專利名稱：收發(fā)器及其操作控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及收發(fā)器及其操作控制方法，并且更具體而言涉及利用例如MIMO (多輸入多輸出)系統(tǒng)的收發(fā)器的降低功耗方法的改進。
技術(shù)背景MIMO系統(tǒng)技術(shù)作為進一步提高第三代移動通信系統(tǒng)和無線LAN系 統(tǒng)的容量的方法正在被廣泛研究。MIMO系統(tǒng)是在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)都使用 陣列天線的系統(tǒng)。在復(fù)用傳播環(huán)境中，多個天線通過利用每個天線和終端 之間的傳輸狀態(tài)的不同來傳輸不同的信號，從而通過復(fù)用提高了傳輸容 量。也就是說，MIMO系統(tǒng)是這樣的技術(shù)，其通過利用相同頻率同時從多 個天線傳輸不同信息數(shù)據(jù)，并且傳輸其中數(shù)據(jù)被空間地復(fù)用在無線傳播信 道里的信號。MIMO系統(tǒng)因此通過準(zhǔn)備多個發(fā)送/接收天線來提高傳輸容下面將參考圖6來說明傳統(tǒng)的MIMO無線數(shù)據(jù)收發(fā)器。圖6示出包括 四個發(fā)送天線和四個接收天線(4x4)的傳統(tǒng)無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的布置。發(fā)送器側(cè)包括S/P轉(zhuǎn)換器41，調(diào)制器42-a、 42-b、 42-c和42-d， RF 發(fā)送器43-a、 43-b、 43-c和43-d，以及發(fā)送天線44-a、 44-b、 44-c和44-d。 S/P轉(zhuǎn)換器41根據(jù)用于發(fā)送的天線的數(shù)量來對信息數(shù)據(jù)執(zhí)行串行/并行 (S/P)轉(zhuǎn)換。調(diào)制器42-a、 42-b、 42-c和42-d調(diào)制已經(jīng)經(jīng)受S/P轉(zhuǎn)換的個 體序列信號。RF發(fā)送器43-a、 43-b、 43-c和43-d與調(diào)制器42-a、 42-b、 42-c和42-d——對應(yīng)地執(zhí)行RF發(fā)送。發(fā)送天線44-a、 44-b、 44-c和44-d 被分別連接到RF發(fā)送器43-a、 43-b、 43-c和43-d。接收器側(cè)包括接收天線45-a、 45-b、 45-c和45-d， RF接收器46-a、 46-b、 46-c和46-d，信號分離器47，解調(diào)器48-a、 48-b、 48-c和48-d，以 及P/S轉(zhuǎn)換器49。接收天線45-a、 45-b、 45-c和45-d接收電波。RF接收器46-a、 46-b、 46-c和46-d分別將包含在通過接收天線45-a、 45-b、 45-c和45-d而捕獲的電波中的RF信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。信號分離器47將從 RF接收器46-a、 46-b、 46-c和46-d輸出的基帶信號分離成從發(fā)送天線發(fā) 送的信號。解調(diào)器48-a、 48-b、 48-c和48-d解調(diào)來自發(fā)送天線的發(fā)送信 號。P/S轉(zhuǎn)換器49對通過解調(diào)器48-a、 48-b、 48-c和48-d所解調(diào)的信號執(zhí) 行并行/串行(P/S)轉(zhuǎn)換，從而得到串行信息數(shù)據(jù)。在具有以上布置的一個收發(fā)器中，S/P轉(zhuǎn)換器41對將被發(fā)送的串行信 息數(shù)據(jù)執(zhí)行串行/并行轉(zhuǎn)換，從而得到四個并行信號。調(diào)制器42-a、 42-b、 42-c和42-d對所得到的發(fā)送信號執(zhí)行數(shù)字調(diào)制(諸如QPSK調(diào)制)和編 碼。RF發(fā)送器43-a、 43-b、 43-c和43-d將經(jīng)數(shù)字調(diào)制、編碼的發(fā)送信號 放大成RF信號，并且發(fā)送天線44-a、 44-b、 44-c和44-d將RF信號作為 電波發(fā)送。所發(fā)送的電波在空間上被復(fù)用。另一個收發(fā)器的接收天線45-a、 45-b、 45-c和45-d接收被復(fù)用的電 波。RF接收器46-a、 46-b、 46-c和46-d將所接收的RF信號向下轉(zhuǎn)換 (down-convert)為基帶信號，并且將基帶信號輸入至信號分離器47。信 號分離器47通過利用諸如最大似然性檢測之類的技術(shù)將所輸入的信號分 離成四個所接收的信號，并且將信號輸入到解調(diào)器48-a、 48-b、 48-c和 48-d。解調(diào)器48-a、 48-b、 48-c和48-d對所接收的信號執(zhí)行數(shù)字解調(diào)、解 碼等，并且將信號輸入到P/S轉(zhuǎn)換器49。通過由P/S轉(zhuǎn)換器49執(zhí)行并行/ 串行轉(zhuǎn)換可得到原始信息數(shù)據(jù)。如上所述，通過經(jīng)由最大數(shù)量的天線(在 此情況下，四個天線)來發(fā)送和接收信號，通常可以提高傳輸容量。MIMO系統(tǒng)的另一個特征是通過根據(jù)傳播環(huán)境來改變發(fā)送天線和接收 天線的數(shù)量而執(zhí)行通信的能力。也就是說，通過將發(fā)送天線的數(shù)量S妾收 天線的數(shù)量設(shè)置為發(fā)送天線的數(shù)量與接收天線的數(shù)量之間的關(guān)系，可執(zhí)行 通信。示例是lxl、 2 x 2和2 x 4。在此情況下，相比在傳輸容量方面的 提高，給通信質(zhì)量以優(yōu)先級。如上所述的MIMO系統(tǒng)的技術(shù)被公開在WO2005-093982中(文獻1)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題
MIMO收發(fā)器的問題在于其功耗大于一般無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的功耗。第 一個原因是因為調(diào)制器、解調(diào)器、RF單元等必須與天線的數(shù)量成比例地 被獨立地準(zhǔn)備，所以電路規(guī)模增大。因此，尤其當(dāng)不執(zhí)行功率控制時，所 有的或者大多數(shù)的這些電路一直處在操作中，這增大了功耗。
第二個原因是，當(dāng)與一般無線數(shù)據(jù)收發(fā)器相比時作為MIMO收發(fā)器特 有的功能，用于分離從天線發(fā)送的數(shù)據(jù)的信號分離電路必須被準(zhǔn)備在接收 器側(cè)。此電路需要大量的諸如乘法器之類的數(shù)字電路，并且增大了功耗。
上述文獻1的技術(shù)已公幵了一種停止向在通信期間不使用的發(fā)送器和 接收器的電力供應(yīng)以降低功耗的方法。然而，文獻1沒有考慮在既不是發(fā) 送模式也不是接收模式的接收待機時間較長的情況下對功耗的降低。因 此，功耗的增大問題仍然未解決。
本發(fā)明的一個目的是在接收待機時段中大幅降低采用MIMO系統(tǒng)的無 線通信裝置中的功耗。
本發(fā)明的另一個目的是不僅在接收待機時段中而且在通信期間降低采 用MIMO系統(tǒng)的無線通信裝置中的功耗。 解決問題的手段
根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器特征在于包括發(fā)送不同數(shù)據(jù)并且接收多個數(shù)據(jù) 被空間復(fù)用在其中的信號的多個天線，分別與多個天線相對應(yīng)的多個發(fā)送 處理器和多個接收處理器，以及控制器，該控制器在接收待機期中僅激活 與多個天線之一相對應(yīng)的接收處理器。
根據(jù)本發(fā)明的收發(fā)器的操作控制方法特征在于包括以下步驟從多個 天線發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，通過多個天線接收多個數(shù)據(jù)被空間復(fù)用在其中的信 號，以及在接收待機期中僅激活與多個天線之一相對應(yīng)的接收處理器。 發(fā)明的效果
在本發(fā)明中，在接收待機時段中僅一個接收處理器被操作(激活)來 檢測所接收的信號的載波，從而判斷對接收開始的觸發(fā)。這使得可以顯著 地降低在具有長接收待機時間的系統(tǒng)中的功耗。此外，在本發(fā)明中，根據(jù)實際用在發(fā)送或接收中的天線或信道的數(shù) 量，僅最少的必要電路被操作(激活)。這使得可以不僅在接收待機時段 中而且在通信期間大幅降低功耗。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的布置的框圖；圖2A是用于說明形成圖1中示出的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的發(fā)送處理器的 框圖；圖2B是用于說明形成圖1中示出的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的接收處理器的 框圖；圖3是示出一般無線數(shù)據(jù)收發(fā)器中使用的通信幀格式(communication frame format)的示例的視圖；圖4是示出在具有四個天線的MIMO收發(fā)器中的這四個天線的通信幀 格式的示例的視圖；圖5是示出電源/時鐘控制器和網(wǎng)絡(luò)接口的功能的框圖；以及圖6是示出傳統(tǒng)的MIMO收發(fā)器的示例的布置的框圖。
具體實施方式
下面將參考附圖來說明本發(fā)明的示例性實施例。首先，將參考圖1來 說明根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器。圖1示出的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器包括S/P轉(zhuǎn)換器11，調(diào)制器12-a、 12-b、 12-c和12誦d， RF發(fā)送器13-a、 13隱b、 13-c和13-d，雙工器(duplexer) 14-a、 14-b、 14-c和14-d，發(fā)送/接收天線15-a、 15畫b、 15-c和15-d， RF接收 器16-a、 16畫b、 16-c和16醫(yī)d，信號分離器17，解調(diào)器18-a、 18-b、 18陽c和 18-d，以及P/S轉(zhuǎn)換器19。S/P轉(zhuǎn)換器11根據(jù)發(fā)送/接收天線15-a、 15-b、 15-c和15-d的數(shù)量來 對信息數(shù)據(jù)執(zhí)行S/P轉(zhuǎn)換。調(diào)制器12-a、 12-b、 12-c和12-d調(diào)制已經(jīng)經(jīng)受 S/P轉(zhuǎn)換的序列信號。RF發(fā)送器13-a、 13-b、 13-c和13-d與調(diào)制器12-a、12-b、 12-c和12-d——對應(yīng)地執(zhí)行RP發(fā)送。雙工器14-a、 14-b、 14-c和
14- d分離所接收的信號和發(fā)送信號。發(fā)送/接收天線15-a、 15-b、 15-c和
15- d將不同的發(fā)送數(shù)據(jù)作為電波發(fā)送，并且接收其中從另一個收發(fā)器的發(fā) 送/接收天線發(fā)送的多個發(fā)送數(shù)據(jù)被空間地復(fù)用的電波。RF接收器16-a、
16- b、 16-c和16-d將包含在通過發(fā)送/接收天線15-a、 15-b、 15-c和15-d 所捕獲的電波中的RF信號轉(zhuǎn)換為基帶信號。信號分離器17將從RF接收 器16-a、 16-b、 16-c和16-d輸出的基帶信號分離成從另一收發(fā)器的發(fā)送/ 接收天線發(fā)送的信號。解調(diào)器18-a、 18-b、 18-c禾n 18-d解調(diào)來自發(fā)送/接 收天線的發(fā)送信號。P/S轉(zhuǎn)換器19對通過解調(diào)器18-a、 18-b、 18-c和18-d 而被解調(diào)的信號執(zhí)行P/S轉(zhuǎn)換，從而得到串行信息數(shù)據(jù)。
此外，無線數(shù)據(jù)收發(fā)器具有電源/時鐘控制器110，電源/時鐘控制器 110用于在所使用的天線的信息和從裝置的OSI (開放系統(tǒng)互連)分層模 型的上層(第2層或者更高的層)得到的信道的信息的基礎(chǔ)上，控制無線 數(shù)據(jù)收發(fā)器每一部分的電源和操作時鐘。此外，無線數(shù)據(jù)收發(fā)器具有網(wǎng)絡(luò) 接口 111，網(wǎng)絡(luò)接口 111在發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送、所接收數(shù)據(jù)的接收和接收側(cè) 上作為接收質(zhì)量的CQI (信道質(zhì)量指示)信息的基礎(chǔ)上，確定將被使用的 信道和天線，并且向電源/時鐘控制器110通知所確定的信道和天線。
此無線數(shù)據(jù)收發(fā)器具有通過假設(shè)FDMA (頻分多址)來利用雙工器 14-a、 14-b、 14-c和14-d的天線配置。然而，無線數(shù)據(jù)收發(fā)器也可具有通 過利用TDMA (時分多址)來切換發(fā)送和接收而執(zhí)行通信的天線配置。
下面將說明圖1中示出的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器的操作。在以下說明中，如 圖2A所示，包括對應(yīng)于同一發(fā)送/接收天線15的調(diào)制器12和RF發(fā)送器 13的布置將被稱為發(fā)送處理器31。例如，對應(yīng)于發(fā)送/接收天線15a的調(diào) 制器12a和RF發(fā)送器13a形成發(fā)送處理器31a。同樣，如圖2B所示，包 括對應(yīng)于同一發(fā)送/接收天線15的RF接收器16和解調(diào)器18的布置將被稱 為接收處理器32。例如，對應(yīng)于發(fā)送/接收天線15a的RF接收器16a和解 調(diào)器18a形成接收處理器32a。
在圖1示出的無線數(shù)據(jù)收發(fā)器中，在既不是發(fā)送模式也不是接收模式 的接收待機時段中，僅一通過執(zhí)行載波檢測來判斷對接收開始的觸發(fā)的接收檢測功能被操作(激活)，即僅與發(fā)送/接收天線15-a、 15-b、 15-c和 15-d之一相對應(yīng)的接收處理器32的需用于接收檢測的部分被操作(激 活)，并且接收處理器32的其余電路的操作被停止(失活，inactivate)。 網(wǎng)絡(luò)接口 111控制電源/時鐘控制器110以執(zhí)行功率控制(即關(guān)斷電源或停 止提供時鐘)。在所接收的信號被檢測到后，網(wǎng)絡(luò)接口 lll基于CQI信息來判斷諸如 移動衰落(fading)環(huán)境之類的通信環(huán)境和QoS (服務(wù)質(zhì)量)，并且確定 發(fā)送天線和接收天線的數(shù)量。CQI信息的一個實際示例是接收SIR (信擾 比)。通過使用此值將任意閾值設(shè)置為確定標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)接口 111根據(jù)所確 定的發(fā)送天線和接收天線的數(shù)量來確定將被操作的發(fā)送處理器31和接收 處理器32，并且向電源/時鐘控制器110發(fā)出指令。 一接收到指令，電源/ 時鐘控制器110就根據(jù)該指令來激活相應(yīng)的發(fā)送處理器31和接收處理器 32，并且開始發(fā)送/接收。注意，如果所使用的天線被改變，那么電源/時 鐘控制器110即使在通信期間也根據(jù)改變來執(zhí)行控制。例如，當(dāng)操作兩個發(fā)送天線(15-a和15-b)和三個接收天線(15-a、 15-b和15-c)時，電源/時鐘控制器110執(zhí)行控制以激活發(fā)送側(cè)的RF發(fā)送 器13-a和13-b、調(diào)制器12-a和12隱b以及S/P轉(zhuǎn)換器11的電源時鐘，并且 激活接收側(cè)的RF接收器16-a、 16-b和16-c、信號分離器17中用于三個接 收天線的分離所需要的那些電路部分、解調(diào)器18-a、 18-b和18-c以及P/S 轉(zhuǎn)換器19的電源時鐘。在此狀況中，網(wǎng)絡(luò)接口 111將諸如接收SIR值之類的CQI信息與預(yù)定 閾值作比較。如果接收SIR值更大，那么通信質(zhì)量較高，所以執(zhí)行增加發(fā) 送天線和接收天線的數(shù)量的控制以增加通信數(shù)據(jù)量。同時，執(zhí)行增加被激 活的發(fā)送處理器31和接收處理器32的數(shù)量的控制。另一方面，如果接收SIR值比預(yù)定閾值小，那么執(zhí)行減少發(fā)送天線和 接收天線的數(shù)量的控制。同時，執(zhí)行減少被激活的發(fā)送處理器31和接收 處理器32的數(shù)量的控制，從而使發(fā)送處理器31和接收處理器32失活。下面將參考圖3和圖4來說明根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的無線 數(shù)據(jù)收發(fā)器。如圖3所示，用在一般無線數(shù)據(jù)收發(fā)器中的通信幀格式包括導(dǎo)頻信道21、控制信道22和數(shù)據(jù)信道23。 MIMO收發(fā)器通常通過圖3所 示的通信幀格式，與天線一一對應(yīng)地發(fā)送和接收導(dǎo)頻信道21、控制信道 22和數(shù)據(jù)信道23。然而因為諸如通信環(huán)境之類的因素，有時基于上層的 判斷而僅從多個天線中的一個發(fā)送控制信道。圖4示出在具有四個天線的 MIMO收發(fā)器中的這四個天線的通信幀格式20a、 20b、 20c和20d。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口 111指示電源/時鐘控制器110從一個天線發(fā)送控制信道 時，僅對于相應(yīng)控制信道的區(qū)間，電源/時鐘控制器110停止向與不發(fā)送控 制信道的天線相對應(yīng)的發(fā)送處理器31提供電源或時鐘。這類似地應(yīng)用到 接收側(cè)。也就是說，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口 111指示電源/時鐘控制器110僅通過一個 天線來接收控制信道時，電源/時鐘控制器110輸出與發(fā)送側(cè)上的指令類似 的指令，從而僅對于相應(yīng)控制信道的區(qū)間，停止向與不接收控制信道的天 線相對應(yīng)的接收處理器32提供電源或時鐘。因此，可降低功耗。
電源/時鐘控制器110和網(wǎng)絡(luò)接口 111的上述功能可參考圖5被說明如 下。在圖5中示出的控制器112是電源/時鐘控制器110和網(wǎng)絡(luò)接口 111的 組合，并且包括待機控制器112a、天線數(shù)確定單元112b和通信控制器 112c。待機控制器112a具有在接收待機時段中僅激活與多個發(fā)送/接收天 線15-a、 15-b、 15-c和15-d之一相對應(yīng)的接收處理器32的功能。天線數(shù) 確定單元112b具有根據(jù)通信質(zhì)量來確定將被用于發(fā)送和接收的天線數(shù)量 的功能。通信控制器112c具有僅激活與天線數(shù)確定單元112b所確定的天 線數(shù)量相對應(yīng)的發(fā)送處理器31和接收處理器32的功能，以及在控制信道 區(qū)間中停止除一個發(fā)送處理器31和一個接收處理器32之外的、所激活的 發(fā)送處理器31和接收處理器32的操作。
權(quán)利要求
1.一種收發(fā)器，特征在于包括多個天線，所述多個天線發(fā)送不同的數(shù)據(jù)并且接收信號，在所述信號中，多個數(shù)據(jù)被空間地復(fù)用；分別與所述多個天線相對應(yīng)的多個發(fā)送處理器和多個接收處理器；以及控制器，所述控制器在接收待機時段中僅激活與所述多個天線之一相對應(yīng)的接收處理器。
2. 如權(quán)利要求1所述的收發(fā)器，特征在于，所述控制器包括通信控制 器，在通過所述接收待機時段中被激活的所述接收處理器檢測到接收開始 之后，所述通信控制器僅激活與將在發(fā)送和接收中使用的天線的數(shù)量相對 應(yīng)的發(fā)送處理器和接收處理器。
3. 如權(quán)利要求2所述的收發(fā)器，特征在于，所述控制器還包括天線數(shù)確定單元，所述天線數(shù)確定單元根據(jù)通信質(zhì) 量來確定將在發(fā)送和接收中使用的天線的數(shù)量，并且所述通信控制器僅激活與由所述天線數(shù)確定單元所確定的天線的數(shù)量 相對應(yīng)的發(fā)送處理器和接收處理器。
4. 如權(quán)利要求2所述的收發(fā)器，特征在于，在不將被發(fā)送或接收的信 道的區(qū)間中，所述通信控制器停止所述被激活的發(fā)送處理器和所述被激活 的接收處理器的操作。
5. 如權(quán)利要求2所述的收發(fā)器，特征在于，在控制信道的區(qū)間中，所 述通信控制器停止除一個發(fā)送處理器和一個接收處理器之外的、所述被激 活的發(fā)送處理器和所述被激活的接收處理器的操作。
6. —種收發(fā)器的操作控制方法，特征在于包括以下步驟 從多個天線發(fā)送不同的數(shù)據(jù)；通過所述多個天線接收信號，在所述信號中，多個數(shù)據(jù)被空間地復(fù) 用；以及在接收待機時段中，僅激活與所述多個天線之一相對應(yīng)的接收處理器。
7. 如權(quán)利要求6所述的收發(fā)器的操作控制方法，特征在于還包括如下步驟在通過所述接收待機時段中被激活的所述接收處理器檢測到接收開 始之后，僅激活與將在發(fā)送和接收中使用的天線的數(shù)量相對應(yīng)的發(fā)送處理 器和接收處理器。
8. 如權(quán)利要求7所述的收發(fā)器的操作控制方法，特征在于還包括如下步驟根據(jù)通信質(zhì)量來確定將在發(fā)送和接收中使用的天線的數(shù)量，其中，激活發(fā)送處理器和接收處理器的步驟包括僅激活與所確定的天 線的數(shù)量相對應(yīng)的發(fā)送處理器和接收處理器的步驟。
9. 如權(quán)利要求7所述的收發(fā)器的操作控制方法，特征在于，激活發(fā)送處理器和接收處理器的步驟包括如下步驟在不將被發(fā)送或接收的信道的 區(qū)間中，停止所述被激活的發(fā)送處理器和所述被激活的接收處理器的操 作。
10. 如權(quán)利要求7所述的收發(fā)器的操作控制方法，特征在于，激活發(fā)送處理器和接收處理器的步驟包括如下步驟在控制信道的區(qū)間中，停止 除一個發(fā)送處理器和一個接收處理器之外的、所述被激活的發(fā)送處理器和 所述被激活的接收處理器的操作。
全文摘要
本發(fā)明的收發(fā)器包括用于接收多個數(shù)據(jù)被空間復(fù)用在其中的信號的多個天線(15-a～15-d)，分別與多個天線相對應(yīng)的多個RF接收器(16-a～16-d)和多個解調(diào)器(18-a～18-d)，以及用于在接收待機時段中僅激活與多個天線之一相對應(yīng)的RF接收器和解調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)接口(111)和電源/時鐘控制器(110)。在接收待機時段中，其他RF接收器和解調(diào)器被停止。這使得可以大幅降低在具有長接收待機時段的通信系統(tǒng)中的功耗。
文檔編號H04J99/00GK101411078SQ20078001124
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者丸山秀典 申請人:日本電氣株式會社