CN102238762B - 多模切换的无线收发装置及其多模切换方法 - Google Patents

Abstract

一种多模切换的无线收发装置及其多模切换方法，其具有可在多个频带弹性地进行切换的无线收发接口。该无线收发装置包含：第一射频收发电路，可执行第一频带的射频信号的收发；第二射频收发电路，可执行第一频带或第二频带的射频信号的收发；第一与第二频率合成器，分别可产生第一频带的第一载波与第二频带的第二载波；切换电路，可将第一载波输出至第一射频收发电路，并依据控制信号，决定输出第一载波与第二载波两者之一至第二射频收发电路。

Description

多模切换的无线收发装置及其多模切换方法

技术领域

本发明有关于无线装置，尤指一种多模切换的无线装置及其多模切换方法。

背景技术

无线网络已广泛地应用于各种网络服务及设备上，但由于成本考虑以及因特网(Internet)的庞大应用需求，目前市面上大部分的无线网络基地站只支持2.4GHz频带，主要用来进行数据传输，如浏览因特网、收发电子邮件、实时通讯等应用。然而，由于以无线网络传输影音数据的服务快速成长，使得原本的2.4GHz频带不敷使用，也因为影音数据需要与原本的数据服务抢用2.4GHz频带的频宽，导致影音服务的质量不佳。为了解决这个问题，无线网络用户便须使用一个2.4GHz收发电路与一个5GHz收发电路以在2.4GHz与5GHz频带分别取得数据服务与影音服务，以提升整体网络服务的质量。

不过，由于用户并非总是同时需要2.4GHz频带的数据服务和5GHz频带的影音服务，所以当只需要数据服务时，网络设备中5GHz的相关电路便会闲置；反之，只需要影音服务时，则是2.4GHz的相关电路处于闲置。如此，闲置的电路形同资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明之一目的，在于提供一种多模切换的无线收发装置及其多模切换方法，其具有可在多个频带弹性地进行切换的无线收发接口，以避免先前技术会造成电路闲置的问题。

本发明之另一目的，在于提供一种多模切换的无线收发装置及其多模切换方法，其可视无线用户在各个频带的频宽需求，将无线收发接口在各频带间弹性地进行切换，以提升整体无线服务的质量。

在本发明之一实施例中，披露了一种多模切换的无线收发装置，包含：第一射频收发电路，用以执行第一频带的射频信号的收发；第二射频收发电路，用以执行第一频带或第二频带的射频信号的收发；第一频率合成器，用以产生第一频带的第一载波；第二频率合成器，用以产生第二频带的第二载波；切换电路，耦接至第一频率合成器与第二频率合成器，用以将第一载波输出至第一射频收发电路，并依据控制信号，决定输出第一载波与第二载波两者之一至第二射频收发电路；以及射频控制器，用以产生控制信号。

在本发明的另一实施例中，披露了一种用于无线收发装置的多模切换方法，该无线收发装置包含第一无线收发接口与第二无线收发接口。该多模切换方法包含：启动第一无线收发接口，其中第一无线收发接口操作于第一频带；启动第二无线收发接口，其中第二无线收发接口可操作于第一频带或是第二频带；以及依据无线收发装置在第一频带与第二频带各自的频宽需求，将第二无线收发接口切换于第一频带与第二频带间。

在本发明的另一实施例中，披露了一种多模切换的无线收发装置，包含：N个射频收发电路，每一射频收发电路可执行M个频带的任一频带的射频信号的收发，其中N与M皆大于一；M个频率合成器，分别用以产生各该M个频带的对应载波；切换电路，耦接至该M个频率合成器，用以依据控制信号，分别决定输出该M个对应载波其中之一至各该N个射频收发电路；以及射频控制器，用以产生控制信号。

附图说明

图1是本发明的多模切换的无线收发装置的一实施例的方块图。

图2是显示无线收发装置10应用于无线局域网络的硬件架构的一实施例。

图3是显示图1的无线收发装置的四种操作模式。

图4是本发明的用于无线收发装置的多模切换方法的一实施例的流程图。

图式的图号说明

10：无线传收装置          11、12：射频收发电路

111、121：天线            13、14：频率合成器

15：切换电路              151、152：多工器

16：射频控制器            161、162、163：控制信号

20：无线模                21：主机控制接口

22：MAC层电路             221、222：MAC电路

23：物理层电路        231：基频电路

41～43：本发明的用于无线收发装置的多模切换方法的一实施例流程

具体实施方式

本发明的众多实施例是多模式无线收发装置，用以在多个频带间弹性地进行切换，为方便说明，本发明的众多实施例中的该多个频带是以2.4GHz与5GHz为例，但不受本发明的限制。换言之，若有其它频带可供应用，本发明亦可应用于其它频带。

图1是本发明的多模切换的无线收发装置的一实施例的方块图，其中，无线收发装置10包含射频收发电路11与12、频率合成器13与14、切换电路15及射频控制器16。射频收发电路11与12可从基频电路接收基频信号，将其转换为第一频带或第二频带的射频信号，分别经由天线111与121传送出去；射频收发电路11与12亦可分别经由天线111与121接收第一频带或第二频带的射频信号，将其转换为基频信号，送至基频电路进行后续的信号处理。频率合成器13与14可分别产生第一频带的第一载波与第二频带的第二载波，送至切换电路15。该频率合成器可以由压控振荡器(VoltageControlled Oscillator，VCO)来实现。切换电路15包含多工器(多任务器)151与152，多工器151可依据射频控制器16产生的控制信号161，决定输出第一载波与第二载波两者之一至射频收发电路11，以产生对应频带的射频信号；多工器152可依据控制信号161，决定输出第一载波与第二载波两者之一至射频收发电路12，以产生对应频带的射频信号。因此，藉由控制信号161，可控制射频收发电路11与12各自于第一频带与第二频带间进行切换。

射频控制器16可依据无线收发装置10在第一频带与第二频带上的各自频宽需求，来产生控制信号161，使射频收发电路11与12可动态地在频带间切换，以及时响应变动的频宽需求。例如，当第一频带与第二频带皆有频宽需求时，可将射频收发电路11与12分别切换至第一频带与第二频带，但当第一频带(或第二频带)的频宽需求突然大增时，则可将射频收发电路11与12暂时皆切换至第一频带(或第二频带)，以处理此突增的需求；或者，当第一频带(或第二频带)不再有频宽需求时，可将射频收发电路11与12皆切换至第二频带(或第一频带)，以提升此频带的信号收发速度与质量。因此，射频控制器16可藉由控制信号161来弹性调度频宽，以响应各频带变动的频宽需求。此外，当第一频带与第二频带各具有多个频道(每一频道的载波频率各不相同)时，射频控制器16还可产生控制信号162与163，其中控制信号162被送至频率合成器13，以控制其产生第一频带的任一频道的载波，而控制信号163被送至频率合成器14，以控制其产生第二频带的任一频道的载波。因此，射频控制器16可结合控制信号161、162及163，以分别控制射频收发电路11与12要切换至哪一频带的哪一频道。

在一较佳实施例中，无线收发装置10应用于无线局域网络(WLAN)中。图2是显示无线收发装置10应用于无线局域网络的硬件架构的一实施例，其中，无线收发装置10内含于无线模块20中，而无线模块20经由主机控制接口(host controller interface)21与一主机相连。例如，无线模块20可为支持IEEE 802.11规格的无线网络芯片或无线网络卡，主机可以是个人计算机或笔记型计算机，而主机控制接口可以是通用序列总线(USB)接口或高速***组件互连(PCI或PCI-E)接口。如图2所示，无线模块20还包含媒体存取控制(MAC)层电路22与物理层(physical layer，PHY)电路23。物理层电路23除了包含无线收发装置10，还包含基频电路231，用以处理基频信号。MAC层电路22包含MAC电路221与222，分别用以执行第一频带与第二频带的存取控制，例如，MAC电路221与222可发出存取控制信号，经由基频电路231送至射频控制器16，以控制其产生所需的控制信号161～163。

在目前的无线局域网络中，常用的频带为2.4GHz频带与5GHz频带，若假设第一频带为5GHz频带，第二频带为2.4GHz频带，则在此较佳实施例中，当射频收发电路11与12分别在第一频带与第二频带间进行切换时，共可形成四种操作模式I～IV，如图3所示，其中模式I是射频收发电路11与12皆操作于5GHz频带，由于IEEE 802.11n规格有支持多重输入输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)的功能，因此当无线收发装置10切换至模式I时，就5GHz频带而言，无线收发装置10处于二发射二接收(2T2R)状态，但就2.4GHz频带而言，则是进入待命(standby)状态；模式II是射频收发电路11与12分别操作于5GHz与2.4GHz频带，因此当无线收发装置10切换至模式II时，就5GHz与2.4GHz频带而言，无线收发装置10皆处于一发射一接收(1T1R)状态。同理，模式III是射频收发电路11与12分别操作于2.4GHz与5GHz频带，因此当无线收发装置10切换至模式III时，在5GHz与2.4GHz频带皆处于1T1R状态；模式IV是射频收发电路11与12皆操作于2.4GHz频带，因此当无线收发装置10切换至模式IV时，在2.4GHz频带处于2T2R状态，在5GHz频带则是进入待命状态。由此可知，若无线收发装置10在5GHz频带中在各工作状态(即2T2R状态、1T1R状态及待命状态)间进行切换，则同时在2.4GHz频带中须对应地切换工作状态，反之亦然。例如，若无线收发装置10在5GHz频带中从2T2R状态切换至1T1R状态，则同时在2.4GHz频带中，须从待命状态切换至1T1R状态；若在2.4GHz频带中从待命状态切换至2T2R状态，则同时在5GHz频带中，须从2T2R状态切换至待命状态；其余情形可依此类推。

在此较佳实施例中，无线收发装置10可依据其在第一频带与第二频带上的各自频宽需求，在前述四种操作模式间切换。至于第一频带与第二频带的各自频宽需求，则视使用者所要求的无线服务而定。由于使用者在要求无线服务时，往往是藉由执行相关应用软件来达成，因此无线收发装置10可依据使用者所选取执行的应用软件，来判断第一频带与第二频带的各自频宽需求。在前述无线局域网络的实例中，数据服务多使用2.4GHz频带，而影音服务则使用5GHz频带。数据服务主要包含因特网服务，如网页浏览、电子邮件收发、实时通讯等等，无线收发装置10可作为客户端装置，连上已与因特网联机的接入点(access point)，来取得因特网服务。在影音服务方面，则是将无线收发装置10视为软件接入点(softwareAP)，以无线传输方式提供影音数据给其它计算机或消费性电子产品(consumer electronics，如电视或投影机等)来播放。因此，依据数据服务与影音服务的使用情形，可弹性地动态切换无线收发装置10的操作模式，例如，当使用者要求用2.4GHz联机(也称为“连线”)到因特网以取得数据服务，但没有5GHz的影音服务需求时，可将无线收发装置10切换至操作模式IV(请参阅图3)，在2T2R状态下上网，以加强数据服务的质量；之后，当使用者也想使用影音服务时，则可将无线收发装置10切换至操作模式II或操作模式III，使数据服务与影音服务各在1T1R状态进行。再例如，若影音数据量很大或是要提高影音服务质量，可将无线收发装置10切换至操作模式I，以2T2R状态来传输影音数据，此时若同时有上网需求，则由于上网所收发的数据资料常是间歇性的(如浏览网页时，在网页下载完成后，直至使用者点选下一个网页前，通常不需再接收数据资料)，所以无线收发装置10仅需在有数据资料要接收时，或是在没有数据资料但有联机资料(如接入点的信标(beacon)，用以维持联机状态)要接收时，切换至操作模式II或III，并在数据资料或联机资料接收完毕后切回操作模式I，即可同时确保影音服务的质量，又维持数据服务的联机状态。

另外，无线收发装置10还可依据频带特性及无线服务本身的服务质量(QoS)要求，来调整对第一频带与第二频带的频宽需求。举例而言，2.4GHz频带的干扰源较多，因此对于需要稳定性或实时性(real-time)的无线服务，即使所需的数据吞吐率(throughput)不高，均将其归入5GHz的频宽需求。

较佳地，第一频带与第二频带各自的频宽需求具有对应的优先级，而无线收发装置10可比较不同频宽需求的优先级，来切换操作模式，例如，射频控制器16可依据优先级的高低，产生控制信号161，来达到切换操作模式的效果，以使优先级高的频宽需求优先被处理。此优先级可依据各频带所提供的无线服务来设定，例如，5GHz频带与2.4GHz频带分别提供影音服务与数据服务，所以将5GHz频带的频宽需求的优先级设定为高于2.4GHz频带的频宽需求。另外，此优先级亦可依据频宽需求产生的时间点先后来设定，例如，若2.4GHz频带的频宽需求先于5GHz频带产生，则将此2.4GHz频带的频宽需求的优先级设定为高于5GHz频带的频宽需求。

较佳地，无线收发装置10可执行第一频带与第二频带的流量控制(flow control)。举例而言，无线收发装置10(或无线模块20)可预先设定2.4GHz频带与5GHz频带对于无线资源(即射频收发电路11与12)的使用时间比或是数据吞吐率比，比如设为1∶1，即代表2.4GHz频带与5GHz频带对于无线资源可各自使用相同的时间长度，或是产生同样的数据吞吐率。如此，无线收发装置10便能控制其在第一频带与第二频带的数据流量。

图1的实施例可推广至具有三个或更多射频收发电路及频带的情形，例如，无线收发装置可包含N个射频收发电路、M个频率合成器、一切换电路以及一射频控制器，N与M皆大于一(N＝M＝2即为无线收发装置10)。每一射频收发电路可执行M个频带的任一频带的射频信号的收发，该M个频率合成器则分别用以产生该M个频带的对应载波，而该切换电路可依据该射频控制器所产生的控制信号，选取对应的频率合成器进行输出，以为各射频收发电路提供各自所需的载波。因此，此无线收发装置可具有M×N种操作模式，并可藉由控制信号来切换操作模式。

图4是本发明的用于无线收发装置的多模切换方法的一实施例的流程图。在此实施例中，无线收发装置包含第一无线收发接口与第二无线收发接口，可各自操作于第一频带或是第二频带。当此实施例应用于图1的无线收发装置10时，第一无线收发接口由射频收发电路11及天线111所提供，而第二无线收发接口由射频收发电路12及天线121所提供。步骤41中，启动第一无线收发接口，使其操作于第一频带或第二频带；步骤42中，启动第二无线收发接口，使其操作于第一频带或第二频带。因此，依据第一与第二无线收发接口所在的频带(第一或第二频带)，无线收发装置可组合出如第3图所示的四种操作模式，其中第一与第二频带分别为5GHz与2.4GHz频带。步骤43中，依据无线收发装置在第一频带与第二频带各自的频宽需求，将第一无线收发接口与第二无线收发接口分别切换于第一与第二频带之间。

较佳地，若无线收发装置有支持多重输入输出(MIMO)功能，则当无线收发装置与操作于第一频带(例如是5GHz)的第一无线装置(或第一无线网络)建立第一联机时，可在联机建立过程中，告知对方自己为具有2T2R的传输能力，如此第一联机即可在2T2R、1T1R及待命等三种工作状态间切换，此时，1T1R与待命状态可视为两种不同程度的省电状态。同样地，当无线收发装置与操作于第二频带(例如是2.4GHz)的第二无线装置(或第二无线网络)建立第二联机时，亦可在联机建立过程中，告知对方自己为具有2T2R的传输能力，则第二联机亦可在2T2R、1T1R及待命等三种工作状态间切换。当然，第一与第二联机的工作状态的切换需互相配合，同时进行，例如，当第一联机从2T2R状态切换至1T1R状态时，第二联机需同时从待命状态切换至1T1R状态，此时就第一联机而言，第一无线装置会认为无线收发装置将其中一个无线收发接口关闭以省电，但实际上，无线收发装置是将此无线收发接口挪用至第二联机；其它第一与第二联机的工作状态的切换情形，可依此类推。因此，藉由使用可弹性切换工作频带的无线收发接口，无线收发装置仅利用两个无线收发接口，就能分别建立两个具有2T2R的最高传输能力的联机。

换言之，在本发明的实施例中，无线收发装置是包括N个射频收发电路，可在第一频带建立一N发射N接收的联机以及在第二频带建立一N发射N接收的联机。以图2为例，无线收发装置10包括2个射频收发电路，可在第一频带建立一2T2R的联机以及在第二频带建立一2T2R的联机。当然，在另一实施例中，无线收发装置仅包括1个射频收发电路，在第一频带建立一1T1R的联机以及在第二频带建立一1T1R的联机，该无线收发装置在各频带间弹性地进行切换，以提升整体无线服务的质量。

较佳地，步骤43依据第一频带与第二频带各别的频宽需求所对应的优先级高低，将第一与第二无线收发接口分别切换于第一与第二频带间。例如，可将第一频带的频宽需求的优先级设定为高于第二频带的频宽需求；再例如，在第一频带与第二频带各自的频宽需求中，可将先产生的频宽需求的优先级设定为高于后产生的频宽需求。

以上所述是利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡是本领域的普通技术人员皆能理解，适当而进行些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种无线收发装置，包含：

一第一射频收发电路，用以执行一第一频带的射频信号的收发；

一第二射频收发电路，用以执行所述第一频带或一第二频带的射频信号的收发；

一第一频率合成器，用以产生所述第一频带的一第一载波；

一第二频率合成器，用以产生所述第二频带的一第二载波；

一切换电路，耦接至所述第一频率合成器与所述第二频率合成器，用以将所述第一载波输出至所述第一射频收发电路，并依据一控制信号，决定输出所述第一载波与所述第二载波两者之一至所述第二射频收发电路，使得所述第一射频收发电路产生所述第一频带的射频信号，所述第二射频收发电路产生所述第一频带的射频信号或所述第二频带的射频信号；以及

一射频控制器，用以产生所述控制信号，

其中，所述第一射频收发电路还能执行所述第二频带的射频信号的收发；所述切换电路还依据所述控制信号，决定输出所述第一载波与所述第二载波两者之一至所述第一射频收发电路。

2.根据权利要求1所述的无线收发装置，其中，所述射频控制器依据所述第一频带与所述第二频带各自的频宽需求，产生所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的无线收发装置，其中，所述射频控制器依据所述第一频带与所述第二频带各自的所述频宽需求所对应的优先级高低，产生所述控制信号。

4.根据权利要求3所述的无线收发装置，其中，所述第一频带的所述频宽需求的优先级高于所述第二频带的所述频宽需求。

5.根据权利要求3所述的无线收发装置，其中，在所述第一频带与所述第二频带各自的所述频宽需求中，先产生的频宽需求的优先级高于后产生的频宽需求。

6.一种用于一无线收发装置的多模切换方法，所述无线收发装置包含一第一无线收发接口与一第二无线收发接口，所述多模切换方法包含：

启动所述第一无线收发接口，其中所述第一无线收发接口操作于一第一频带；

启动所述第二无线收发接口，其中所述第二无线收发接口可操作于所述第一频带或一第二频带；

产生所述第一频带的一第一载波；

产生所述第二频带的一第二载波；

依据所述无线收发装置在所述第一频带与所述第二频带各自的频宽需求，将所述第二无线收发接口切换于所述第一频带与所述第二频带间；其中，所述第一无线收发接口基于所述第一载波产生第一频带的射频信号，所述第二无线收发接口基于所述第一载波或所述第二载波分别产生第一频带的射频信号或第二频带的射频信号，

其中，所述第一无线收发接口还能操作于所述第二频带，所述多模切换方法进一步包含：

依据所述无线收发装置在所述第一频带与所述第二频带各自的所述频宽需求，将所述第一无线收发接口切换于所述第一频带与所述第二频带间。

7.根据权利要求6所述的多模切换方法，其中，当所述无线收发装置支持多重输入输出时，所述切换方法进一步包含：

分别在所述第一频带与所述第二频带中，将所述无线收发装置在二发射二接收状态、一发射一接收状态及待命状态之间进行切换，其中，在所述第一频带中的状态切换对应于在所述第二频带中的状态切换。

8.根据权利要求6所述的多模切换方法，其中，依据所述第一频带与所述第二频带各自的所述频宽需求所对应的优先级高低，将所述第一无线收发接口与所述第二无线收发接口分别切换于所述第一频带与所述第二频带间。

9.根据权利要求8所述的多模切换方法，其中，所述第一频带的所述频宽需求的优先级高于所述第二频带的所述频宽需求。

10.根据权利要求8所述的多模切换方法，其中，在所述第一频带与所述第二频带各自的所述频宽需求中，先产生的频宽需求的优先级高于后产生的频宽需求。

11.一种无线收发装置，包含：

N个射频收发电路，每一射频收发电路可执行M个频带的任一频带的射频信号的收发，其中N为正整数且N与M均大于一；

M个频率合成器，分别用以产生各所述M个频带中的一个对应载波；

一切换电路，耦接至所述M个频率合成器，用以依据一控制信号，分别决定输出M个所述对应载波其中之一至所述N个射频收发电路，使得所述N个射频收发电路产生所述M个频带其中之一的射频信号；以及

一射频控制器，用以产生所述控制信号。

12.根据权利要求11所述的无线收发装置，还包括：

一媒体存取控制电路，用于控制所述射频控制器以执行对所述M个频带的存取控制。

13.一种无线收发装置，包含：

N个射频收发电路，每一射频收发电路可执行M个频带的任一频带的射频信号的收发，其中N为正整数且N与M均大于一；

其中，所述无线收发装置于所述M个频带中分别建立一N发射N接收的联机；

M个频率合成器，分别用以产生各所述M个频带中的一个对应载波；

一切换电路，耦接至所述M个频率合成器，用以依据一控制信号，分别决定输出M个对应载波其中之一至所述N个射频收发电路，使得所述N个射频收发电路产生所述M个频带其中之一的射频信号。