无线通信单元、调制电路及其频率相关调节方法技术

描述一种通信单元，所述通信单元包括：至少一个天线；多个射频(RF)电路，其分别耦合到至少一个天线；至少一个∑‑Δ调制器，其包括多个级，每个级包括至少一个信号前馈系数、滤波器和反馈增益元件，所述至少一个∑‑Δ调制器耦合到所述多个RF电路且被配置成执行∑‑Δ调制；和控制器，其可操作地耦合到所述至少一个∑‑Δ调制器。所述至少一个∑‑Δ调制器包括被配置成接收多个多相输入信号的输入且所述控制器被配置成当组合所述多个多相输入信号时调节所述至少一个∑‑Δ调制器的所述至少一个信号前馈系数。

Wireless Communication Unit, Modulation Circuit and Frequency-Dependent Adjustment Method

【技术实现步骤摘要】
无线通信单元、调制电路及其频率相关调节方法
本专利技术的领域涉及一种无线通信单元及其∑-Δ调制电路，所述无线通信单元包括多个天线，所述多个天线被布置成执行信号的频率相关调节。本专利技术适用于但不限于波束导引功能性和/或图像抑制改进作为对干扰消除、多输入串行输出(MISO)接收器或采用∑-Δ模数转换器(ADC)的多输入多输出(MIMO)通信单元的频率相关增益/相位传递调节，以及用于所述波束导引功能性和/或图像抑制改进的方法。
技术介绍
大众消费者无线通信产品的演变使用户对更高数据速率和服务质量的需求与服务提供商和制造商对成本减少的需求之间的折衷达到平衡，这最终产生目标是满足用户需求的物理上可能生产和高效操作的产品。高数据速率无线通信产品需要高信道容量，这可通过宽信号带宽和高信躁(SNR)比的维护两者实现。由多个演变无线通信标准所采用的功率有效途径是选择不会导致过高功率消耗、同时利用产生可用宽信号带宽的高无线电频率(RF)载波的SNR电平。然而，已知传播损耗在高RF下增加，这可通过增加天线增益进行补偿。因此，已针对新的大众消费者无线通信应用程序开发相控阵收发器架构，这可有效地增加天线增益。相控阵概念使用关于通信方的位置的先验信息以在传输与接收通信单元或雷达单元与目标对象之间形成定向(而非全向)波束。因此，在需要时使用通信能量会有效地增加天线的指向性。此外，对不想要的信号进行衰减(即，阻断和干扰)非常需要(或至少期望)这种空间选择性以便保证特定服务质量。通过此类途径，建设性地组合期望信号，同时相消地组合空间邻近信号干扰。多个当前通信应用程序采用多个接收器和传输器(其组合被称为收发器(TR))，例如一些移动通信和商业汽车雷达传感器。典型地，多个接收器和传输器被实施为相控阵天线系统以便改进无线定向传输和接收的信号的输出功率、接收器灵敏度和角度分辨率。微控制器单元(MCU)执行收发器电路的数字控制和数字化数据的数字信号处理以便输出经处理数据。具有多个不同输出的此类多路径架构通常被称为多输入多输出(MIMO)，而具有单个不同输出(在求和/处理之后)的多路径架构通常被称为多输入单输出(MISO)。增加总通信容量的另一基于阵列的途径是使用MIMO通信链路，其中多个独立流在各方之间使用。因此，单个基站例如可服务多个客户，这增加了可用信道容量的总利用效率，而且对服务提供商来说也显著减少了成本。然而，这种途径需要ADC阵列，这之后需要过大量的功率且当考虑当前
的IC技术时使其实际上是不切实际的。不幸的是，相控阵接收器实际上被功率耗散约束，且因此其功率效率对于实现高性能是重要的。图1说明已知MIMO或MISO接收器架构的各种框图。接收器架构中的每一个包括标准组件，例如多个(或其阵列)接收器天线102，所述多个(或其阵列)接收器天线102各自耦合到相应低噪声放大器(LNA)104且之后耦合到接收本地振荡器信号112的下混频器110。下混频器的输出被输入到互阻抗放大器(TIA)114且接着被输入到模数转换器(ADC)116以产生跨多个(或其阵列)接收器天线102接收到的无线信号的数字输出。接收器架构中的每一个包括相移分量106。前三个接收器架构尽可能早地使用信号的相控阵求和实施模拟波束导引以实施空间选择性，这是功率有效途径(待检验)。第一例子接收器架构100说明已知技术，由此跨多个(或其阵列)接收器天线102接收到的无线信号的波束导引由RF域中且通常紧接在LNA104之后的RF相移分量106执行。在此例子中，在组合RF信号被下混频器108下变频之前，相应相移信号的输出在求和节点108中求和。第一例子接收器100因此需要多个RF相移分量106，这既笨重又昂贵。第二例子接收器架构130说明已知技术，由此跨多个(或其阵列)接收器天线102接收到的无线信号的波束导引同样使用RF域中的LO相移分量106执行以便在由下混频器110下变频之后调节所接收RF信号的相位。在此例子中，在模拟基带信号被输入到TIA114且接着被输入到ADC116之前，相应相移和下变频信号的输出在求和节点108中求和以产生跨多个(或其阵列)接收器天线102接收且分别相移的无线信号的数字输出。然而，第二例子接收器130因此同样需要多个LO相移分量106，这笨重。第三例子接收器架构160说明已知技术，由此跨多个(阵列)接收器天线102接收到的无线信号的波束导引使用IF或模拟基带相移分量106在中间频率(IF)或基带域中执行以调节所接收和下变频的RF信号的相位。在此例子中，在模拟基带信号被输入到TIA114且接着被输入到ADC116之前，相应下混频器110的输出分别在求和节点108中被相移和求和以产生跨多个(或其阵列)接收器天线102接收到的无线信号的数字输出。然而，第三例子接收器160需要精确模拟延迟以提供接收器波束导引，这是复杂的且难以轻易实施。模拟波束导引途径理论上能够基于空间选择性移除(或基本移除)任何不想要的信号且因此可放宽对超出相控阵信号求和的所有电子架构基块的动态范围要求，所述所有电子架构基块例如混频器和ADC。然而，需要接收多个流的这种途径是有问题的，因为用于比方说通信基站中的每个数据路径的接收器的多个例示导致过大IC覆盖区域和功率消耗。另外，成本会增加。此外，对于其中模拟移相器(实施波束导引)定位在信号路径中的第一和第三例子，接收器架构对其噪声和线性性能提出了强硬要求，由此导致高功率消耗和低效率。可替换的是，数字波束导引可通过实现数字域中的相控阵信号求和，即，在ADC之后服务多个流。第四例子接收器架构190说明已知技术，由此跨多个(或其阵列)接收器天线102接收到的无线信号的波束导引在数字域中执行，由此在多个接收到的信号的相应模数转换之后执行相移。这里，不会向信号增加噪声或非线性。然而，第四例子接收器190需要多个精确ADC以提供接收器波束导引，这在IC实施方案中是复杂且消耗空间的。此外，空间选择性和因此干扰抑制同样仅出现在数字域中。接收器链中的电子组件的设计要求与模拟波束导引途径相比显著增加。滤波器、混频器、ADC还需要更大动态范围，所述动态范围增加得如此地多，从而使得增加的功率消耗使得此途径实际上不可行。另外，对于每个天线，每个接收到的信号需要具有LNA、混频器、TIA和ADC的完整接收器路径。因此，需要一种机构来向使用多个天线或天线阵列的通信单元(具有传输器和/或接收器)提供改进的波束导引。现在参考图2，说明已知∑-Δ调制器(SDM)的例子图式200、250，其具有n阶连续时间环路滤波器(H1到Hn208、258)、核ADC216、266和分布式反馈数/模转换器(DAC)(b1到bn)212、262。第二例子图式250说明具有信号前馈系数的已知∑-Δ调制器。信号传递函数(STF)和噪声传递功函数(NTF)由连续时间环路滤波器(H1到Hn208、258)的选项以及数/模转换器(DAC)(b1到bn)212、262的增益确定。∑-Δ调制(SDM)是一种用于编码ADC中的模拟信号，例如，将模拟输入信号202、252转换成数字信号，例如输出210、260的方法。所有SDM结构以最小化反馈环路的误差实现噪声整形，在所述反馈环路中将模拟输入信号‘x本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信单元(300、400、500)，其特征在于，包括：至少一个天线(302、402、502)；多个射频(RF)电路(304、310、404、410)，其分别耦合到所述至少一个天线(302、402、502)；至少一个∑‑Δ调制器(316、416、616、816)，其包括多个级，每个级包括至少一个信号前馈系数(603、604、605)、滤波器和反馈增益元件，所述至少一个∑‑Δ调制器(316、416、616、816)耦合到所述多个RF电路(304、310、404、410)且被配置成执行∑‑Δ调制；和控制器(340、440、640、840)，其可操作地耦合到所述至少一个∑‑Δ调制器(316、416、616、816)；其中所述通信单元(300、400、500)的特征在于：所述至少一个∑‑Δ调制器(316、416、616、816)包括被配置成接收多个多相输入信号的输入(315、415、602、801、802、902)且所述控制器(340、440、640、840)被配置成当组合所述多个多相输入信号时调节所述至少一个∑‑Δ调制器(316、416、616、816)的所述至少一个信号前馈系数(603、604、605)。...

【技术特征摘要】
2018.01.10 EP 18151039.71.一种通信单元(300、400、500)，其特征在于，包括：至少一个天线(302、402、502)；多个射频(RF)电路(304、310、404、410)，其分别耦合到所述至少一个天线(302、402、502)；至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)，其包括多个级，每个级包括至少一个信号前馈系数(603、604、605)、滤波器和反馈增益元件，所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)耦合到所述多个RF电路(304、310、404、410)且被配置成执行∑-Δ调制；和控制器(340、440、640、840)，其可操作地耦合到所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)；其中所述通信单元(300、400、500)的特征在于：所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)包括被配置成接收多个多相输入信号的输入(315、415、602、801、802、902)且所述控制器(340、440、640、840)被配置成当组合所述多个多相输入信号时调节所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)的所述至少一个信号前馈系数(603、604、605)。2.根据权利要求1所述的通信单元(300、400、500)，其特征在于，所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)的至少一个级中的所述至少一个信号前馈系数(603、604、605)中的每一个可个别地由所述控制器(340、440、640、840)调节。3.根据权利要求1或权利要求2所述的通信单元(300、400、500)，其特征在于，所述至少一个天线是多个天线(302、402、502)且所述控制器(340、440、640、840)被配置成识别由所述多个天线(302、402、502)接收或从所述多个天线(302、402、502)传输的无线信号的波束导引参数且响应于此调节所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)的至少一个信号前馈系数(603、604、605)以实现波束导引信号。4.根据权利要求3所述的通信单元(300、400、500)，其特征在于，所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)的至少一个级中的至少一个信号前馈系数(603、604、605)由所述控制器(340、440、640、840)调节以减少至少一个干扰信号的电平。5.根据权利要求4所述的通信单元(300、400、500)，其特征在于，所述控制器(340、440、640、840)被配置成识别所述至少一个干扰信号的信号电平和频率且响应于此调节所述至少一个∑-Δ调制器(316、416、616、816)的所述至少一个信号前馈系数(603、604、605)以实现波束形成信号。6.根据权利要求4或权利要求5所述的通信单元，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕西安·约翰内斯·布伦默斯，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL