超寬帶獨立中繼器/選擇器及系統的制作方法

專利名稱：超寬帶獨立中繼器/選擇器及系統的制作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及無線網絡的領域，尤其涉及超寬帶獨立中繼器/選擇 器以及結合該中繼器/選擇器的裝置。
背景
由于很多移動站在無線網絡中使用，天線位于移動站的蓋上，而一個或多 個無線電裝置位于設置在移動站的基體中的主板上。 一般而言，設置在主板上 的無線電裝置經由電纜有效耦合到設置在蓋上的天線。因此，當信號從天線傳 播到無線電裝置時存在信號損失。
附圖簡要說明
通過以下結合附圖的詳細描述將容易地理解本發明的實施例。為了便于該 描述，相似的附圖標記指示相似的結構元件。本發明的實施例作為例子而不是 作為附圖的限制示出。


圖1是根據本發明的各實施例的示例無線通信系統的示意圖2是根據本發明的各實施例的帶有多個無線電裝置的示例平臺的框圖3是根據本發明的各實施例的獨立中繼器/選擇器的示意圖4是超寬帶無線電信道組的示意圖；以及
圖5示出根據本發明的各實施例的移動站。
本發明實施例的詳細描述
在以下的詳細描述中，參考構成本發明的一部分的附圖，其中在所有附圖 中相似的附圖標記指示相似的部件，并且作為可實施本發明的說明性實施例示 出。應理解，可利用其他實施例且可在不背離本發明的精神和范圍的情況下進 行結構或邏輯的改變。因此，以下的詳細描述不應被認為是限制的意思，且根
4據本發明的實施例的范圍由所附權利要求書及其等效技術方案所限定。
可按照有助于理解本發明的實施例的方式將各操作描述為多個按順序的 分立操作；然而，描述的順序不應被解釋為暗示這些操作是依賴順序的。
描述可使用基于立體圖的描述，諸如上/下、前/后和頂部/底部。這種描述 僅僅用于便于討論且不旨在限制本發明實施例的應用。
對本發明而言，短語"A/B"表示A或B。對本發明而言，短語"A和/ 或B"表示"(A)、 (B)或(A和B)"。對本發明而言，短語"A、 B和C中的至 少一個"表示"(A)、 (B)、 (C)、 (A和B)、 (A和C)、 (B和C)或(A、 B和C)"。 對本發明而言，短語"(A)B"表示"(B)或(AB)"，即A是可任選元素。
說明書可使用短語"在一實施例中"或"在實施例中"，它們可各自指一 個或多個相同或不同的實施例。此外，如參照本發明的實施例使用的術語"包 括"、"包含"、"具有"等是同義詞。
本發明的實施例提供了一種超寬帶獨立中繼器/選擇器以及結合該中繼器/ 選擇器的系統。
參照圖1，示例無線通信系統100可包括其中可實施本發明實施例的一個 或多個無線通信網絡， 一般示為110、 120和130。具體地，無線通信系統100 可包括無線個人區域網(WPAN)llO、無線局域網(WLAN)120以及無線城域網 (WMAN)130。盡管圖1示出了三個無線通信網絡，但無線通信系統100可包 括其它的或更少的無線通信網絡。例如，無線通信系統100可包括附加的 WPAN、 WLAN和/或WMAN。本文所描述的方法和裝置不限于這方面。
無線通信系統IOO還可包括一個或多個用戶站， 一般示為140、 142、 144、 146和148。用戶站140、 142、 144、 146和148中的至少一個有利地結合有本 發明的中繼器/選擇器的實施例。例如，用戶站140、 142、 144、 146和148可 包括無線電子設備，諸如臺式計算機、膝上型計算機、手持式計算機、平板計 算機、蜂窩電話、尋呼機、音頻和/或視頻播放器(例如，MP3播放器或DVD 播放器)、游戲設備、攝像機、數碼相機、導航設備(例如，GPS設備)、無線外 圍設備(例如，打印機、掃描儀、頭戴式耳機、鍵盤、鼠標等)、醫療設備(例如， 心率監視器、血壓監視器等)和/或其他合適的固定、便攜或移動電子設備，它 們中的至少一個結合有以下更全面描述的中繼器/選擇器。盡管圖1描繪了五個用戶站，但無線通信系統100可包括更多或更少的用戶站。
可授權或允許用戶站140、 142、 144、 146和148中的每一個接入由無線 通信網絡110、 120和/或130的一個或多個所提供的服務。用戶站140、 142、 144、 146和148可使用各種調制技術，諸如擴頻調制(例如，直接序列碼分多 址(DS-CDMA)和/或跳頻碼分多址(FH-CDMA))、時分復用(TDM)調制、頻分復 用(FDM)調制、正交頻分復用(OFDM)調制(例如，正交頻分多址(OFDM))、多 載波調制(MDM)和/或其他適當的調制技術，以便經由無線鏈路通信。在一個 示例中，膝上型計算機140可根據需要極低功率的適當無線通信協議工作以實 現WPANllO，這些無線通信協議諸如Bluetooth⑧(藍牙)、超寬帶(UWB)和/或 射頻識別(RFID)。具體地，膝上型計算機140可經由無線鏈路與諸如攝像機142 和/或打印機144之類的與WPAN 110相關聯的設備通信。
在另一個例子中，膝上型計算機140可使用直接序列擴頻(DSSS)調制和/ 或跳頻擴頻(FHSS)調制來實現WLAN 120(例如，由電氣與電子工程師協會 (IEEE)開發的802.11族標準和/或這些標準的變體和演變)。例如，膝上型計算 機140可經由無線鏈路與諸如打印機144和/或手持式計算機146之類的與 WPAN 120相關聯的設備通信。膝上型計算機140還可經由無線鏈路與接入點 (AP)150通信。如以下詳細描述地，AP 150可有效地耦合至路由器152。或者， 可將AP 150和路由器152集成為單個設備(例如，無線路由器)。
膝上型計算機140可使用OFDM調制，通過將射頻信號分成多個小的子 信號又以不同頻率同時發送這些子信號來發送大量數字數據。具體地，膝上型 計算機140可使用OFDM調制來實現WMAN 130。例如，膝上型計算機140 可根據由IEEE開發的802.16族標準工作，以用于固定、便攜和/或移動寬帶無 線接入(BWA)網絡(例如，IEEE標準802.16-2004(2004年9月18日公布)、IEEE 標準802.16e(2006年2月28日公布)、IEEE標準802.16f(2005年12月1日公 布)等)以經由無線鏈路與一般示為160、 162和164的基站通信。
盡管以上參照IEEE開發的標準描述了某些以上示例，但本文披露的方法 和裝置可容易地適用于由其他專用業務組和/或標準開發組織開發的很多規范 和標準(例如，無線保真(Wi-Fi)聯盟、微波存取全球互通(WiMAX)論壇、紅外 數據協會(IrDA)、第三代合作伙伴計劃(3GPP)等)。本文描述的方法和裝置不限于這方面。
WLAN 120和WMAN 130可經由至以太網的連接、數字用戶線路(DSL)、 電話線、同軸電纜和/或任何無線連接等，有效地耦合至普通的公用網絡或專用 網絡170，諸如因特網、電話網(例如，公用交換電話網(PSTN))、局域網(LAN)、 電纜網和/或另一個無線網絡。在一個例子中，WLAN 120可經由AP 150和/ 或路由器152有效地耦合至普通的公用網絡或專用網絡170。在另一個例子中， WMAN 130可經由基站160、 162和/或164有效地耦合至普通的公用網絡或 專用網絡170。
無線通信系統IOO可包括其他適當的無線通信網絡。例如，無線通信系統 100可包括無線廣域網(WWAN)(未示出)。膝上型計算機140可根據其他無線 通信協議工作以支持WWAN。具體地，這些無線通信協議可基于模擬、數字 和/或雙模通信系統技術，諸如全球移動通信系統(GSM)技術、寬帶碼分多址 (WCDMA)技術、通用分組無線業務(GPRS)技術、增強數據GSM環境(EDGE) 技術、世界移動電信系統(UMTS)技術、3GPP技術、基于這些技術的標準、這 些標準的變體和演變、和/或其他適當的無線通信標準。盡管圖1示出WPAN、 WLAN和WMAN，但無線通信系統100可包括WPAN、 WLAN、 WMAN和/ 或WWAN的其他組合。本文描述的方法和裝置不限于這方面。
無線通信系統100可包括其他WPAN、 WLAN、 WMAN和/或WW AN設 備(未示出)，諸如網絡接口設備和外圍設備(例如，網絡接口卡(NIC))、接入點 (AP)、重新分配點、端點、網關、網橋、集線器等，以實現蜂窩電話系統、衛 星系統、個人通信系統(PCS)、雙向無線電系統、單向尋呼機系統、雙向尋呼 機系統、個人計算機(PC)系統、個人數據助理(PDA)系統、個人計算附件(PCA) 系統和/或其他適當的通信系統。盡管以上描述了某些示例，但本公開內容的覆 蓋范圍不限于此。
在圖2的示例中，平臺200可包括多個無線通信設備或無線電裝置205， 一般示為210、 220和230。平臺200可以是以上結合圖1提到的無線電子設備 之一或其任意組合的一部分和/或集成到它們之中。例如，平臺200還可包括消 息發生器250、設備選擇器260、控制器270和存儲器280。多個無線電裝置 205、設備選擇器250、消息發生器260、控制器270和存儲器280可經由總線290相互有效地耦合。盡管圖2示出了經由總線290相互耦合的平臺200的組 件，但這些組件可經由其他適當的直接或間接連接(例如，點對點連接或點對 多點連接)相互有效地耦合。此外，盡管圖2示出了三個無線電裝置，但平臺 200可包括更多或更少的無線電裝置。
多個無線電裝置205中的每一個都可包括一般示為214、 224和234的接 收機(RX)與一般示為216、 226和236的發射機(TX)。因此，多個無線電 裝置205中的每一個都可經由接收機214、224和234和發射機216、226和236 分別接收和/或發射數據。多個無線電裝置205中的每一個還可包括一般示為 218、 228和238的天線。天線218、 228和238中的每一個都可包括一個或多 個定向天線或全向天線，諸如偶極天線、單極天線、接線天線、環形天線、微 帶天線和/或適用于發射射頻(RF)信號的其他類型的天線。盡管圖2示出了與多 個無線電裝置205中的每一個相關聯的單個天線，但多個無線電裝置205中的 每一個可包括附加的天線。例如，多個無線電裝置205中的每一個都可包括多 個天線以實現多輸入多輸出(MIMO)系統。
多個無線電裝置205中的每一個都可與諸如WPAN、 WLAN、 WMAN、 WWAN或無線網狀網等無線通信網絡相關聯。如以上結合圖l所指出的，每 種類型的無線通信網絡可基于特定的無線通信技術來操作。為了說明利用不同 無線通信網絡的多個無線電裝置205的應用，無線電裝置210可基于Wi-Fi技 術操作，無線電裝置220可基于WiMAX技術操作，而無線電裝置230可基于 第三代(3G)技術操作。多個無線電裝置205中的每一個可用于基于諸如服務 質量、每比特成本、覆蓋范圍、移動性等各種因素執行各種應用。在一個例子 中，無線電裝置210可用于傳輸控制協議(TCP)和/或網頁瀏覽，無線電裝置 220可用于視頻流送，而無線電裝置230可用于網際協議上的語音(VoIP)。 盡管以上將多個無線電裝置205描述為以特定方式操作，但多個無線電裝置 205可用于執行各種應用。
簡言之，Wi-Fi技術可在不同位置的無線接入點(例如熱點)的范圍內—— 包括家庭、辦公室、咖啡館、旅館、機場等——提供高速無線連接。具體地， 當無線設備在無線接入點的范圍內(例如，在戶內150英尺或戶外300英尺的 范圍內)時，Wi-Fi技術可允許無線設備連接到局域網，而無需將無線設備插入網絡。在一個例子中，Wi-Fi技術可向無線設備提供高速因特網接入和/或網
際協議上的語音(VoIP)服務連接。802.11族標準由IEEE開發以用于WLAN (例如，1999年出版的IEEE標準802.1 la、 1999年出版的IEEE標準802.1 lb、 2003年出版的IEEE標準802.11g、這些標準的變體和/或演變)。Wi-Fi聯盟 促進WLAN基于802.11標準的使用。具體地，Wi-Fi聯盟確保WLAN設備的 兼容性和可互操作性。為了方便起見，術語"802.11"和"Wi-Fi"在整個說明 書中可互換地使用以指代整套IEEE 802.11空中接口標準。
WiMAX技術比諸如Wi-Fi技術之類的其它無線技術可在更大的地理區域 (例如，熱點區)中提供最后路程寬帶連接。具體地，WiMAX技術可向其中 有線傳輸可能太昂貴、不方便和/或難以獲得的各種地理位置提供寬帶或高速數 據連接。在一個例子中，WiMAX技術可向企業提供較大范圍和寬帶以啟用Tl 型服務，和/或向家庭提供電纜/數字用戶線路(DSL)等效接入。802.16族標 準由IEEE開發以提供固定、便攜和/或移動寬帶無線接入網絡(例如，2004 年公布的IEEE標準802.16-2004， 2006年公布的IEEE標準802.16e， 2005年 公布的IEEE標準802.16f，這些標準的變體和/或演變)。WiMAX論壇促進寬 帶無線接入網絡基于IEEE 802.16標準的使用。具體地，WiMAX論壇確保寬 帶無線設備的兼容性和可互操作性。為了方便起見，術語"802.16"和"WiMAX" 在整個說明書中可互換地使用以指代整套IEEE 802.16空中接口標準。
第三代技術可在較寬的地理區域上向語音通信、數據接入和/或因特網連 接提供寬泛的覆蓋范圍。具體地，3G技術可向主要功能為語音服務且帶有附 加數據應用作為這些服務的補充的設備提供較大的移動性。例如，這些設備可 包括可提供交互式視頻會議的蜂窩電話或可提供全回放DVD服務的手持式計 算機(或PDA)。為了提供這種高速無線通信服務，國際移動電信(IMT-2000) 族標準由國際電信單位開發(例如，W-CDMA、 CDMA2000等)。
盡管圖2所示的組件被示為平臺200內的獨立框，但這些框中的某些執行 的功能可被集成在單個半導體電路中或者可利用兩個或多個獨立的集成電路 來實現。在一個例子中，盡管接收機214和發射機216被示為無線電裝置210 內的獨立框，但可將接收機214集成到發射機216中(例如收發機)。在另一個 例子中，消息發生器250、設備選擇器260和/或控制器270可被集成到單個組
9件(例如處理器)中。本文描述的方法和裝置不限于這方面。
盡管參照特定的無線通信技術描述了以上的示例，但多個無線電裝置205 可基于其它適當類型的無線通信技術來操作。例如，多個無線電裝置205中的 一個或多個可基于UWB來操作。
根據本發明的各個實施例，如上所述無線電裝置的各組件可由一個或多個 模塊構成。根據本發明各實施例的模塊中的至少一個可包括中繼器/選擇器裝 置。根據本發明的各實施例，中繼器/選擇器裝置還可被稱為上/下變頻器。
在本發明的一實施例中，無線電裝置可被構造為超寬帶無線電裝置 (UWB)。根據本發明的這一實施例，包括中繼器/選擇器裝置的無線電裝置 的至少一個模塊被配置成位于移動站的蓋中。參考圖3，可描述根據本發明的 各實施例的用于UWB無線電裝置的接收機/選擇器裝置300的例子。在該例子 中，可將天線302包括在中繼器/選擇器裝置內，盡管在其它例子中也可以不包 括天線，因而天線可以是獨立的。天線可有效地耦合到輸入射頻(RF)濾波器 304。輸入濾波器可被配置有一個或多個濾波器304a、 304b，以允許高頻帶或 低頻帶發射和接收。可包括放大器裝置306，根據本發明的各實施例該放大器 裝置306包括發射輸出放大器306a和低噪聲放大器306b。可設置接收/發射開 關308a、 308b，以允許在通過包括中繼器/選擇器裝置的無線電裝置發射期間 使用發射輸出放大器，以及在通過該無線電裝置接收期間使用低噪聲放大器。 可在RF濾波器和天線之間設置高頻帶/低頻帶開關310，以基于無線電裝置的 操作模式選擇哪個濾波器用于指引或接收信號。還可提供圖像濾波器312，它 包括高頻帶圖像濾波器312a和低頻帶圖像濾波器312b，且有效耦合到放大器 裝置。
根據本發明的各實施例，可提供裝置300的一部分300a以對信號進行上 變頻和下變頻。根據這一實施例，混頻器314可有效地耦合到高頻帶圖像濾波 器，且還可有效地耦合到亂真(spurious)本機振蕩器(LO)濾波器316、 RF 放大器318、壓控振蕩器320、環路濾波器322和鎖相環324形式的其它處理 組件。鎖相環可有效地耦合到控制邏輯326，控制邏輯326可有效地耦合到無 線電裝置的接收機和發射機以及頻帶選擇開關(未示出)。可設置高頻帶/低頻 帶開關328，以基于無線電裝置的操作模式將信號指引到混頻器或從其中接收信號或繞過混頻器。
根據本發明的各實施例并參考圖4，中繼器/選擇器裝置的部分300a可被 配置成上/下變頻組1 (400)的三個較低UWB信道，更具體地，在操作的接 收機和發射機兩種模式中將3.168至4.752GHz范圍中的信道變頻至組3、 4、 5 (分別是402、 404、 406)的較高UWB信道——具體是6.336至10.560GHz。 根據本發明的各實施例，在接收機模式中，裝置的部分300a可將頻帶組3、 4、 5的信號下變頻至頻帶組1的信道，而在發射機模式中，裝置的部分300a可將 頻帶組1的信號上變頻至頻帶組3、 4、 5的信道，這取決于所需的發射和接收 頻率。
根據本發明的各實施例，中繼器/選擇器裝置還可按中繼器模式工作，其 中它采用3.168至4.752GHz發射信號并在發射之前放大該信號。圖3的開關 328可用于啟用這種模式。中繼器/選擇器裝置還可放大所接收的信號，從而提 高信噪比。
圖5示出根據本發明的各實施例的移動站500。在該示例中，移動站500 是包括機身502和蓋504的膝上型或筆記本計算機。根據本發明的各實施例， 模塊506可包括例如如前所述的中繼器/選擇器裝置，且位于蓋504中。
根據本發明的各實施例，包括中繼器/選擇器裝置的模塊可由同一電纜控 制、配置和供電，該電纜用于從移動設備500的機身502內的一個或多個無線 電模塊到蓋504內的中繼器/選擇器模塊來將射頻信號發射至中繼器/選擇器模 塊。根據本發明的各實施例，通信可通過半雙工串行協議來實現，該協議允許 UWB MAC控制發射機和接收機天線選擇、頻帶選擇和其它可配置設置之間的 選擇。根據本發明的各實施例，可通過施加3.3伏特的DC偏置來提供功率， 該DC偏置在中繼器/選擇器的RF輸入之前被濾出，且控制協議以足夠高的頻 率工作，使得平均的DC值可以是例如約3.0伏特。
本發明使得通常安裝在移動站的機身中的主板無線電卡與通常安裝在移 動站的平臺蓋中的天線之間存在的常規電纜損耗最小化。另外，通過在更接近 天線的蓋中包括低噪聲放大器，提高了由無線電裝置接收的信號的信噪比。
盡管參照UWB無線電裝置描述了本發明，但本領域技術人員將理解本發 明可與很多其它類型的無線電裝置一起使用。另外，本領域技術人員將理解由一個或多個模塊構成的一個或多個完整的無線電裝置可位于移動站的蓋內，這 與構成位于蓋內的一個或多個無線電裝置的一部分的一個或多個模塊不同。取 決于包括在移動站中的一種或多種類型的無線電裝置， 一個或多個模塊可包括 或可不包括如前所述的中繼器/選擇器裝置。
盡管針對優選實施例的描述在本文中示出并描述了某些實施例，但本領域 的普通技術人員將意識到預計實現相同目的的大量替換和/或等效實施例或實 現可取代所示和所述實施例而不背離本發明的范圍。本領域技術人員將容易意 識到根據本發明的實施例可按很多種方法來實現。本申請旨在覆蓋本文所討論 的實施例的任何修改和變形。因此，顯然期望根據本發明的實施例僅由權利要 求及其等效技術方案限制。
權利要求
1. 一種裝置，包括至少一個無線電裝置，其包括配置成位于主存所述裝置的移動站的蓋中的至少一個模塊。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個模塊包括中繼 器/選擇器裝置。
3. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個無線電裝置包 括多個模塊，且所述多個模塊之一包括所述中繼器/選擇器裝置且被配置成位 于所述蓋內。
4. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個無線電裝置包 括單個模塊，所述單個模塊被配置成位于所述蓋內。
5. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個無線電裝置被 配置為超寬帶無線電裝置。
6. 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述移動站包括位于所述蓋 內的移動站，且所述中繼器/選擇器裝置包括有效地耦合至所述天線的放大器。
7. 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述中繼器/選擇器裝置包括 所述天線。
8. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述中繼器/選擇器裝置還包 括有效地耦合到所述放大器的混頻器，所述放大器位于所述天線和所述混頻器 之間。
9. 如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述放大器包括通過接收機/ 發射機開關相互并聯有效耦合的輸出放大器和低噪聲放大器。
10. 如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述天線被配置成覆蓋3千 兆赫至10.3千兆赫的范圍。
11. 一種方法，包括通過無線電裝置接收信號，所述無線電裝置包括至少一個模塊，所述至少 一個模塊包括放大器，且所述至少一個模塊位于移動站的蓋中； 用所述放大器放大所述信號；以及通過所述無線電裝置的另 一部分處理所述信號。
12. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一個模塊還包括 中繼器/選擇器裝置，所述方法還包括用所述中繼器/選擇器裝置處理所述信號 以將所述信號變頻至不同頻率。
13. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述放大器包括低噪聲放 大器，且放大所述信號包括用低噪聲放大器放大所述信號。
14. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，處理所述信號包括將所述信號提供給位于所述蓋中的無線電裝置的另一部分。
15. 如權利要求11所述的方法，其特征在于，處理所述信號包括將所述信號提供給不在所述蓋中的無線電裝置的另一部分。
16. —種方法，包括通過無線電裝置處理信號，所述無線電裝置包括至少一個模塊，所述至少一個模塊包括中繼器/選擇器裝置，且所述至少一個模塊位于移動站的蓋中； 用所述中繼器/選擇器裝置進一步處理所述信號； 用所述中繼器/選擇器裝置的放大器放大所述信號；以及 發射所述信號。
17. 如權利要求16所述的方法，其特征在于，進一步處理所述信號包括 將所述信號變頻至不同的頻率。
18. —種移動系統，包括 蓋；設置在所述蓋中的全向天線；包括至少一個模塊的至少一個無線電裝置，所述至少一個模塊包括有效地 耦合到所述天線且與所述天線共同位于所述蓋內的中繼器/選擇器裝置。
19. 如權利要求18所述的移動系統，其特征在于，所述至少一個無線電 裝置包括多個模塊，且所述多個模塊之一包括所述中繼器/選擇器裝置且位于所 述蓋內。
20. 如權利要求18所述的移動系統，其特征在于，所述至少一個無線電 裝置包括單個模塊且位于所述蓋內。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種超寬帶獨立中繼器/選擇器以及結合該中繼器/選擇器的裝置。可描述并要求保護其他實施例。
文檔編號H04L12/28GK101507137SQ200780031384
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月21日 優先權日2006年8月31日
發明者J·P·史密斯 申請人:英特爾公司