，但是僅示 出BB圖。對于與圖5B相同的數(shù)據(jù)，圖5A示出組合的BB信號的輸出功 率以及該相同信號的(在耗散端口測量的)耗散功率。對于圖5A，將相位 保持在用于組合的最佳設(shè)置，并僅改變延遲。應(yīng)注意，由于通過對兩個35dB 信號的求和得到相位誤差，所以圖5A示出小于O.ldB的信號損失。這可 用于設(shè)置初始延遲值(框402 )，并用于找到在校正期間設(shè)置的最佳延遲， 從而最大化來自求和單元150的信號功率。
圖6A類似于圖5A，除了相位改變和延遲保持相同時的模擬。圖6A 示出可找到最佳求和相位(對于這個實例的信號為大約185度)來維持輸 出功率在目標(biāo)35dB。圖6B示出在圍繞最佳值的各個相位處由于圖6A的 求和信號的總和引起的損失。
以上圖形化的仿真數(shù)據(jù)示出在基帶BB有利地進(jìn)行相位和延遲調(diào)整， 而不是在IF或RF。因此，本發(fā)明實施例通過上述預(yù)測鏈返回兩個信號， 但是經(jīng)由用于解擴(kuò)的硬件以及下變頻、解碼等的硬件將所述預(yù)測,伸至 基帶。這種硬件是本領(lǐng)域已知的，并包括相關(guān)器、用于下轉(zhuǎn)換的分頻器、 解碼器等。此外，并非僅僅為了校正目的而調(diào)整兩個信號的相位和延遲， 可以理解，可使用相同的硬件(通過使用對如下詳細(xì)描述的切換器160的 修改)將從不同發(fā)射機(jī)到多于一個天線的不同信號進(jìn)行波束形成，或者通 過設(shè)置延遲來改變功率輸出，以便操作具有可變功率設(shè)置的自適應(yīng)天線，用于與相對于設(shè)置有上述硬件的基站收發(fā)臺移動的用戶設(shè)備進(jìn)行通信。
返回圖1A-1C的概念，在圖7A-C中示出反饋路徑的備選配置，為了 找到相位和延遲差，發(fā)射信號可遵循朝向切換器160以及預(yù)測鏈的該^Jt 路徑。在圖7A，笫一發(fā)射機(jī)TX1耦合至第一天線，第二發(fā)射機(jī)TX2耦合 至第二天線704。然后，測量信號線706、 708將發(fā)射信號從每個天線702、 704返回至各個發(fā)射機(jī)的切換器160和預(yù)測鏈。然后，特別地向天線702、 704提供的該兩個發(fā)射信號返回并進(jìn)行求和，并如上所述對其中一個進(jìn)行 相位和延遲調(diào)整，以適當(dāng)?shù)匦Ｕ虿ㄊ纬稍摻M合信號。圖7B的不同在 于，測量信號線706、 708輸入到切換器160，其隨后沿著純返回測量信號 線710將兩個發(fā)射信號(單獨地或組合地)返回至其中一個發(fā)射機(jī)。作為 另一備選實例，在圖7C中沒有提供從天線到發(fā)射機(jī)的其他反饋路徑，但 是相反在每個發(fā)射機(jī)反饋電路上的兩個修改的切換器160，之間存在修改的 渡線154，。由于他們不是雙向的，所以對他們進(jìn)行修改；圖7C中的僅一 個發(fā)射機(jī)可以是主設(shè)備，另一個是從設(shè)備，但是圖1A-1C中僅通過到各個 切換器160的不同控制信號151來反轉(zhuǎn)這些角色。在有價值的實施例中， 可以看出，如先前所述的切換器160的特定雙向性提供了比圖7C的實施 例更好的多個和明顯優(yōu)點。
現(xiàn)在描述本發(fā)明的更多有利實施例。圖8示出基站收發(fā)臺802，其具 有8個無線電發(fā)射機(jī)804A-H以及將發(fā)射W1此耦合以及耦合至天線輻射 器陣列的天線單元的各個電路。因此，所示的8個無線電設(shè)備代表8個有 源天線，但是應(yīng)注意，可使用任意數(shù)目的n個無線電發(fā)射機(jī)，n是大于1 的整數(shù)。為了簡單，考慮對于每個天線單元(未示出)存在1個發(fā)射機(jī)/ 收發(fā)器804A-H,但是任意收發(fā)器804A-H (備選地，術(shù)語表示為無線電設(shè) 備)可耦合至任意天線或其組合，并且如圖所示任意收發(fā)器804A-H可以 與任意其他收發(fā)器804A-H成對。由于如上所述使用收發(fā)器的發(fā)射和接收 兩種電路，所以他們通常術(shù)語表示為無線電設(shè)備。共同基帶處理引擎808 處理到達(dá)和來自每個發(fā)射機(jī)804A-H的信號。收發(fā)器804A-H可通過與圖8 所示不同的方式連接，其中冗余連接和在那些連接的電路徑長度中的變化有利于整個系統(tǒng)的健壯性和路徑長度測量的精確度(見圖9A-E)。在如上 所述測量相位和延遲差時，相位和延遲校正獨立于無線電設(shè)備之間的電路 徑長度差，這是因為在比較的和差分的信號中已經(jīng)反映了數(shù)據(jù)。
當(dāng)在寬頻帶(例如CDMA或類似的擴(kuò)頻協(xié)議)上對RF信號擴(kuò)頻時， 共同基帶BB處理組件808包括相關(guān)器，用于擴(kuò)頻/解擴(kuò)信號；還包括 解碼器等，用于誤差控制；和復(fù)數(shù)乘法器，用于相位差測量和調(diào)整。典型 地，這個組件808可以是專用集成電路ASIC。容易地，在相關(guān)器應(yīng)用相 位調(diào)整和延遲，但是在其他實施例中可以使用其他硬件?？山?jīng)由渡線154、 反饋信號線158或探測器得到來自不同收發(fā)器的信號相位，所述探測器根 據(jù)空中的任意天線輻射器對來測量組合場。可通過任意多種已知方式施加 延遲，包括一系列單位延遲寄存器、在相關(guān)器中的各種延遲級等。控制器 (圖13中所示為控制單元1310)將控制信號發(fā)送至在每個無線電設(shè)備(以 下詳細(xì)描述)處的切換器IOOO，以選擇性地將各個輸入端耦合至各個輸出 端。由于在多個切換器中對這個控制信號進(jìn)行協(xié)調(diào)以使能多個功能(以下 將參照圖12A-B和13描述)，所以在性質(zhì)上這與圖1A-1C中可見的使能 信號不同。
在圖9A-D的不同實施例中示出在各個^器804A-H之間使用信號 線的互連，其中每個雙向箭頭指示在各個收發(fā)器/無線電設(shè)備l-8的切換器 160之間沿著測量路徑的耦合。在圖9A,存在最小數(shù)目的測量路徑，但是 沒有冗余和沒有確認(rèn)測量路徑。應(yīng)注意，圖9A中的一個無線電設(shè)備的故 障將導(dǎo)致至少 一個其他無線電設(shè)備不能夠耦合至該故障的無線電設(shè)備的天 線。圖9B與圖9A的不同在于確認(rèn)測量路徑902位于無線電設(shè)備5和無線 電設(shè)備8之間，所以無線電設(shè)備1具有到達(dá)無線電設(shè)備8的兩個不同的路 徑。這允許了一些(最少的)冗余；由于本發(fā)明的目標(biāo)在于校正，所以確 認(rèn)路徑的更大值是在相同無線電設(shè)備之間的等同路徑上的誤差檢測/校正。 然而，確認(rèn)路徑902的長度相對較長，并容易引起誤差。在圖9B中的這 個確認(rèn)路徑的成本略微大于測量路徑的最小數(shù)目，后者是在制造領(lǐng)域關(guān)心 的。圖9C和9D示出更多的確i人路徑和冗余度。圖9C具有3個附加測量 路徑卯4、卯6、 908，其合理地提供優(yōu)良的冗余度；任何無線電設(shè)備可出 現(xiàn)故障，并且沒有其他無線電設(shè)備被斷開。存在優(yōu)良的模塊化方法，以選 擇用于波束形成的無線電設(shè)備的不同對/組，并且確認(rèn)路徑904、 906、 908 較短。圖9D支持最小數(shù)目的測量來校正任意無線電設(shè)備對，由于根據(jù)一 個主設(shè)備(無線電設(shè)備l)測量所有無線電設(shè)備，所以存在較好的精確度， 從而不存在總誤差。然而，由于多個長測量路徑，所以圖9D需要復(fù)雜電 纜/信號路徑，并且更重要地，不存在冗余的主無線電設(shè)備(無線電設(shè)備1 )。 如果另一無線電設(shè)備成為主設(shè)備的冗余，則測量路徑的數(shù)目可以是雙倍或 幾乎雙倍。從成本效益的觀點，圖9C的選擇顯現(xiàn)出固定信號線實施例的 一般用途的最佳選擇。如圖所示，由于在任意給定時間任意無線電設(shè)備可 以是具有任意其他從設(shè)備的主設(shè)備，所以通過圖9C的實施例，僅存在一 種需要制造的、對于所有無線電設(shè)備共同的切換器160。
圖10示出切換器160的細(xì)節(jié)，但是對于多個鄰近無線電設(shè)備/收發(fā)器 將其修改為切換器1000。如先前參照圖1A-C描述了控制輸入端161。類 似于圖1A的渡線154，但是基于控制輸入端151，選擇地將信號線/數(shù)據(jù)端 口 1001、 1002、 IO(B、 1004耦合至不同無線電設(shè)備/發(fā)射機(jī)，在這種情況 下所述控制輸入端1S1來自于圖8的控制器(在圖13中示出為控制單元 1316)，并非僅^f吏能信號。這選擇地使得切換器指引來自其自己主機(jī)發(fā)射 機(jī)的發(fā)射信號(例如，在信號線1001上的輸入)沿著其他信號線/數(shù)據(jù)端 口 1002-1004中的任一個輸出至另一無線電設(shè)備(作為圖1C的信號線 l82)，并且在主機(jī)發(fā)射機(jī)處進(jìn)行相位調(diào)整，從而與主機(jī)發(fā)射機(jī)自己的發(fā)射 信號(在數(shù)據(jù)端口 1001處) 一起將來自任意數(shù)據(jù)端口 1002-1004上的另一 發(fā)射機(jī)輸入的發(fā)射信號發(fā)送至預(yù)測鏈(輸出1006)。在圖9C的環(huán)境下， 每個無線電設(shè)備具有如圖10所示的切換器1000，其中一個信號線1001到 W目同無線電設(shè)備，并且剩余信號線1002-1004均到達(dá)與其雙向耦合的另 一無線電設(shè)備。預(yù)測鏈輸出1006輸入到圖1A-C中的預(yù)測鏈，包括輸入到 反饋子電路166、濾波器168、 FB DAC 170、和延遲/相位評估/調(diào)整組件114a、 114b，并優(yōu)選地均稱為BB。這個切換器1000使得任意發(fā)射機(jī)能夠 耦合至任意其他發(fā)射機(jī)，用于任意發(fā)射機(jī)對的相位和延遲的校正。對于圖 9A-B和9D的其他實施例來說，僅需要略微修改；或多或少的信號線 1001-1004取決于多少個其他無線電設(shè)備耦合至所考慮的一個無線電設(shè)備。
切換器1000的天線端口 1008耦合至配置在切換器1000和天線輻射元 件(未示出)之間的定向耦合器。由此，在天線無線接收的信號可選擇地 耦合至數(shù)據(jù)端口 1001-1004中的任一個，或者在翁:據(jù)端口 1001-1004中的 任一個處接收的來自各個發(fā)射機(jī)中的任一個的發(fā)射信號可耦合至天線端口 1008，用于從所述天線輻射元件進(jìn)行發(fā)射。
如參照圖9A-D所述(并且對于圖9E可看出)，切換器1000支持相 位的簡單和可擴(kuò)展的測量方法。由于可改變測量路徑以避免任何發(fā)射機(jī)不 能完全操作(如圖9A-9D所示，嵌入冗余的情形)，所以在一個或多個無 線電設(shè)備不起作用時，該方法還支持高度冗余。切換器功能還支持任意兩 個無線電設(shè)備在一起直接比較。切換器1000的特征是可將在任意數(shù)據(jù)端口 輸入1001-1004的發(fā)射信號輸出至任意其他數(shù)據(jù)端口 1001-1004，或至切換 器天線(通過天線端口 1008),使得這種互連的切換器的陣列(具有關(guān)聯(lián) 的無線電設(shè)備和天線)旁路主機(jī)無線電設(shè)備和/或主機(jī)天線。即，通過例如 圖9A-D的實施例中切換器耦合多個無線電設(shè)備，任意無線電設(shè)備可發(fā)射 或從任意天線進(jìn)行接收；可在任意無線電設(shè)備對之間校正；任意無線電設(shè) 備可從任意天線組進(jìn)行波束形成；并且可將任意無線電接收機(jī)用作任意其 他無線電設(shè)備接收機(jī)的分集化接收機(jī)。根據(jù)冗余度，可使用互連的切換器 來避免任意無線電設(shè)備或天線停止運行。
以上描述旨在校正發(fā)射信號，應(yīng)注意，其容易地適用于對發(fā)射信號進(jìn) 行波束形成，或修改在天線單元的功率以用于移動用戶設(shè)備。在下文，對 于接收校正和MIMO檢測延伸了這些相同的教導(dǎo)。圖11A示出具有主接 收機(jī)和分集化接收機(jī)的兩個天線的集成傳輸環(huán)，其術(shù)語表示為TOPI電路 1102。來自第一天線1104以及來自第二天線1106的引線經(jīng)過TOPI電路， 其選擇8個接收機(jī)中的任一個，其中兩個示出在RX1主設(shè)備1110和RX2
19分集化設(shè)備1112。其他示出為標(biāo)號1114。在天線引線1104、 1106接收的 兩個信號中的任一個可通過TOPI電路耦合至8個接收機(jī)1110、 1112、 1114 中的任一個。圖11E示出TOPI電路1102的特定細(xì)節(jié)，其還示出測試節(jié) 點1116。對于每個接收機(jī)的輸出用兩個編號，用于主設(shè)備(未加引號的編 號)和分集化設(shè)備(加引號的編號)。使用視頻圖形陣列VGA芯片選擇 地將發(fā)射機(jī)耦合至接收機(jī)，并示出用于存儲切換器的指示信息、鎖相環(huán)i殳 置、分級衰減器、和混合器選擇的數(shù)據(jù)寄存器。VGA是將各個輸入映射至 輸出的已有方案，但是更多個性化芯片或一般的基于非視頻的芯片也可用 作相同目的。TOPI電路獨立于專用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)； 一個實施例可通過 最廣為人知的雙工間隔來運行。
圖12A示出與具有一定修改的TOPI電路結(jié)合的切換器1000。 TOPI 電路是這樣的詳細(xì)實施例，即可如何實現(xiàn)切換器1000的選擇，從而可將任 意輸入信號(來自數(shù)據(jù)端口 1001-1004處的任意發(fā)射機(jī)輸入、或在天線端 口 1008處的無線接收的信號輸入的發(fā)射信號)發(fā)送至任意無線電設(shè)備。具 體地，作為無線電引線1001-1004，如先前描述了切換控制器151以及對預(yù) 測鏈1006的輸出。為了可接收在天線處無線接收的信號以及到切換器1000 的天線端口 1008的輸入，TOPI電路將天線端口 1008耦合至主接收機(jī)輸 出1201和分集化接收機(jī)輸出1204。對于在耦合至天線端口 1008的天線處 無線接收的信號將在與該天線相關(guān)的主1202和分集化1204接收機(jī)接收的 情況，切換器1000僅將天線端口 1008耦合至TOPI電路1102的輸入端。 對于期望另一主或分集化接收機(jī)的情況，切換器1000通過選擇數(shù)據(jù)端口 1001-1004中的一個將天線端口 1008耦合至鄰近切換器中的一個。在該鄰 近切換器，隨后將在其數(shù)據(jù)端口 1001-1004中的一個接收的無線信號輸入 耦合至TOPI電路1102的輸入端，并在主接收機(jī)端口 1202或分集化接收 機(jī)端口 1204中的一個或兩個進(jìn)行輸出。因此，在任意天線無線接收的信號 可用端口輸送至各個無線電接收機(jī)中的任一個，這些無線電接收機(jī)全部通 過切換器配置進(jìn)行互連。按這個方式修改的切換器1000支持幾乎無限數(shù)目 的測量拓樸，正如所理解的僅改變信號引線1001-1004的數(shù)目，以適用于每個無線電設(shè)4^合到的鄰近無線電設(shè)備的數(shù)目。
如上所述，本發(fā)明實施例還支持使用探測器的校正，而非(或結(jié)合)
在硬件中的信號組合。圖9E示出這樣的配置，其中校正探測器在每4個 無線電設(shè)備組成的集群之間等距間隔設(shè)置。每個無線電設(shè)備耦合至用于得 到在探測器感測的組合信號以及用于從中獲料目位和延遲誤差的探測器。 與從硬件組合的信號來測量相位誤差不同，在探測器實施例中，將信號在 空中組合并在探測器處感測，并向后控制。備選地具有附加處理，可以在 探測器處單獨地感測來自不同發(fā)射機(jī)的不同信號，并在接收之后在硬件中 對他們進(jìn)行組合。在任一實例中，除了如圖12B示出的不同，相位差電路 主要類似于以上描述的。通過引用結(jié)合于此的共同擁有的專利申請具體描 述了這種探測器的有利實施例及其關(guān)于有源天線輻射器的特定布局。
圖12B示出不同于4個信號線1001-1004，每個切換器1000具有到天 線切換器1208的一個信號線1206，所述天線切換器1208選擇地支持任兩 個切換器160從相同探測器910接收信號。然后，這些切換器1000中的每 個將接收的信號輸出至其主1202和分集化1204接收機(jī)中的任一個或兩者， 然后，使用在空中組合的、并在探測器處910接收的信號來校正具有分集 化接收才幾的主接收機(jī)、兩個主接收機(jī)、兩個分集化接收機(jī)、或相對的主和 分集化接收機(jī)對，與發(fā)送端的操作并非不同。應(yīng)注意，這個探測器功能可 與上述多個數(shù)據(jù)端口 1001-1004組合，并且不必代替從圖12B所示的內(nèi)容。
TOPI電路1102還支持發(fā)射相位校正，這是因為在許多實例中探測器 910可用作獨立天線。應(yīng)注意，來自天線切換器1208的附加引線可以與圖 9E所示的四向耦合并存。對于每個探測器910，可使用任意不同數(shù)目的引 線來耦合多于四個或少于四個的無線電設(shè)備。為了校正，可感測組合信號， 或者可在探測器處(在不同時間)感測來自不同發(fā)射機(jī)的各個信號。
通常，然后切換器1000能夠?qū)㈥嚵兄械膎個發(fā)射機(jī)中的任一個選擇地 耦合至陣列中的n個接收機(jī)中的任一個，其中n大于1。在所示實施例中， 這個耦合貫穿在所耦合的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)的切換器的另一實例。如通過 TOPI電路1102所示，切換器1000也可將該TOPI電路的天線環(huán)耦合在各個發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的任一個之間，從而將任意天線雙向耦合至任意發(fā) 射機(jī)或接收機(jī)。
圖13是示出圖8的一個發(fā)射機(jī)1301A、其相應(yīng)接收機(jī)1301B、以及來 自另一無線電設(shè)備的分集化接收機(jī)1302B的進(jìn)一步細(xì)節(jié)的示意性框圖。圖 8的控制器示出為控制單元1316，其將控制信號發(fā)送至各個切換器，用于 選擇地將所述輸入耦合至上述輸出。應(yīng)注意， 一個發(fā)射機(jī)1301A和接收機(jī) 1301B (通過雙工濾波器1306)耦合至一個(主)天線1304，并且分集化 接收機(jī)1302B (通過接收濾波器1307)耦合至其自己的天線1308,其參照 圖13描述所述的功能和主M器1301A-B術(shù)語表示為分集化天線1308。 主接收機(jī)1301B和發(fā)射機(jī)1301A被認(rèn)為是與所示切換器1000和TOPI電 路1102相關(guān)的主4幾無線電^殳備。還示出各個功率放大器1310。對于圖13 的切換器的一個增加是增加了分集化天線端口 ，用于如上所述的天線端口 1008那樣將切換器1000雙向耦合至分集化天線1308以及主天線1304。
在兩個部分中示出圖8的BB處理引擎808，即場可編程門陣列FPGA 1310以及BB處理引擎808的剩余部分。FPGA 1301是相關(guān)器所在的地方， 以及如上所述進(jìn)行估計和采用相位誤差的地方。雖然如上所述對于發(fā)射分 集化和波束形成進(jìn)行相反的類似處理，圖13還描述了采用接收信號的相位 誤差。在主1304和分集化1308天線的每個進(jìn)行接收信號，劃分每個所接 收的信號，并在一個實例中傳送至切換器IOOO，其使得來回切換的其他接 收機(jī)能夠與上述類似來處理該信號。即使與圖13中所示的直接耦合至那些 各個天線1304、 1308的主1301B和分集化1302接收機(jī)分離，切換器1000 也從主1304和分集化1308天線得到信號，并且可指引這兩個信號中的任 一個到任意接收機(jī)對。各個ADC 170和DAC 116將各個發(fā)射機(jī)和接收機(jī) 耦合至FPGA1310，其在數(shù)字域中操作，并將來自任意接收機(jī)對(或到任 意發(fā)射M)的信號耦合至圖8中的基帶處理引擎808。
還將接收的信號(來自主天線1304和/或分集化天線1308 )從切換器 1000傳送至到FPGA 1310的預(yù)測鏈1006。來自相同(主或分集化天線) 的兩個信號一同在第一時間出現(xiàn)在FPGA 1310，所以可在相關(guān)器或位于該FPGA 1301中的其他硬件中如上所述地(例如圖1A-C的延遲/相位估計組 件114a和延遲/相位調(diào)整組件114b)測量和補(bǔ)償相同天線接收的信號之間 的任意相位差。相位測量可通過簡單測量以及FPGA 1310中的比較電路來 進(jìn)行，并且相位調(diào)整可通過相位旋轉(zhuǎn)器或在該FPGA 1310中的延遲級來進(jìn) 行。盡管可在各個級校正相位誤差，但是優(yōu)選地在解擴(kuò)之后測量相位誤差。 通過對于各個硬件的一個或多個轉(zhuǎn)換模塊器時鐘1314,可參考主時鐘1312 來定時。
例如如果圖13所示的發(fā)射才幾1301A由于維護(hù)或故障不工作，則在發(fā) 射端，可將來自另一發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號輸入至在數(shù)據(jù)端口 1001-1004中任 一個的切換器，并輸出至主天線1304或分集化天線1308或兩者。這樣， 由于即使一個有源天線的無線電設(shè)備不可用而所有天線仍保持可用，所以 在基站收發(fā)臺BTS處的無線電設(shè)備的數(shù)目的降低不需要減少可用于BTS 的波束形成選項或MIMO路徑。
應(yīng)注意，在集成電路(可以在一個或幾個村底上)中，多個收發(fā)器可 被壓印并共享相同BB處理引擎808/FPGA1310，而圖13僅示出一個J^ 器和分集化接^11^L。還應(yīng)注意，每個收發(fā)器與其自己的切換器1000成對， 從而各個收發(fā)器通過其各個切換器的互連的數(shù)據(jù)端口 1001-1004(以及在使 用探測器的實施例中通過附加天線切換器1208)彼此耦合，并且控制單元 1316作為多個切換器1000上的控制運行，以選擇地將任意n個發(fā)射機(jī)對 耦合至任意接收機(jī)，或任意n個接收機(jī)對耦合至任意發(fā)射機(jī)，或任意第n 天線耦合至n個接收機(jī)或發(fā)射機(jī)中的任一個(其受到圖9A-E的各個實施 例的互連限制)。
圖13是可實現(xiàn)本發(fā)明的、有利地配置在BTS中的一個或多個集成電 路的示意性框圖。本發(fā)明的實施例可配置在具有對另一節(jié)點的無線鏈接的 任意主機(jī)計算設(shè)備中，無論無線鏈接是蜂窩式/PCS、 IP協(xié)議等。本發(fā)明的 實施例還可配置在移動用戶設(shè)備(例如移動站)中，但是對于BTS可看出 其直接的優(yōu)點。這種主機(jī)設(shè)備包括一對收發(fā)器、處理器和計算機(jī)可讀存儲 器，后者用于存儲由執(zhí)行與本發(fā)明相關(guān)行為的處理器可執(zhí)行的計算機(jī)指令
23的軟件程序。在圖13示出這種硬件，其中存儲器包括在所示芯片中(BB 處理引擎808、 FPGA1310、控制單元1316 ),或者存儲器可與他們分離。 另一實施例的使用在軌道(通信)衛(wèi)星或非軌道空間探測器中。
已知類型的天線輻射元件包括單級、雙極、平面式倒F天線PIFA、 以及其他，其中任一個適用于本發(fā)明的實施例。
本發(fā)明的實施例可通過主機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理器(例如處理器(808、 1310、 1316或他們的組合))可執(zhí)行的計算機(jī)軟件、通過硬件、通過軟件 和硬件的組合實現(xiàn)。此外，應(yīng)注意，圖2的邏輯流程圖的各個方框可代表 程序步驟、或互連的邏輯電路、組件和函數(shù)、或程序步驟和邏輯電路、組 件和函數(shù)的組合。
存儲器或多個存儲器可以是適用于本地技術(shù)環(huán)境的任意類型，并且可 通過使用任意適合數(shù)據(jù)存儲技術(shù)來實現(xiàn)，例如，基于半導(dǎo)體的存儲設(shè)備、 磁存儲設(shè)備和系統(tǒng)、光存儲設(shè)備和系統(tǒng)、固定存儲器和可移動存儲器。數(shù) 據(jù)處理器(或多個)808、 1310、 1316可以是適用于本地技術(shù)環(huán)境的任意 類型，并且作為非限制性實例可包括一個或多個通用計算^L、專用計算機(jī)、 微處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)和基于多核處理器架構(gòu)的處理器。
一般地，各個實施例可以在硬件或?qū)Ｓ秒娐贰④浖?、邏輯或其任意組 合中實現(xiàn)。例如， 一些方面可以在硬件中實現(xiàn)，而其他方面可以在可由控 制器、微處理器或其他計算設(shè)備執(zhí)行的固件或軟件中實現(xiàn)，但是本發(fā)明不 限于此。盡管作為框圖、流程圖、或使用一些其他圖形表示來示出和描述 本發(fā)明的各個方面，但是可以4艮好地理解，這里描述的這些方框、裝置、 系統(tǒng)、技術(shù)或方法可以在作為非限制性實例的硬件、軟件、固件、專用電 路或邏輯、通用硬件或控制器或其他計算設(shè)備、或一些組合中實現(xiàn)。此夕卜， 采用術(shù)語"包括"的那些權(quán)利要求包含了具有所述特征并結(jié)合沒有明確描 述的其他特征的實施例。
本發(fā)明的實施例可以在例如集成電路模塊的各個組件中實踐。集成電 路的設(shè)計總的來說是高度自動的處理?？墒褂脧?fù)雜和強(qiáng)大的軟件工具將邏 輯級設(shè)計轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)備在半導(dǎo)體襯底上蝕刻和形成的半導(dǎo)體電路設(shè)計。例如由Califonia的San Jose的Cadence Design和California的 Mountain View的Synopsys公司提供的程序自動地路由導(dǎo)體，并使用制定 優(yōu)良的設(shè)計規(guī)則以及預(yù)先存儲的設(shè)計模塊庫在半導(dǎo)體芯片上定位組件。一 旦完成了半導(dǎo)體電路的設(shè)計，所得到的設(shè)計以標(biāo)準(zhǔn)的電子格式(例如Opus、 GDSII等)可被發(fā)送至半導(dǎo)體制造工廠或"fab"用于制造。
盡管在特定實施例的上下文中有所描述，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員清楚地，可對于這些教導(dǎo)進(jìn)行多種修改和各種改變。因此，盡管參照本 發(fā)明一個或多個實施例特別示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員可以理解，在不脫離以上所述的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，或不脫 離所主張的權(quán)利要求的范圍的情況下，可進(jìn)行某些修改或改變。
權(quán)利要求
1.一種切換器，包括第一數(shù)據(jù)輸入端，適用于輸入發(fā)射信號；第一數(shù)據(jù)輸出端；至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控制輸入端，適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口；以及在第二種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端口和所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端。
2. 如權(quán)利要求1所述的切換器，包括至少兩個雙向數(shù)據(jù)端口，其 中所述控制輸入端適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦 合至所述至少兩個雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個，在第二種情況下將所述第一 數(shù)據(jù)輸入端和所述雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個耦合至所述第 一數(shù)據(jù)輸出端， 以及在第三種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個耦合至其他雙向數(shù)據(jù) 端口中的任一個。
3. 如權(quán)利要求2所述的切換器，還包括天線端口，適用于將天線 雙向耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個。
4. 如權(quán)利要求3所述的切換器，其中所述第一數(shù)據(jù)輸出端適用于耦 合至下變頻器，所述切換器還包括第二數(shù)據(jù)輸出端，適用于耦合至接收 機(jī)，以及其中所述控制輸入端還適用于在一種情況下選擇地將所述天線端 口耦合至所述第二數(shù)據(jù)輸出端，以及在另一情況下將所述數(shù)據(jù)端口中的任 一個耦合至所述第二數(shù)據(jù)輸出端。
5. 如權(quán)利要求4所述的切換器，與以下設(shè)備相結(jié)合發(fā)射機(jī)，具有 耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸入端的輸出端；下變頻器，具有耦合至所述第一輸 出端的輸入端；以及接收機(jī)，耦合至所述第二數(shù)據(jù)輸出端。
6. 如權(quán)利要求4所述的切換器，其中所述切換器包括第一切換器， 所述第一切換器與和所述第一切換器相同的第二切換器結(jié)合，其中所述第 一切換器的數(shù)據(jù)端口耦合至所述第二切換器的雙向數(shù)據(jù)端口 。
7. 如權(quán)利要求1所述的切換器，其中所述雙向數(shù)據(jù)端口適用于耦合 至天線校正探測器。
8. —種無線電設(shè)備陣列，每個無線電設(shè)備包括 發(fā)射機(jī)，包括相位估計和調(diào)整組件；以及 切換器，所述切換器包括第一數(shù)據(jù)輸入端，耦合至所M射機(jī)的輸出端； 第一數(shù)據(jù)輸出端，耦合至所述相位估計和調(diào)整組件的輸入端； 至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控制輸入端，適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入 端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ，以及在第二種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端 口和所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端； 其中每個切換器的雙向數(shù)據(jù)端口耦合至至少一個其他切換器的雙向數(shù) 據(jù)端口；所述無線電設(shè)備陣列還包括處理器，具有耦合至所述切換器的控制 輸入端中的每個的輸出端，用于在經(jīng)由其雙向數(shù)據(jù)端口彼此耦合的切換器 之間協(xié)調(diào)所述選擇耦合。
9. 如權(quán)利要求8所述的陣列，還包括基帶處理引擎，包括場可編 程門陣列，其具有耦合至每個切換器的第一數(shù)據(jù)輸出端的輸入端，還具有 耦合至每個切換器的發(fā)射機(jī)的輸入端的輸出端。
10. 如權(quán)利要求8所述的陣列，其中每個無線電設(shè)備還包括接收機(jī)， 以及其中每個切換器還包括耦合至所述接收機(jī)的輸入端的第二數(shù)據(jù)輸出 端；其中所述控制輸入端還適用于選擇地將所述雙向數(shù)據(jù)端口耦合至所述 第二數(shù)據(jù)輸出端。
11. 如權(quán)利要求8所述的陣列，其中每個切換器還包括天線端口，并 且每個無線電設(shè)備還包括耦合至所述無線電設(shè)備的切換器的天線端口的天 線單元，以及其中所述控制輸入端還適用于在一種情況下選擇地將所述天線端 口耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ，以及在另一情況下將所述天線端口耦合至所述第二數(shù)據(jù)輸出端。
12. 如權(quán)利要求8所述的陣列，還包括至少一個天線校正探測器， 具有耦合至至少兩個切換器的所述數(shù)據(jù)端口的輸出端以及耦合至至少兩個 發(fā)射機(jī)的輸入端。
13. 如權(quán)利要求8所述的陣列，其配置在基站收發(fā)臺中。
14. 一種方法，包括在反饋電路中處理來自笫 一發(fā)射機(jī)的第 一發(fā)射信號； 測量所處理的第 一發(fā)射信號的第 一相位； 在所述反饋電路中處理來自第二發(fā)射機(jī)的第二發(fā)射信號； 測量所處理的第二發(fā)射信號的第二相位； 確定所述第一相位和所述第二相位之間的相位差；以及 使用所勤目位差調(diào)整到所述第一發(fā)射機(jī)的另 一信號輸入。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中在基帶測量所述第一相位和所述 第二相位。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述處理所述笫一和第二發(fā)射信 號的步驟是與包括所述第 一和第二發(fā)射信號的組合信號同時進(jìn)行，以及其 中測量所述第一和第二相位的步驟包括將所述組合信號的相位與基準(zhǔn)值 相比較，以確定所述相位差。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中從天線校正探測器接收所述組合 信號。
18. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中處理所述第二發(fā)射信號的步驟包 括向第一選擇切換器發(fā)送第一控制信號，其將雙向數(shù)據(jù)端口耦合至所述 反饋電路。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中處理所述第二發(fā)射信號的步驟包 括向第二選擇切換器發(fā)送第二控制信號，所述第二選擇切換器具有耦合 至所述第一切換器的雙向數(shù)據(jù)端口的雙向數(shù)據(jù)端口 ，所述第二控制信號將 所迷第二發(fā)射機(jī)的輸出耦合至所述第二切換器雙向數(shù)據(jù)端口 。
20. —種集成電路，包括處理器、切換器、發(fā)射機(jī)、相位估計器、相位調(diào)整器、和下變頻器，其中所述切換器包括 第一數(shù)據(jù)輸入端，耦合至所i^射機(jī)的輸出端； 第 一數(shù)據(jù)輸出端，通過所述下變頻器耦合至所勤目位估計器的輸入端； 至少一個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控制輸入端，耦合至所述處理器，并且適用于在第一種情況下選擇地 將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口 ，以及在第二種情況下將 所述雙向數(shù)據(jù)端口和所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端。
21.如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中所述切換器包括至少兩個雙 向數(shù)據(jù)端口 ，其中所述控制輸入端適用于在第一種情況下選擇地將所述第 一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述至少兩個雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個，在第二種情 況下將所述第一數(shù)據(jù)輸入端和所述雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個耦合至所述第 一數(shù)據(jù)輸出端，以及在第三種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個耦合 至其他雙向數(shù)據(jù)端口中的任一個。
22，如權(quán)利要求21所述的集成電路，還包括定向耦合器，具有耦合 至所述切換器的天線端口的一個端口 ，以及適用于耦合至天線的相對端口 ， 其中所述控制輸入端還適用于選擇地將所述天線端口耦合至所述雙向數(shù)據(jù) 端口中的^f壬一個。
23. 如權(quán)利要求22所述的集成電路，還包括接收機(jī)，其中所述切換 器還包括第二數(shù)據(jù)輸出端，耦合至所述接收機(jī)的輸入端，以及其中所述 控制輸入端還適用于在一種情況下選擇地將所述天線端口耦合至所述第二 數(shù)據(jù)輸出端，在另一情況下將所述數(shù)據(jù)端口中的任一個耦合至所述第二數(shù) 據(jù)輸出端。
24. 如權(quán)利要求23所述的集成電路，其中所述切換器包括第一切換 器，以及所述發(fā)射機(jī)包括第一發(fā)射機(jī)，所述集成電路還包括附加發(fā)射機(jī)、 附加接收機(jī)、和附加切換器，在所述第一發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和切換器彼此耦 合時，所述附加發(fā)射機(jī)、附加接收機(jī)、和附加切換器彼此耦合，以及其中 所述第一切換器的雙向數(shù)據(jù)端口耦合至所述附加切換器的雙向數(shù)據(jù)端口。
25. 如權(quán)利要求24所述的集成電路，其中所述第一和第二切換器兩者的第 一數(shù)據(jù)輸出端通過所述相同的下變頻器耦合至所述相同的相位估計器 的輸入端。
26. 如權(quán)利要求25所述的集成電路，其配置在基站收發(fā)臺中。
27. 如權(quán)利要求20所述的集成電路，其中所述雙向數(shù)據(jù)端口適用于耦 合至天線校正探測器。
28. —種計算機(jī)程序產(chǎn)品，在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上實現(xiàn)，包括使得 耦合至所述存儲^h質(zhì)的數(shù)字處理器執(zhí)行用于以下操作的指令，所述操作用 于選擇地將收發(fā)器彼此耦合，所述操作包括通過第一切換器將來自第一發(fā)射機(jī)輸出端的第一發(fā)射信號切換至反饋 電路；經(jīng)由所述笫 一切換器將來自第二發(fā)射機(jī)輸出端的第二發(fā)射信號通過第 二切換器切換至所述反饋電路；找到所述笫一和笫二發(fā)射信號之間的相位差；以及 基于所述相位差調(diào)整到所述第一和第二發(fā)射機(jī)中的一個輸入信號的相位。
29. 如權(quán)利要求28所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述第一和第二發(fā)射信號在發(fā)射射頻，并且找到所述差和調(diào)整相位的步驟在基帶頻率執(zhí)行。
30. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中從耦合至所述第一和笫二切換器 的天線校正探測器無線接收所述第一和第二發(fā)射機(jī)輸出。
全文摘要
一種切換器，特別有利于在發(fā)射機(jī)之間進(jìn)行信號相位的校正，以及其他用途。所述切換器具有第一數(shù)據(jù)輸入端，適用于輸入來自第一發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號；第一數(shù)據(jù)輸出端；至少一個且優(yōu)選地多個雙向數(shù)據(jù)端口；以及控制輸入端，適用于在第一種情況下選擇地將所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述雙向數(shù)據(jù)端口中的一個；以及在第二種情況下將所述雙向數(shù)據(jù)端口中的一個和所述第一數(shù)據(jù)輸入端耦合至所述第一數(shù)據(jù)輸出端。通過將切換器的一個數(shù)據(jù)端口耦合至另一等同切換器的數(shù)據(jù)端口，可將來自另一發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號用端口傳送至第一所述切換器，并將兩個信號輸出至反饋電路，其找到相位差并將其應(yīng)用于到一個發(fā)射機(jī)的新信號輸入。還具體描述了波束形成和MIMO的使用。
文檔編號H03F3/24GK101595637SQ200780050228
公開日2009年12月2日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者J·帕洛寧, K·海恩科斯基, M·埃穆特魯, M·萊烏庫寧 申請人:諾基亞公司