TW201234792A - Concurrent access dual-band terminal operating in two adjacent bands - Google Patents

Description

201234792 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於在居家環境内，寬帶傳輸視訊、聲訊或資 料訊號用之終端機。尤指應用在按照標準IEEE 802 u作業之 終端機架構，同時採用若干頻道。 【先前技術】 按照標準IEEE 802.11a/b/g或lln，WiFi科技是目前在居 家環境内，最廣用於寬帶無線傳輸之技術。標準IEEE 802.11η是就IEEE 802.11a/b/g稍加改進。明顯的是授權使用 ΜΙΜΟ (多輸入多輸出）科技，這是一種多天線技術，得以 改進傳輸位元率，及其在被干擾宰制的環境，諸如居家環境 内的經久耐用。 標準IEEE 802.11η是在2.4至2.5和4.9至5.9 GHz帶作 業。此二帶在下文中稱為2.4 GHz帶和5 GHz帶。終端機的 存在可同時在此二帶作業。專利申請案ER 2911739記載此等 終端機。能夠同時收發2.4 GHz帶内的訊號和4.9至5.9 GHz 帶内之訊號。5 GHz帶用來傳輸視訊，而2.4 GHz帶用來傳 輸資料。 雖然基站的存在，實施把帶分裂成副帶，各在3G或4G 行動電話製造技術範圍内，指派給使用者，如專利申請案US 2010/0166098所述，目前並無ΜΙΜΟ終端機同時使用在5 GHz帶内之二頻道，由於頻道的頻率接近之故。尤其是目前 沒有ΜΙΜΟ終端機可在WiFi界域内發生功能，即能夠同時 收發很接近的頻道内所含之訊號。 【發明内容】 本發明之一目的，在於擬議一種ΜΙΜΟ終端機’以克服 前述缺點。 為此目的，本發明擬議一種無線通訊終端機，能夠在預 定頻帶内同時收發視訊、聲訊或資料訊號，包括： ΜΙΜΟ裝置，能夠從基帶内η個訊號，發生在該預定 201234792 頻帶内之N個ΜΙΜΟ訊號，或從該預定頻帶内之N個 ΜΙΜΟ訊號，發生基帶内之η個訊號，其中N>ng2 ; Μ個天線，以收發n個ΜΙΜΟ訊號，其中M2N/2 ; 和 交換裝置，把ΜΙΜΟ裝置連接到Μ個天線； 其特徵為，ΜΙΜΟ裝置包括第一 ΜΙΜΟ電路，能夠從 基帶訊號，發生在該預定頻帶的第一副帶内之Ν1個ΜΙΜΟ 訊號，或從該第一副帶内之Ν1個ΜΙΜΟ訊號，發生基帶訊 號；和第二ΜΙΜΟ電路，能夠從基帶訊號，發生在該預定頻 帶的第二副帶内之Ν2個ΜΙΜΟ訊號，或從該第一副帶内之 Ν2個ΜΙΜΟ訊號，發生基帶訊號，其中Ν1+Ν2=Ν，該第一 和第二副帶不疊合； 又其中交換裝置包括第一和第二頻道，適於把該第一 和第二ΜΙΜΟ頻道連接至天線，使各該Μ個天線能夠收發 第一 ΜΙΜΟ電路的Ν1個ΜΙΜΟ訊號之一，並同時收發第二 ΜΙΜΟ電路的Ν2個ΜΙΜΟ訊號之一；又包括濾波裝置，與 各天線關聯’並分別連接到第一和第二頻道，以便將第一副 帶之ΜΙΜ◦訊號與第二副帶之ΜΙΜΟ訊號隔離，二者均由 該天線收發。 因此’按照本發明，終端機之各天線連接到在預定頻帶 的不同副帶内作業之二ΜΙΜΟ電路，而濾波裝置與各天線關 聯，把經由天線收發的第一副帶之ΜΙΜΟ訊號，與第二副帶 之ΜΙΜΟ訊號隔離。 按照特定具體例，預定頻帶相當於5 GHz Wil?i頻帶。第 一副帶為頻帶〔4.9 GHz，5.35 GHz〕，而第二副帶為頻帶 (5.47 GHz, 5.875 GHz ]〇 在一變化例中’預定頻帶是數位被除數之頻帶〔79〇 MHz-862 MHz〕，見於 UHF 頻帶〔470 MHz-790 MHz〕内。 按照本發明變化例，天線係單一存取天線，而據波号是 201234792 按照特定具體例，交換裝置是由二交換電路構成，其一 ”第一副帶之ΜΙΜΟ訊號，另一用於第二副帶之ΜΙΜΟ °亿號父換裝置因而包括第一和第二交換電路，分別把第一 和第f ΜΙΜΟ電路連接到與各天線關聯之濾波裝置。 交換裝置宜又包括前端模組，安裝在該第一和第二交換 電路之間；以及與各天線關聯之濾波裝置，以便把來自天線 的ΜΙΜΟ訊號’和/或來自第一和第二ΜΙΜ〇電路的 ΜΜΟ訊號放大。各前端模組包括例如低雜訊放大器，把旨 ，供第二和第二ΜΙΜ0電路用的ΜΙΜ〇訊號放大，以及功 率放大器，把旨在供天線用的MJMO訊號放大。此等放大器 之任務，特別在於至少部份補償經與天線關聯的濾波裝置， 和/或終端機之交換電流，引進的訊號損失。 乂換電流宜又包括Ν1個帶通濾波器，安裝在第一 ΜΙΜΟ電路和第一交換電路之間，其帶寬各明顯相當於第一 帶通，以便過濾旨在供第一 ΜΙΜΟ電路或來自第一 ΜΙΜΟ 電路之ΜΙΜΟ訊號；和/或Ν2個帶通濾波器，安裝在第二 ΜΙΜΟ電路和第二交換電路之間，其帶“顯相當於 通，以便過濾旨在供第二ΜΙΜΟ電路或來自第二ΜΙΜ〇電 路之ΜΙΜΟ訊號。 最好疋父換裝置又包括安裳在第一和第二MjM〇電路以 及第一和第一交換電路之間的放大機構，以放大來自第—和 第二ΜΙΜΟ電路之ΜΙΜΟ訊號；安裝在第一和第二 電路以及第一和第二交換電路之間的放大機構，以放大來自 第一和第二交換電路之ΜΙΜΟ訊號。此等放大機構之任務， 在於補償至少部份經由帶通濾波器引進的訊號損失。 按照特定具體例，終端機的電線是方向性天線，各涵蓋 特殊角度扇區。以ΜΙΜΟ技術區分之關聯，在干擾繁多的環 境，諸如居家環境内，在涵蓋面和績效上獲得重大增益。& 利地是’ Μ天線共同涵蓋360。角度扇區。 201234792 【實施方式】 兹照附圖詳如下，即可更為明白本發明，以及其他目 的、細節、特徵和優點。 本發明就以5 GHz WiFi頻帶作業的ΜΙΜΟ無線傳輸系 統之終端機範圍加以說明，該終端機能夠同時收發在此頻帶 内之至少二訊號。 5 GHz頻帶包括二副帶：第一副帶從515〇 GHz至5.350 GHz ’稱為低副帶，而第二副帶於歐洲是從5 47〇 GHz至 5.725 GHz，於美國則為5.470 GHz至5.835 GHz，稱為高副 帶。低、高副帶二者接近’只分開12〇 MHz，在終端機的傳 輸和接收頻道内，需要實施有效的射頻濾波機構。須知在5 GHz頻帶内傳輸所授權功率位準，視副帶（究是低或高），和 配備傳輸系統之區域而定。傳輸中授權之功率，對於某些部 份之高副帶和低副帶，在美國比在歐洲高。 第1圖表示本發明終端機方塊圖，能夠同時收發5 GHz 頻帶内之訊號。包括基帶10之數位處理電路；ΜΙΜΟ裝置 20，從經由電路1〇輸送的基帶訊號，發生在5 GHz頻帶内之 ΜΙΜΟ訊號’或從5 GHz頻道内之ΜΙΜΟ訊號，發生基帶； 交換裝置30，把ΜΙΜΟ裝置20連接至Μ個天線40，其中 Μ2Ν，而Ν代表ΜΙΜΟ訊號數。 按照本發明，ΜΙΜΟ裝置20能夠同時處理Ν個ΜΙΜΟ 訊號，包括二獨立ΜΙΜΟ電路，其一 20a能夠從基帶内的η 個訊號’發生高副帶内之Ν1個ΜΙΜΟ訊號，或反過來，而 另一 ΜΙΜΟ電路20b能夠從基帶内的訊號，發生低副帶内之 N2個]VIIMO訊號，或反過來，N係N1和N2之和（N=N1+ N2)，而且N>n^2。此外，各天線40能夠同時收發高副帶 的N1個ΜΙΜΟ訊號之一，和低副帶的N2個ΜΙΜΟ訊號之 〇 參見第1圖，ΜΜΟ電路20a包括Ν1個輸入終端機 RX1至RXN1，以接收ΜΙΜΟ訊號，和N1個輸出終端機 201234792 TX1至TXNl，以發出ΜΙΜΟ訊號。同此’ ΜΙΜΟ電路20b 包括N2個輸入終端機RX1至RXN2，以接收μίμο訊號， 和Ν2個輸出終端機ΤΧ1至ΤΧΝ2 ’以發出ΜΙΜ〇訊號。按 照本發明，交換裝置30設計來把ΜΙΜΟ電路2〇a (高副帶） 之一輸入或輸出終端機，和ΜΙΜΟ電路20b (低副帶）之一 輸入或輸出終端機，選擇性連接到各天線40。 為此目的，交換裝置30包括二交換矩陣，其一 32a旨在 供高副帶之ΜΙΜΟ訊號，而另一 32b旨在供低副帶之μίμο 訊號。交換矩陣32a經由選擇器31a連接至]vqm〇電路20a 之輸入和輸出終端機。選擇器31a因而與各對終端機反沿 TXi，ie[i..Nl]關聯’把終端機RXi或終端機TXi選擇性連接 至交換矩陣32a。同此，選擇器31b與各對終端機RXj TXj，j E[1..N2]關聯，把終端機RXj或終端機TXj選擇性連接至交 換矩陣32b。 交換裝置亦包括濾波裝置34，安裝在交換矩陣32a，32b 和各天線40之間’把經由關聯天線收發的高副帶之mjm〇 號’與低副帶之ΜΙΜΟ訊號隔開。在圖示具體例中’漁波 裝置34係雙重存取之雙訊器。各雙訊器經交換矩陣32a或 32b以及選擇器31a或31b，連接至ΜΙΜΟ電路20a (高副 帶）之輸入或輸出終端機，以及ΜΙΜΟ電路2〇b (低副帶） 之輸入或輸出終端機。 交換裝置30宜包括Μ個前端模組33a，連接在交換矩陣 32a和雙訊器34存取之一間，和Μ個前端模組33b，連接在 父換矩陣32b和另一雙§?1|§存取之間’以放大經由終端機接 收的ΜΙΜΟ訊號和/或發出的ΜΙΜΟ訊號。因此，按照本 發明，各雙訊器34連接至前端模組33a和前端模組33b。 兹參見第2圖’表示第1圖終端機（包括μ個基本方 塊，各與Μ個天線40之一關聯）之基本方塊圖，詳述選擇 器31a，31b以及前端模組33a，33b。此基本方塊圖包括介入處 理關聯天線所收發ΜΙΜΟ訊號之全部電路。 201234792 各基本方塊圖因此包括雙訊器’連接於基本方塊圖之天 線40。雙訊器34利用其存取之一，經選擇器31a、交換矩陣 32a和前端模組33a ’連接至ΜΙΜΟ電路2〇a (高副帶），並 利用另一存取，經選擇器31b、交換矩陣32b和前端模組 33b，連接至ΜΙΜΟ電路20b (低副帶）。 刖知模組33a包括低雜訊放大332a，把天線40所接收 而副帶ΜΙΜΟ訊號放大，以及功率放大器331a，把待發出的 咼副帶ΜΙΜΟ訊號放大。此等放大器經由第一 spdt ( Single

Pole Double Throw)開關330a，連接至交換矩陣32a，並經 由第二SPDT開關333a，連接至雙訊器41之高副帶存取。 同理’前端模組33b包括低雜訊放大器332b，把天線40 所接收低副帶ΜΙΜΟ訊號放大，和功率放大器331b，把待發 出之低副帶ΜΙΜΟ訊號放大。此等放大器經SPDT開關 330b ’連接至交換矩陣32b，並經SPDT開關333b，連接至 雙訊器34之低副帶存取。 放大器331a和331b的任務是至少可部份補償交換矩陣 32a或32b和開關330a或330b引進之訊號損失。放大器 332a和332b的任務是至少可部份補償濾波裝置34和開關 333a或333b引進之訊號損失。 尚、低副帶比較接近（低副帶最後頻道和高副帶最先頻 道之間為120 MHz)，放大器331a和331b則明顯一致。同 理，放大器332a和332b明顯一致。 前端模組置於交換電路和天線的濾波裝置之間，以補償 此等元件引進之損失，致使要利用功率放大器331a和331b 輸送的功率減到最小，而終端機在接收時的靈敏度提高。如 此亦造成終端機組的耗電和散熱減少。 在交換矩陣32a的另一側，選擇器31a包括SpDT開關 312a ’以選擇ΜΙΜΟ電路20a之終端機TXi或終端機RXi， 並連接至交換矩陣32a。選擇器31a宜包括帶通濾波器 313a ’帶寬明顯相當於高副帶。濾波器3i3a安裝在開關312a 201234792 和交換矩陣32a之間。選擇器31a亦包括功率放大器310a， 安裝在ΜΙΜΟ電路20a的終端機TXi和SPDT開關312a之 間，以及低雜訊放大器311a，安裝在ΜΙΜΟ電路2〇a的終端 機RXi和SPDT開關312a之間，至少部份補償經帶通濾波器 313a引進的訊號損失。選擇器3lb之一致電路，設在交換矩 陣32b的另一側，此電路包括SPDT開關312b、帶通濾波器 313b和一放大器310b，311b ’此組安裝如上述選擇器3化。 、尚、低副帶比較接近（低副帶最後頻道和高副帶最先頻 道之間為120 MHz)，終端機跨越二不同頻道（一頻道在低副 帶，另一頻道在高副帶）之同時和單獨功用，造成一方面在 雙訊器34的濾波器水準，另方面在帶通濾波器31允和31北 水準之過濾拘限。 在遽波盗34水準的過遽拘限，是以在雙訊器的高副帶存 取（或，副帶存取）之放大器331a (或331b)和在低副帶存 ，（或高副帶存取）之接收臨限值，所發生有用頻道外之雜 ^界定。在初步概算中，認定放大器331a明顯與放大器 二致，而放大器332a明顯與放大器332b 一致，存取雙 机器高副帶和存取低副帶間所需之隔離，稱為IS〇 DIpL， 須如下： —

ISO_DIPL=NF_PA + Gain_PA - NF_LNA + MARGE 其中： NF—PA為放大器331a和331b之雜訊因數 Gain_PA為放大器331a和331b之增益 NF_LNA為放大器332a和332b之雜訊因數 MARGE為安全性邊緣。 例如考量放大器331a，331b，332a,332b有如下特點：nf =10 dB ’ Gain—PA=30 dB，NF一LNA=5 dB，而邊緣 5 胆「 1在二雙訊器存取34之水準所需隔離為4〇 。 同理，在濾波器313a和313b水準之附加減波拘限，得 以ΜΙΜΟ電路20a (或20b)所發生讀〇訊^有勺用^ 201234792 外之雜訊界定’供傳輸和在ΜΙΜΟ電路20b (或20a)接收 時必要之保護’以免在傳輸中降低終端機效能。所需拒斥主 要是由ΜΙΜΟ電路的有用頻道外之散射決定。在初步概算 中，此項所需拒斥以下式界定： 拒斥=NF_MIMO - NF PA，+ MARGE 其中： — NF—MIMO為ΜΙΜΟ電路20a和20b之表觀雜訊因數 NF_PA’為放大器310a和310b之雜訊因數 MARGE為安全性附加邊緣。 若放大器310a，310b和ΜΙΜΟ電路20a，20b，視為具有如 下特性：NF_MIMO=41 dB，NF一PA，=10 dB，而邊緣為 5 dB ’則二濾波器313a和313b所需拒斥為36 dB。 此終端機可採用方向性天線’各涵蓋特定角度區段。最 好是Μ個天線涵蓋360。之完全角度區段，天線之角度區段可 疊合或不疊合。與各天線關聯之角度區段，再介入以交換裝 置作業之天線選擇過程。 '、 以資料和視訊訊號傳輸情況而言，低副帶宜用於傳輸資 料訊號，而高副帶則用於傳輸視訊訊號。 、 第3圖為本發明包括二ΜΙΜΟ電路2*2之終端機例。在 此圖中與第1和2圖中元件一致之元件，標示同樣參照符 號。第3圖之終端機包括二ΜΙΜΟ電路2*2，其一 2〇a在高 副帶内作業，另一 20b在低副帶内作業，連接至4個天^ 40，是否方向性均可，經由交換裝置，包括二個選擇器 3/a、二個選擇器31b、二個交換矩陣32a和32b、四個前^ 模組33a、四個前端模組33b，和四個雙訊器34。在因此此 實施，中，Nl=4，N2=4 ’ N=N1+N2=8，而 M=4。各天線 4〇 收發咼副帶内之ΜΙΜΟ訊號和低副帶内之μίμο訊號。 雖然本發明已就特殊具體例加以說明，顯然不限於此， 而是包括上述機構之所有技術等效物，及其在本發明範圍内 之組合。 201234792 在圖不具體例中，雙訊器為雙存取，而天 =涵蓋高、低二副帶。此種總成可改用雙存且 存„離良好，並有單麟波器，安餘各存t八 在圖不具體例中，濟波哭313amu as #二家===路==二此 襲之5 GHz糾，得辦施雙帶^M0 帶内至少二頻道。此齡可延伸到諸如不受拘 相當於數位被除數之㈣。 切束之聊帶， 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明終端機之方塊圖； 第2圖為第1圖基本方塊之詳細方塊圖； 第3圖為本發明包括在預定頻帶内二不同副帶内 二ΜΙΜΟ電路2x2之終端機部份方塊圖。 八 【主要元件符號說明】 ΜΙΜΟ電路 3 la,3 lb 選擇器 33a,33b 前端模組 40 天線 311a，311b低雜訊放大器 313a,313b帶通濾波器 331a，331b功率放大器 333a，333b SPDT 開關 10 基帶之數位處理電路20 ΜΙΜΟ ψ Ψ 30 交換裝置 32a，32b 交換矩陣 34 濾波裝置 310a，310b功率放大器 312a，312b SPDT 開關 330a，330b SPDT 開關 332a，332b低雜訊放大器 20a,20b ........ 12

Claims (1)

1. 201234792 七、申請專利範圍： 1. 一種無線通訊終端機，能夠在預定頻帶内同時收發訊 號，包括： ΜΙΜΟ裝置（20)，能夠從基帶内n個訊號，發生在該 預定頻帶内之Ν個ΜΙΜΟ訊號，或從該預定頻帶内之Ν個 ΜΙΜΟ訊號，發生基帶内之η個訊號，其中Ν>η^2 ; Μ個天線（40) ’以收發Ν個ΜΙΜΟ訊號，其中Mg N/2 ； ' ~ 交換裝置（30 )，把ΜΙΜΟ裝置連接到μ個天線； 其特徵為，ΜΙΜΟ裝置包括第一 ΜΙΜ〇電路（2〇a)， 能夠從基帶訊號，發生在該預定頻帶的第一副帶内之N1個 ΜΙΜΟ訊號，或從該第一副帶内之N1個MIM〇訊號，發生基 帶，號；和第二ΜΙΜΟ電路（20b)，能夠從基帶訊號，發生 在該預定頻帶的第二副帶内之N2個ΜΙΜΟ訊號，或從該第一 副帶内之Ν2個ΜΙΜΟ訊號，發生基帶訊號，其中Ν1+Ν2= Ν ’該第一和第二副帶不疊合； 又其中父換裝置（30)包括第一和第二頻道，適於把該 第一和第二ΜΙΜΟ頻道（20a，20b)連接至天線（4〇)，使各該 Μ個天線能夠收發第一 MM〇電路的M個MM〇訊號之 一，並同時收發第二ΜΙΜΟ電路的N2個ΜΙΜΟ訊號之一； 又包括滤波裝置（34)，與各天線關聯，並分別連接到第一和 第二頻道，以便將第一副帶之ΜΜ〇訊號與第二副帶之 ΜΙΜΟ訊號隔離，二者均由該天線收發者。 2. 如申請專概圍第1項之終韻，其中預定頻帶相當於 5 GHz WiFi頻帶者。 3. 如申請專利範圍第2項之終端機，其中第—副帶為頻帶 〔4.9 GHz，5.35 GHz〕’ 而第二副帶為頻帶〔5 47 GHz, 5 875 GHz〕者。 4·如申請專利範圍第i項之終端機其中天線⑽）為單 一存取天線，而與各天線關聯之濾波裝置（34)係雙訊器者。 201234792 包括5第H利翻第1項之終端機，其中交換裝置⑽ ϋ ::第二交換電路（32a，32b)，以便把第-和第i 者。 （2Ga，2Gb)分別連接至與各天線_之·裝置 6.如申請專利範圍第5項之 (33a,33b)， πϊί,ΐΓ聯的過滤裝置之間，以便將來自天線的、⑽腿 1號和/絲自第—和第二⑽廳電路之ΜΜ0訊號放大 f。 ^如申5青專利範圍第5或6項之終端機，其中交換裝置 30)又包括N1個帶通濾波器（313a)，安裝在第一臟犯 電路和第—交換電路之間，其帶寬各明顯相當於第-帶通，以 便過濾^提供給第-M!MC)電路絲自帛—⑽腿電路之 ΜΙΜΟ訊號’和/或N2個帶通濾波器（31孙），安裝在第二 ΜΙΜΟ電路和第二交換電路之間，其帶寬明顯相當於第二帶 通，以過濾旨在提供給第二ΜΙΜΟ電路或來自第二ΜΙΜΟ電 路之ΜΙΜΟ訊號者。 8. 如申請專利範圍第7項之終端機，其中交換裝置（3〇) 又包括放大機構（31〇a，31〇b)，安裝在第一和第二ΜΙΜΟ電路 與第一和第二交換電路之間，以放大來自第一和第二ΜΜΟ 電路之ΜΙΜΟ訊號者。 9. 如申請專利範圍第7或8項之終端機，其中交換裝置 (30)又包括放大機構（311a，3Ub)，安裝在第一和第二 ΜΙΜΟ電路與第一和第二交換電路之間，以放大來自第一和第 二交換電路之ΜΙΜΟ訊號者。 10. 如申請專利範圍第1項之終端機，其中天線（40)係 方向性天線’各涵蓋特定角度區段，Μ個天線一起涵蓋最好 360°角度區段者。 14