支持IEEE802.11ac和IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的低功耗優(yōu)化接收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】的支持IEEE802.11ac和IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的低功耗優(yōu)化接收系統(tǒng)，包括：依次連接的放大器、下變頻器、兩組并聯(lián)的濾波器及其對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和帶有接收信號(hào)帶寬判斷器的基帶處理器，其中：下變頻器與本地振蕩器相連，接收信號(hào)帶寬判斷器的輸出端與任一一組濾波器及其模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。本實(shí)用新型使本振頻率（flo）向主信道的相反方向偏移載頻中心，通過只打開一路I\Q接收模塊來監(jiān)聽信道上的信號(hào)傳輸和接收小于或等于信道帶寬一半的傳輸信號(hào)，在最優(yōu)情況下本實(shí)用新型比傳統(tǒng)方法能節(jié)省一半的功耗。
【專利說明】支持IEEE802.11ac和IEEE802.11 η標(biāo)準(zhǔn)的低功耗優(yōu)化接收
系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種最高能夠?qū)崿F(xiàn)50%功耗降低，支持ΙΕΕΕ802.1lac和ΙΕΕΕ802.1ln標(biāo)準(zhǔn)的低功耗W1-Fi優(yōu)化接收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]W1-Fi技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，其應(yīng)用已從個(gè)人電腦擴(kuò)展到各種手持電子設(shè)備中:手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、手持游戲機(jī)等。W1-Fi技術(shù)現(xiàn)已包括ΙΕΕΕ802.lla、llb、llg、IlpUln和Ilac等，其中IEEE802.1ln具有40MHz信道帶寬，使用MIMO (多輸入-多輸出)技術(shù)，最大傳輸速率為600Mbps。隨著對(duì)無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率的更高要求，能帶來千兆級(jí)別傳輸速度的IEEE802.1lac標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。IEEE802.1lac支持20\40\80\160MHz帶寬信號(hào)的傳輸，其最高傳輸速率能達(dá)到6.93Gbps。IEEE802.1lac和IEEE802.1ln傳統(tǒng)接收機(jī)系統(tǒng)包括放大器、下變頻、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、基帶處理、MAC接收模塊等，其結(jié)構(gòu)如圖1所
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[0003]由圖1看出，接收機(jī)的處理分為1、Q兩路同時(shí)進(jìn)行。在芯片設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的功耗會(huì)影響產(chǎn)品的壽命和可靠性。對(duì)使用電池的手持設(shè)備來說，低功耗的系統(tǒng)會(huì)延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，所以低功耗設(shè)計(jì)尤為重要。就圖1而言，如果在特定時(shí)間段使1、Q兩路只工作一路，把另一路的處理模塊關(guān)閉，則 可降低系統(tǒng)功耗。
[0004]802.1lac 系統(tǒng)支持 20MHz、40MHz、80MHz、160MHz 和 80+80MHz 帶寬模式，802.1ln系統(tǒng)支持20MHz和40MHz帶寬模式，802.1la和802.1lg系統(tǒng)支持20MHz帶寬模式。為保證兼容性，寬帶寬模式接收機(jī)要能接收窄帶寬的數(shù)據(jù)包。當(dāng)傳輸信號(hào)小于或等于信道帶寬的一半時(shí)，接收機(jī)只需要接收在主信道上傳輸信號(hào)。802.1ln和802.1lac的40MHz接收系統(tǒng)有3種接收信號(hào)的方式:40MHz帶寬信號(hào)有I種接收方式；20MHz帶寬信號(hào)有2種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和I個(gè)次信道，其主信道可有2種選擇。802.1lac的80MHz接收系統(tǒng)有7種接收信號(hào)的方式:80MHz帶寬信號(hào)有I種接收方式；40MHz帶寬信號(hào)有2種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和I個(gè)次信道，其主信道可有2種選擇；20MHz帶寬信號(hào)有4種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和3個(gè)次信道,其主信道可有4種選擇。802.1lac的160MHz接收系統(tǒng)有15種接收信號(hào)的方式:160MHz帶寬信號(hào)有I種接收方式；80MHz帶寬信號(hào)有2種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和I個(gè)次信道，其主信道可有2種選擇；40MHz帶寬信號(hào)有4種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和3個(gè)次信道，其主信道可有4種選擇；20MHz帶寬信號(hào)有8種接收方式，因信道可分為I個(gè)主信道和7個(gè)次信道，其主信道可有8種選擇。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提出一種支持IEEE802.1lac和IEEE802.1ln標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化接收系統(tǒng)，使本振頻率(?\。)向主信道的相反方向偏移載頻中心，通過只打開一路I\Q接收模塊來監(jiān)聽信道上的信號(hào)傳輸和接收小于或等于信道帶寬一半的傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)接收系統(tǒng)的功耗降低。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括:依次連接的放大器、下變頻器、兩組并聯(lián)的濾波器及其對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和帶有接收信號(hào)帶寬判斷器的基帶處理器，其中:下變頻器與本地振蕩器相連，接收信號(hào)帶寬判斷器的輸出端與任一一組濾波器及其模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。
[0007]所述的下變頻器針對(duì)本振頻率f\。與傳輸信號(hào)載頻中心f。產(chǎn)生Δ f的頻率偏移。
[0008]所述的兩組并聯(lián)是指:I路和Q路。
[0009]所述的接收信號(hào)帶寬判斷器根據(jù)對(duì)接收信號(hào)頻譜能量密度的判斷輸出控制信號(hào)到下變頻后的Q路或I路中任意一路的濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器下電或上電。
[0010]所述的接收信號(hào)帶寬判斷器包括:快速傅里葉轉(zhuǎn)換單元和與之相連的頻譜能量檢測(cè)器，其中:頻譜能量檢測(cè)器與I路或Q路中的任一濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，以控制其下電或上電。
[0011]技術(shù)效果
[0012]本實(shí)用新型設(shè)置接收機(jī)的本振頻率(?\。)在主信道的相反方向與載頻中心的偏移量為Af ;只打開一路(I路或Q路)接收模塊來監(jiān)聽信道上的傳輸信號(hào)，以降低接收機(jī)系統(tǒng)功耗；根據(jù)設(shè)置的本振頻率偏移，可由一路(I路或Q路)接收信號(hào)判斷出監(jiān)聽到的傳輸信號(hào)帶寬以及是否在主信道上傳輸；據(jù)監(jiān)聽信號(hào)的判斷結(jié)果，確定是否保持一路(I路或Q路)接收模塊繼續(xù)保持監(jiān)聽狀態(tài)或?qū)π盘?hào)進(jìn)行接收，以實(shí)現(xiàn)低功耗的接收機(jī)系統(tǒng)。同時(shí)本實(shí)用新型只控制一路濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的上電或下電，此路既可以是I路，也可以是Q路。因此在最優(yōu)情況下本實(shí)用新型比傳統(tǒng)方法能節(jié)省一半的功耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為傳統(tǒng)接收機(jī)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為實(shí)施例中低功耗實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
[0016]圖4為實(shí)施例中傳輸信號(hào)帶寬等于信道帶寬的頻譜示意圖。
[0017]圖5為實(shí)施例中傳輸信號(hào)帶寬等于一半信道帶寬的頻譜示意圖。
[0018]圖6為實(shí)施例中傳輸信號(hào)帶寬小于一半信道帶寬的頻譜示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖2所示，本實(shí)施例包括:依次連接的放大器、下變頻器、兩組并聯(lián)的濾波器及其對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和帶有接收信號(hào)帶寬判斷器的基帶處理器，其中:下變頻器與本地振蕩器相連，接收信號(hào)帶寬判斷器的輸出端與任一一組濾波器及其模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。
[0022]所述的下變頻器針對(duì)本振頻率f\。與傳輸信號(hào)載頻中心f。產(chǎn)生Δ f的頻率偏移。[0023]所述的兩組并聯(lián)是指:1路和Q路。
[0024]所述的接收信號(hào)帶寬判斷器根據(jù)對(duì)接收信號(hào)頻譜能量密度的判斷輸出控制信號(hào)到下變頻后的Q路或I路中任意一路的濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器下電或上電。
[0025]所述的接收信號(hào)帶寬判斷器包括:快速傅里葉轉(zhuǎn)換單元和與之相連的頻譜能量檢測(cè)器，其中:頻譜能量檢測(cè)器與I路或Q路中的任一濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，以控制其下電或上電。
[0026]本實(shí)施例以IEEE802.1ln和IEEE802.1lac接收機(jī)40MHz接收機(jī)模式為例，低功耗實(shí)現(xiàn)流程見圖3。其中Af=5MHz。以主信道在負(fù)頻率段為例(主信道在正頻率段的判斷過程與主信道在負(fù)頻率段相同)，圖3中的帶寬及信道判斷和工作狀態(tài)調(diào)整方法是在基帶處理中對(duì)接收信號(hào)做FFT后得到的功率譜密度進(jìn)行判斷，具體過程如下:
[0027]I)當(dāng)在[0，25]頻域內(nèi)，只有[0，5]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道上傳輸，如圖5 (I)右圖，fBff=20MHz，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0028]2)當(dāng)在[0，25]頻域內(nèi)，只有[15，25]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道上傳輸，如圖5 (2)右圖，fBW=20MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0029]3)當(dāng)[0，25]MHz頻域內(nèi)都有能量，如圖4右圖，fBW=40MHz，需打開另一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0030]實(shí)施例2`[0031]本實(shí)施例以IEEE802.1lac接收機(jī)80MHz接收機(jī)模式為例，低功耗實(shí)現(xiàn)流程見圖3。其中fo^SOMHz，Af=5MHz。以主信道在負(fù)頻率段為例(主信道在正頻率段的判斷過程與主信道在負(fù)頻率段相同)，圖3中的帶寬及信道判斷和工作狀態(tài)調(diào)整方法是在基帶處理中對(duì)接收信號(hào)做FFT后得到的功率譜密度進(jìn)行判斷，具體過程如下:
[0032]I)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，只有[0，25]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道(20MHz主信道2)上傳輸，如圖6⑴右圖，fBW=20MHz，i=2,繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0033]2)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，[O, 5]MHz和[25，45]MHz區(qū)間內(nèi)都沒有能量，則在主信道(20MHz主信道I)上傳輸，如圖6 (2)右圖，fBff=20MHz，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0034]3)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，只有[15，45]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道(20MHz次信道I)上傳輸，如圖6(3)右圖，fBW=20MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0035]4)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，[0，15]MHz和[35,45]MHz區(qū)間內(nèi)都沒有能量，則在次信道(20MHz次信道2)上傳輸，如圖6(4)右圖，fBff=20MHz, i=2，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0036]5)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，只有[0，5]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道上傳輸，如圖5 (I)右圖，fBW=40MHz，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0037]6)當(dāng)在[0，45]MHz頻域內(nèi)，只有[35，45]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道上傳輸，如圖5(2)右圖，fBW=40MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。[0038]7)當(dāng)[0，45]MHz區(qū)間內(nèi)都有能量，如圖4右圖，fBW=80MHz，需打開另一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0039]實(shí)施例3
[0040]本實(shí)施例以IEEE802.1lac接收機(jī)160MHz接收機(jī)模式為例，低功耗實(shí)現(xiàn)流程見圖3。其中fo^ieOMHz，Af=5MHz。以主信道在負(fù)頻率段為例(主信道在正頻率段的判斷過程與主信道在負(fù)頻率段相同)，圖3中的帶寬及信道和工作狀態(tài)調(diào)整方法是在基帶處理中對(duì)接收信號(hào)做FFT后得到的功率譜密度進(jìn)行判斷，具體過程如下:
[0041]I)當(dāng)在[O，85]MHz 頻域內(nèi)，[O，(20* (1-1)+5)]MHz 和[(20*i+5)，85]MHz 區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道(20MHz主信道i)上傳輸，如圖6(1)右圖，fBff=20MHz, i取值為4、3、2、I，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0042]2)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，只有[15，85]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道(20MHz次信道I)上傳輸，如圖6(3)右圖，fBW=20MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0043]3)當(dāng)在[0，85]MHz 頻域內(nèi)，[O, (20* (i_l) _5) ]MHz 和[(20*i_5)，85) ]MHz 區(qū)間內(nèi)都沒有能量，則在次信道(20MHz次信道i)上傳輸，如圖6(4)右圖，fBff=20MHz, i取值為2、
3、4，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0044]4)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，只有[0，45]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道(40MHz主信道2)上傳輸，如圖6 (I) 右圖，fBW=40MHz，i=2,繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0045]5)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，[0，5]MHz和[45，85]MHz區(qū)間內(nèi)都沒有能量，則在主信道(40MHz主信道I)上傳輸，如圖6 (2)右圖，fBff=40MHz，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0046]6)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，只有[35，85]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道(40MHz次信道I)上傳輸，如圖6(3)右圖，fBW=40MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0047]7)當(dāng)在[0,85]MHz頻域內(nèi)，[O, 35]MHz和[75,85]MHz區(qū)間內(nèi)都沒有能量，則在次信道(40MHz次信道2)上傳輸，如圖6(4)右圖，fBff=40MHz, i=2，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0048]8)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，只有[0，5]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在主信道上傳輸，如圖5 (I)右圖，fBW=80MHz，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
[0049]9)當(dāng)在[0，85]MHz頻域內(nèi)，只有[75，85]MHz區(qū)間內(nèi)沒有能量，則在次信道上傳輸，如圖5(2)右圖，fBW=80MHz，不必接收數(shù)據(jù)包，繼續(xù)保持一路(I路或Q路)接收模塊監(jiān)聽信道。
[0050]10)當(dāng)[0,85]MHz區(qū)間內(nèi)都有能量，則為160MHz帶寬信號(hào)，如圖4右圖，fBW=160MHz，需打開另一路(I路或Q路)接收模塊接收數(shù)據(jù)包。
【權(quán)利要求】
1.一種支持IEEE802.1lac和IEEE802.1ln標(biāo)準(zhǔn)的低功耗優(yōu)化接收系統(tǒng)，其特征在于，包括:依次連接的放大器、下變頻器、兩組并聯(lián)的濾波器及其對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和帶有接收信號(hào)帶寬判斷器的基帶處理器，其中:下變頻器與本地振蕩器相連，接收信號(hào)帶寬判斷器的輸出端與任一一組濾波器及其模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的兩組并聯(lián)是指:1路和Q路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的接收信號(hào)帶寬判斷器根據(jù)對(duì)接收信號(hào)頻譜能量密度的判斷輸出控制信號(hào)到下變頻后的Q路或I路中任意一路的濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，控制濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器下電或上電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的接收信號(hào)帶寬判斷器包括:快速傅里葉轉(zhuǎn)換單元和與之相連的頻譜能量檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的頻譜能量檢測(cè)器與I路或Q路中的任一濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，以控制其下電或上電。
【文檔編號(hào)】H04B1/16GK203445865SQ201320548337
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】程方芳, 林豪, 符運(yùn)生 申請(qǐng)人:樂鑫信息科技（上海）有限公司