DE102023108064A1

DE102023108064A1 - Konfigurierbares empfänger-eingangsmodul mit konfigurierbaren detektionsfähigkeiten

Info

Publication number: DE102023108064A1
Application number: DE102023108064.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Voor; Jeffrey L. Sonntag; Richard Hendricks; Logan Lucas; Hendricus De Ruijter; Luigi Panseri
Original assignee: Silicon Laboratories Inc
Current assignee: Silicon Laboratories Inc
Priority date: 2022-06-28
Filing date: 2023-03-29
Publication date: 2023-12-28
Also published as: US20230421194A1

Abstract

In einer Eigenschaft umfasst eine Vorrichtung einen Empfangspfad, um ein Empfangs-Hochfrequenz (RF) Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad wenigstens einen rauscharmen Verstärker (LNA) und mehrere Signalknoten umfasst. Der Empfangspfad kann dafür konfigurierbar sein, in mehreren Modi zu arbeiten. Die Vorrichtung kann außerdem wenigstens einen Filter umfassen, um das Empfangs-RF-Signal zu filtern, und wenigstens eine Detektorschaltung, um einen oder mehrere Pegel zu detektieren, die an einem oder mehreren der mehreren Signalknoten auftreten. Die Vorrichtung kann eine Reihenfolge für den wenigstens einen LNA und den wenigstens einen Filter konfigurieren, wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren Pegeln, die in der wenigstens einen Detektorschaltung detektiert werden.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung ist eine Continuation-in-Part der US Patentanmeldung Nr. 17/851,534 , eingereicht am 28. Juni 2022, deren Inhalt hiermit durch Verweis eingebunden ist.
HINTERGRUND
Viele kleine funkbasierte Geräte umfassen mehrere integrierte Schaltungen und weitere Komponenten, die typischerweise alle auf einer Leiterplatte eingerichtet sind. In vielen Beispielen sind Transceiver-Schaltungen, die Sende- und Empfangsfunktionen ausführen, mit mehreren Komponenten außerhalb des Chips verbunden, die Filter, Verstärker usw. umfassen. In vielen Fällen sind getrennte Komponenten außerhalb des Chips erforderlich. So kann es beispielsweise einen ersten chip-externen Filter geben, der dafür vorgesehen ist, mit einem Sendepfad verbunden zu sein, und einen getrennten zweiten chip-externen Filter, der dafür vorgesehen ist, mit einem Empfangspfad verbunden zu sein. Auf diese Weise wird Leitungsplattenfläche unerwünscht beansprucht und die Materialstücklistenkosten werden erhöht.
Darüber hinaus gilt, dass für einen optimalen Betrieb in Abhängigkeit von einer Umgebung, in der das funkbasierte Gerät sich befindet, oftmals spezielle Funkgerätlösungen konzipiert werden, um statisch in einer einzigen Umgebung zu arbeiten, wodurch Flexibilität verhindert wird. Andererseits können in Geräten, die sich dynamisch auf eine Umgebung einstellen können, Schwierigkeiten dabei auftreten, eine optimale Konfiguration zu erkennen und zwischen verschiedenen Betriebsmodi zu wechseln.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer Eigenschaft umfasst eine Vorrichtung Folgendes: einen Empfangspfad, um ein Empfangs-Hochfrequenz (RF) Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad wenigstens einen rauscharmen Verstärker (LNA) und mehrere Signalknoten umfasst und wobei der Empfangspfad dafür konfigurierbar ist, in mehreren Modi zu arbeiten; wenigstens einen Filter, um das Empfangs-RF-Signal zu filtern; und wenigstens eine Detektorschaltung, um einen oder mehrere Pegel zu detektieren, die an einem oder mehreren der mehreren Signalknoten auftreten, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, eine Reihenfolge für den wenigstens einen LNA und den wenigstens einen Filter zu konfigurieren, wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren Pegeln, die in der wenigstens einen Detektorschaltung detektiert werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung außerdem Umschalt-Schaltkreise, die mit dem Empfangspfad verbunden sind, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind, den Empfangspfad in einen ausgewählten von den mehreren Modi zu konfigurieren, wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren Pegeln, die in der wenigstens einen Detektorschaltung detektiert werden. Die Umschalt-Schaltkreise sind, wenigstens in einem der mehreren Modi, dafür vorgesehen zu bewirken, dass der Empfangspfad den wenigstens einen LNA umgeht.
In einer Ausführungsform gilt, dass die Umschalt-Schaltkreise: in einem ersten Modus von den mehreren Modi dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des wenigstens einen LNA über einen ersten Signalknoten von den mehreren Signalknoten detektiert; in einem zweiten Modus von den mehreren Modi dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des wenigstens einen Filters über einen zweiten Signalknoten von den mehreren Signalknoten detektiert; wobei in einem dritten Modus von den mehreren Modi die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals am Eingang des wenigstens einen LNA detektiert, wobei im dritten Modus der Eingang des wenigstens einen LNA mit einem Ausgang des wenigstens einen Filters über einen dritten Signalknoten von den mehreren Signalknoten verbunden ist.
In einer Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Detektorschaltung Folgendes: einen ersten RF-Detektor, der mit einem Eingang des wenigstens einen LNA verbunden ist; und einen zweite RF-Detektor, der mit einem Eingang des wenigstens einen Filters verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst eine RF-Eingangsschaltung, die den Empfangspfad umfasst, wobei die RF-Eingangsschaltung dafür vorgesehen ist, mit einem Prozessor verbunden zu sein, der eine Steuerung hat, wobei die Steuerung dafür vorgesehen ist, die Umschalt-Schaltkreise zu steuern. Die Vorrichtung kann außerdem eine erste integrierte Schaltung umfassen, die die RF-Eingangsschaltung umfasst, und eine zweite integrierte Schaltung, die den Prozessor umfasst, wobei der wenigstens eine Filter aus einer separaten Komponente besteht, die mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist.
In einem Beispiel, bei dem die Vorrichtung in einem ersten funkbasierten Gerät eingebaut ist, sind die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet, den Empfangspfad statisch in dem ausgewählten von den mehreren Modi zu halten. Das erste funkbasierte Gerät kann Firmware enthalten, um zu bewirken, dass die Umschalt-Schaltkreise dafür konfiguriert werden, den Empfangspfad statisch in dem ausgewählten von den mehreren Modi zu halten. Die Vorrichtung kann außerdem ein Element zur Impedanzanpassung umfassen, das mit einem Eingang des wenigstens einen Filters verbunden ist.
In einer weiteren Eigenschaft umfasst ein Verfahren Folgendes: Detektieren, in einer Detektorschaltung einer RF-Eingangsschaltung, eines Leistungspegels eines Empfangs-RF-Signals an einem Eingang eines LNA der RF-Eingangsschaltung, wenn die RF-Eingangsschaltung in einem ersten Modus konfiguriert ist, und Senden des detektierten Leistungspegels des Empfangs-RF-Signals an eine Steuerung; und Detektieren, in der Detektorschaltung, eines Leistungspegels eines weiteren Empfangs-RF-Signals an einem Eingang eines RF-Filters, der der RF-Eingangsschaltung zugeordnet ist, wenn die RF-Eingangsschaltung in einem zweiten Modus konfiguriert ist, und Senden des detektierten Leistungspegels des weiteren Empfangs-RF-Signals an die Steuerung.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren außerdem Folgendes: Empfangen eines ersten Steuersignals von der Steuerung und Konfigurieren der RF-Eingangsschaltung, durch Umschalt-Schaltkreise der RF-Eingangsschaltung, in den ersten Modus, der eine erste relative Reihenfolge des LNA und des RF-Filters hat; und Empfangen eines zweiten Steuersignals von der Steuerung und Konfigurieren der RF-Eingangsschaltung, durch Umschalt-Schaltkreise der RF-Eingangsschaltung, in einen dritten Modus, der eine zweite relative Reihenfolge des LNA und des RF-Filters hat, wobei die zweite relative Reihenfolge verschieden ist von der ersten relativen Reihenfolge. Das Verfahren kann außerdem Folgendes umfassen: im ersten Modus, Bewirken, dass, durch die Umschalt-Schaltkreise, das Empfangs-RF-Signal zum LNA geführt wird und anschließend zum RF-Filter; und im dritten Modus, Bewirken, dass, durch die Umschalt-Schaltkreise, das weitere Empfangs-RF-Signal zum RF-Filter geführt wird und anschließend zum LNA. Das Verfahren kann es außerdem im zweiten Modus umfassen zu bewirken, dass, durch die Umschalt-Schaltkreise, das Empfangs-RF-Signal am LNA vorbeigeführt wird.
In einer weiteren Eigenschaft umfasst ein funkbasiertes Gerät Folgendes: eine erste integrierte Schaltung, die ein RF-Eingangsmodul umfasst; einen Filter, der mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist; und eine zweite integrierte Schaltung, die mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist. In einer Ausführungsform umfasst das RF-Eingangsmodul Folgendes: einen Sendepfad, um ein Sende-RF-Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Sendepfad einen Leistungsverstärker umfasst; einen Empfangspfad, um ein Empfangs-RF-Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad einen LNA umfasst; Umschalt-Schaltkreise, die mit dem Sendepfad und dem Empfangspfad verbunden sind; eine Steuerschaltung, die mit den Umschalt-Schaltkreisen verbunden ist, wobei die Steuerschaltung dafür eingerichtet ist, die Umschalt-Schaltkreise so zu steuern, dass sie den Empfangspfad für den Betrieb in einem von mehreren Modi konfigurieren; und eine Detektorschaltung, um einen Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals zu detektieren. Die zweite integrierte Schaltung umfasst eine Steuerung, um eine relative Reihenfolge des Filters in Bezug auf den LNA zu ändern, wenigstens teilweise basierend auf dem Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals.
In einer Ausführungsform umfasst die zweite integrierte Schaltung außerdem einen Komparator, um den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals mit einem Vergleichssignal zu vergleichen und an die Steuerung einen Interrupt zu liefern, wenn der Leistungspegel das Vergleichssignal übersteigt. Die Steuerung kann mit einem Digital-Analog-Wandler (DAC) verbunden sein, wobei die Steuerung dafür vorgesehen ist, den DAC zu Folgendem zu veranlassen: in einem ersten Modus das Bereitstellen an den Komparator des Vergleichssignals mit einem ersten Wert; und in einem zweiten Modus das Bereitstellen an den Komparator des Vergleichssignals mit einem zweiten Wert, wobei der zweite Wer vom ersten Wert verschieden ist. Die Steuerung ist dafür eingerichtet, in Reaktion darauf, dass der Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals den ersten Wert übersteigt, zu bewirken, dass der Empfangspfad vom ersten Modus, der einen ländlichen Modus umfasst, in den zweiten Modus wechselt, der einen urbanen Modus umfasst, wobei: im ländlichen Modus ein Ausgang des LNA mit dem Filter verbunden ist; und im urbanen Modus ein Eingang des LNA mit dem Filter verbunden ist.
In einer Ausführungsform gilt Folgendes: in einem ersten Modus sind die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen zu bewirken, dass die Detektorschaltung den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des LNA detektiert; und in einem zweiten Modus sind die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen zu bewirken, dass die Detektorschaltung den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des Filters detektiert. Die Detektorschaltung kann Folgendes umfassen: einen ersten Spitzenwertdetektor, der mit dem Eingang des LNA verbunden ist; und einen zweiten Spitzenwertdetektor, der mit dem Eingang des Filters verbunden ist.
In noch einer weiteren Eigenschaft umfasst eine Vorrichtung Folgendes: einen Empfangspfad, um ein Empfangs-RF-Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad wenigstens einen LNA umfasst und wobei der Empfangspfad dafür konfigurierbar ist, in mehreren Modi zu arbeiten; wenigstens einen Filter, um das Empfangs-RF-Signal zu filtern; und Umschalt-Schaltkreise, die mit dem Empfangspfad verbunden sind, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet sind, den Empfangspfad dafür zu konfigurieren, eine ausgewählte Reihenfolge des wenigstens einen LNA und des wenigstens einen Filters zu haben, entsprechend einem ausgewählten von den mehreren Modi.
In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung außerdem wenigstens eine Detektorschaltung, um einen Pegel an einem oder mehreren von mehreren Signalknoten des Empfangspfads zu detektieren, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet sind, den Empfangspfad dafür zu konfigurieren, die ausgewählte Reihenfolge zu haben, wenigstens teilweise basierend auf dem Pegel an dem einen oder den mehreren von den mehreren Knoten. In einem weiteren Modus von den mehreren Modi können die Umschalt-Schaltkreise den Empfangspfad dafür konfigurieren, den wenigstens einen LNA zu umgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

1 stellt ein Überblicksblockdiagramm eines Teils eines Geräts dar, das eine Ausführungsform umfasst.
2 stellt ein schematisches Diagramm dar, das weitere Details einer Schalteranordnung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
3 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dar.
Die 4A bis 4C stellen schematische Diagramme dar, die verschiedene konfigurierbare Modi veranschaulichen, in denen ein funkbasiertes Gerät gemäß einer Ausführungsform verwendet werden kann.
Die 5A bis 5C stellen schematische Diagramme dar, die verschiedene konfigurierbare Modi veranschaulichen, in die ein funkbasiertes Gerät gemäß einer Ausführungsform eingestellt werden kann.
Die 6A bis 6B stellen Blockdiagramme eines Ein-Chip-Systems gemäß einer Ausführungsform dar.
7 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dar.
Die 8A bis 8B stellen Zustandsbetriebsdiagramme gemäß einer Ausführungsform dar.
Die 9A bis 9B stellen Flussdiagramme von Verfahren gemäß weiterer Ausführungsformen dar.
10 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dar.
11 stellt ein Blockdiagramm eines typischen IoT-Geräts dar, das eine Ausführungsform umfasst.
12 stellt ein Überblicksdiagramm eines Netzwerks gemäß einer Ausführungsform dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine integrierte Schaltung, die eine Transceiver-Schaltung umfasst, außerdem Umschalter-Schaltkreise enthalten, um es sowohl einem Sendepfad als auch einem Empfangspfad zu ermöglichen, einen einzigen chip-externen Filter zu verwenden. Die Umschalter-Schaltkreise können in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus (beispielsweise Senden oder Empfangen) dynamisch gesteuert werden, um programmierbar und dynamisch passende Empfangs- oder Sendesignale zu einem solchen chip-externen Filter zu leiten. In einer Senderichtung kann dieser einzige chip-externe Filter zwischen einen Sendetreiber und einen Sende-Leistungsverstärker geschaltet sein. Und in einer Empfangsrichtung kann dieser einzige chip-externe Filter zwischen einen Empfangsanschluss und einen chip-internen Verstärker geschaltet sein. Solche Umschalter-Schaltkreise können mit minimalen Einfügungsverlusten implementiert werden, die eine minimale Auswirkung auf die Arbeitsqualität des Systems haben.
In Ausführungsformen kann ein einziger chip-externer Filter eine ausreichende Unterdrückung von Signalspitzen für Sendesignale bereitstellen und in einem Empfangsmodus kann er eine Filterung von blockierenden Signalen bereitstellen und die Störfestigkeit verbessern. Obgleich Ausführungsformen in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind, können Implementierungen eines Transceivers, die solche Umschalt-Schaltkreise umfassen, in einer Vielfalt von verschiedenen Gerätetypen verwendet werden, wobei dies industrielle, wissenschaftliche und medizinische (ISM, industrial, scientific, medical) Sub-Gigahertz (GHz) Geräte umfasst, wie etwa solche, die in einem Frequenzbereich arbeiten, der irgendwo zwischen in etwa 850 Megahertz (MHz) und 925 MHz liegt.
In einigen Implementierungen kann es mehrere Empfangsmodi geben, die einen sogenannten ländlichen Modus umfassen, der in einer Umgebung verwendet werden kann, in der es relativ wenige blockierende oder andere störende Signale gibt. In einem ländlichen Modus können die Umschalt-Schaltkreise derart gesteuert werden, dass sie einen Empfangspfad bereitstellen, in dem ein eingehendes RF-Signal, das über eine Antenne empfangen wird, zuerst zu einem rauscharmen Verstärker (LNA, low noise amplifier) geführt wird und anschließend zu einem chip-externen Filter. Dagegen können die Umschalt-Schaltkreise in einem sogenannten urbanen Modus, der aktiv sein kann, wenn ein Gerät sich in einer urbanen oder anderweitig stark genutzten Umgebung befindet, in der es potenziell viele blockierende oder störende Signale geben kann, derart gesteuert werden, dass ein eingehendes RF-Signal, das über eine Antenne empfangen wird, zuerst zu dem chip-externen Filter geführt wird, bevor es zum LNA geführt wird. Ein weiterer Empfangsmodus kann ein Bypass-Modus sein, in dem der LNA umgangen wird und der verwendet werden kann, wenn die eingehende Signalstärke ausreichend groß ist. Wie in diesem Schriftstück noch beschrieben wird, können funkbasierte Geräte so eingestellt werden, statisch oder dynamisch, dass sie in einem oder mehreren von diesen Empfangsmodi arbeiten.
Durch eine solche Steuerung kann eine Empfängerimplementierung in einer ländlichen Umgebung einen guten Rauschfaktor erreichen, wobei derselbe Empfänger, anders konfiguriert, eine gute Blockierung in einer urbanen Umgebung erreichen kann. Es ist zu bemerken, dass sowohl im Sende- als auch im Empfangsmodus es möglich ist, dass der chip-externe Filter umgangen wird. Außerdem kann in manchen Situationen in einem Sendemodus ein externer Leistungsverstärker ebenfalls umgangen werden, wenn ein Sende-RF-Signal in der RF-Eingangsschaltung für eine bestimmte Umgebung mit ausreichender Leistung empfangen wird. Beispielsweise kann in bestimmten Ländern, beispielsweise Japan, ein ISM-Gerät regulatorischen Vorschriften unterliegen, die dessen Ausgangsleistung auf 13 dBm (oder 14 dBm in Europa) begrenzen. In einer solchen Implementierung kann der externe Leistungsverstärker umgangen werden. Auch kann in solchen Fällen, falls ein RF-Signal, das von einem SoC 110 ausgegeben wird, stärker als ein bestimmter Leistungspegel ist (beispielsweise 10 dBm), der chip-externe Filter umgangen werden, um eine Beschädigung zu vermeiden, die eintreten könnte, wenn ein Signal zugeführt wird, das seine Fähigkeiten übersteigt.
Jetzt mit Bezug auf 1 ist ein Überblicksblockdiagramm eines Teils eines Geräts dargestellt, wie etwa eines IoT-Geräts, das eine Ausführungsform umfasst. Wie in 1 veranschaulicht, kann das IoT-Gerät 100 ein beliebiger Typ eines IoT-Geräts sein, das funkbasierte Kommunikationsfähigkeiten hat. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das IoT-Gerät 100 mit einem Funkgerät arbeiten, das dasselbe Frequenzband zum Senden und Empfangen verwendet (Halbduplex), im Gegensatz zu einem Mobiltelefon, das für den Uplink und Downlink verschiedene Frequenzen verwendet. Ausführungsformen können verschieden sein und das IoT-Gerät kann eine Zählervorrichtung sein, eine Stellgliedvorrichtung, eine Sensorvorrichtung, ein funkbasierter Mikrocontroller (MCU), eine funkbasierte Kamera, ein funkbasierter Lautsprecher, ein funkbasiertes Mikrophon, eine funkbasierte Lichtsteuerung, Lampe und so weiter.
In dem in 1 dargestellten Überblick ist ein Ein-Chip-System (SoC, system on chip) 110 über eine RF-Eingangsschaltung 150 mit einer Antenne 180 verbunden, die sowohl für den Sende- als auch den Empfangsbetrieb verwendet werden kann. In anderen Implementierungen können selbstverständlich auch getrennte Antennen für Empfangen und Senden vorgesehen sein. In der Ausführungsform in 1 kann das SoC 110 in einer integrierten Schaltung (IC) implementiert sein und die RF-Eingangsschaltung 150 kann in einer weiteren IC-Schaltung implementiert sein. Durch den Einsatz mehrerer ICs können unterschiedliche IC-Prozesse zur Herstellung der verschiedenen ICs verwendet werden. Beispielsweise kann ein erstes IC, das die RF-Eingangsschaltung 150 umfasst, in Bezug auf die RF-Eigenschaften optimiert sein, wohingegen ein zweites IC, das das SoC 110 umfasst, in Bezug auf das digitale Design optimiert sein kann. In anderen Fällen können diese beiden Komponenten in einer einzigen IC-Schaltung implementiert sein. In typischen Fällen kann die Schaltung des SoC 110 auf einem Halbleiter-Die implementiert sein und die Schaltung der RF-Eingangsschaltung 150 kann auf einem verschiedenen Halbleiter-Die implementiert sein, wobei dies in getrennten ICs oder in derselben Einhausung ausgeführt sein kann. Außerdem gilt, dass obgleich die spezielle Implementierung in 1 ein SoC umfasst, in anderen Fällen ein anderer Typ von Digitalprozessor vorhanden sein kann, wie etwa ein Basisbandprozessor und/oder ein Anwendungsprozessor.
Jetzt mit Bezug auf das SoC 110 ist eine Digitalschaltung 120 vorhanden, die die allgemeine Verarbeitung der Vorrichtung ausführen kann. Obgleich Ausführungsformen in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind, kann die Verarbeitung Vorgänge wie das Ausführen von sensorischen Erfassungen, Zählerablesungen, Steuerungsfunktionalität, Stellgliedfunktionalität usw. umfassen. Um eine funkbasierte Kommunikation zu erzielen, kann die digitale Information von der Digitalschaltung 120 zu einer Analogschaltung 130 geleitet werden. Allgemein kann die Analogschaltung 130 eine Transceiver-Schaltung umfassen, die Sende- und Empfangspfade hat, die Signalverarbeitungsschaltkreise umfassen, die verschiedene Verarbeitungen ausführen, wobei dies eine digital-zu-analog Wandlung (in der Senderichtung) und eine analog-zu-digital Wandlung (in der Empfangsrichtung), Heraufmischen und Heruntermischen, Filterung, Verstärkung usw. umfasst.
Die Analogschaltung 130 kann die Digitalsignale in eine analoge Form wandeln und außerdem ein Heraufmischen und weitere Signalverarbeitungen ausführen, um RF-Signale zu erzeugen. Wie in 1 zu sehen, kann die Analogschaltung 130 optional einen Leistungsverstärker (PA, power amplifier) 132 umfassen, der die eingehenden RF-Signale verstärken und sie an die RF-Eingangsschaltung 150 ausgeben kann.
In einer Empfangsrichtung werden eingehende Signale, die im SoC 110 empfangen werden, zur Analogschaltung 130 geführt. Wie außerdem zu sehen ist, kann optional ein LNA 134 für eine Verstärkungsregelung eingerichtet sein, die vor dem Ausführen einer zusätzlichen Signalverarbeitung angeordnet ist. Diese Signalverarbeitung kann beispielsweise eine Filterung, eine weitere Verstärkungsregelung und ein Heruntermischen umfassen, um digitale Signale zu erhalten, die an die Digitalschaltung 120 bereitgestellt werden.
Die RF-Eingangsschaltung 150 weist ebenfalls eine Transceiver-Schaltung auf, die Sende- und Empfangspfade umfasst. Den Sendepfad betreffend werden eingehende RF-Signale, die vom SoC 110 empfangen werden, durch die Umschalter-Schaltkreise 155 geleitet. Es ist zu bemerken, dass die Umschalter-Schaltkreise 155 auf einer Überblicksebene dargestellt sind, logisch als ein einziger Block. Konkret können innerhalb der RF-Eingangsschaltung 150 eine Anzahl verschiedener Schalter implementiert sein, um das konfigurierbare Umschalten und die Kommunikation von Empfangs- und Sendesignalen entsprechend den verschiedenen Modi durchzuführen, wie in diesem Schriftstück noch weiter ausgeführt wird. Dies bedeutet, dass obgleich die Umschalter-Schaltkreise 155 als ein einziger Block dargestellt sind, die mehreren konkreten Schalterausführungen über die RF-Eingangsschaltung 150 hinweg angeordnet sein können. Ebenso gilt, dass mittels der Umschalter-Schaltkreise 155 sowohl der Empfangs- als auch der Sendepfad einen einzigen RF-Filter 170 verwenden können, der mit der RF-Eingangsschaltung 150 verbunden ist, wodurch die Kosten der Materialstückliste (BOM, bill of materials) sich verringern. In verschiedenen Ausführungsformen kann der RF-Filter 170 als ein akustischer Oberflächenwellen (SAW, surface acoustic wave) Filter implementiert sein. Obgleich zum Zweck der Beschreibung dieser RF-Filter hier allgemein als ein SAW-Filter bezeichnet wird, ist zu bemerken, dass ein beliebiger Typ von RF-Filter verwendet werden kann, was verschiedene Bandpass- oder Tiefpassfilter einschließt.
Mit Bezug auf den Sendepfad können zu übertragende RF-Signale durch die Umschalter-Schaltkreise 155 zum SAW-Filter 170 (optional) geleitet werden, zurück durch die Umschalter-Schaltkreise 155 und zu einem PA 160 für eine weitere Verstärkung, bevor sie (durch zusätzliche Schaltkreise unter den Umschalter-Schaltkreisen 155) auf die Antenne 180 ausgegeben werden.
In einem Empfangspfad werden eingehende RF-Signale, die von der Antenne 180 empfangen werden, in die Umschalter-Schaltkreise 155 geleitet. Solche Empfangs-RF-Signale können, vor oder nach einer Verstärkungsregelung in einem LNA 165, vom SAW-Filter 170 gefiltert werden und anschließend weiter durch die Umschalter-Schaltkreise 155 laufen und danach zum SoC 110 geführt werden und genauer zur Analogschaltung 130. Es ist zu bemerken, dass obgleich dies auf der Überblicksebene in 1 mit einem einzigen LNA 165 dargestellt ist, in manchen Fällen mehrere LNAs vorhanden sein können, die steuerbar mit dem SAW-Filter 170 verbunden werden können. Beispielsweise kann ein Empfangs-RF-Signal durch einen ersten LNA laufen, dann durch den SAW-Filter 170 und anschließend durch einen zweiten LNA, bevor es zum SoC 110 geführt wird. Auch können solche mehreren LNAs so gesteuert werden, dass sie umgangen werden, derart, dass kein, ein oder beide solche LNAs Teil eines Empfangspfads sein können.
In manchen Fällen kann das SoC 110 ein Ausgangssignal mit einem Leistungspegel von in etwa null dBm bereitstellen, das sowohl innerhalb des PA 132 der Analogschaltung 130 des SoC 110 als auch des PA 160 verstärkt werden kann (oder in bestimmten Fällen kann der PA 160 umgangen werden). Es ist zu bemerken, dass in einigen Fällen der SAW-Filter 170 so konzipiert sein kann, dass er nur ungefähr 10 dBm Leistung standhält, so dass in der Senderichtung das Sende-RF-Signal im SAW-Filter 170 vor einer weiteren Verstärkung gefiltert werden kann.
Wie außerdem in 1 zu sehen, kann das SoC 110 eine Microcontrollereinheit (MCU) 135 umfassen. Zu den Aufgaben der MCU 135 gehört es, Modus-Steuersignale an die RF-Eingangsschaltung 150 zu senden. Wie zu sehen ist, können diese Signale an eine Steuerung 158 bereitgestellt werden (die als ein Microcontroller, ein endlicher Zustandsautomat usw. implementiert sein kann). In Reaktion aus solche Steuersignale kann die Steuerung 158 die Umschalter-Schaltkreise 155 dynamisch konfigurieren und neu konfigurieren, um in einem vorgegebenen von einem Sende- oder Empfangsmodus zu arbeiten (da die RF-Eingangsschaltung 150 zu einem gegebenen Zeitpunkt nur in einer Sende- oder einer Empfangsrichtung arbeiten kann). Des Weiteren können in verschiedenen Implementierungen mehrere Empfangsmodi und möglicherweise mehrere Sendemodi verfügbar sein, wobei dies verschiedene Konfigurationen der Umschalter-Schaltkreise 155 bedeutet. Es ist zu bemerken, dass obgleich die Ausführungsform in 1 auf dieser Überblicksebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Jetzt mit Bezug auf 2 ist ein schematisches Diagramm dargestellt, das weitere Details einer Umschalter-Einrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt. Wie in 2 dargestellt, zeigt eine Vorrichtung 200 eine detailliertere Ansicht einer Implementierung einer Umschalter-Schaltung. Allgemein kann die Vorrichtung 200 eine IoT-Vorrichtung ähnlich der Vorrichtung 100 in 1 sein, und somit sind in dem Rahmen, in dem dieselben Bezugszeichenkonventionen in 2 verwendet werden (obgleich mit der „200“-Reihe anstatt der „100“-Reihe in 1), ähnliche Komponenten dargestellt und in einigen Fällen nachfolgend nicht weiter besprochen.
Auf einer Überblicksebene umfasst die Vorrichtung 200 ein SoC 210, eine RF-Eingangsschaltung 250, einen SAW-Filter 270 und eine Antenne 280. Das SoC 210 ist in der Darstellung in 2 mit einem Sende-Leistungsverstärker 232 und einem Empfangs-LNA 234 dargestellt.
In der Senderichtung gibt der PA 232 ein differenzielles RF-Signal aus, das über eine differenzielle Schaltung zur Impedanzanpassung 240 (gebildet aus Induktivitäten L1, L2 und Kondensatoren C1, C2) verbunden ist. Das angepasste, differenzielle RF-Signal wird durch einen Balun 245 auf eine unsymmetrische (singleended) Form gewandelt. Selbstverständlich sind auch andere Strukturen zur RF-Anpassung und für den Wechsel von differenziellen zu unsymmetrischen Signalen möglich. Das resultierende unsymmetrische Sende-RF-Signal wird über einen Sendeanschluss B, der auch als Testanschluss verwendet werden kann, zur RF-Eingangsschaltung 250 geführt.
In der Senderichtung umfasst die RF-Eingangsschaltung 250 einen Sendesignalpfad, der verschiedene Schalter und weitere Schaltungselemente umfasst, um das Sende-RF-Signal zu verarbeiten und zu seinem Zielpunkt zu bringen, der Antenne 280. Genauer mit Bezug auf 2 kann das Sende-RF-Signal über Schalter SW1 und SW2 (jeder mit einer Dämpfung über ein Dämpfungsglied 268 unter Verwendung eines zusätzlichen Schalters SW7, oder ungedämpft) geführt werden, um es zu einem SAW-Filter 270 zu leiten (über chip-externe Anschlüsse D bzw. E). In einer Ausführungsform kann der SAW-Filter 270 ein Bandpassfilter sein, der dafür eingerichtet ist, ein Band durchzulassen, das für eine gegebene Vorrichtung geeignet ist (beispielsweise zwischen 875 und 950 MHz). Nachdem es im SAW-Filter 270 gefiltert wurde, wird das gefilterte Sende-RF-Signal über einen Schalter SW3 und zu einem Leistungsverstärker (PA, power amplifier) 260 geführt, bevor es über eine Anpassungsschaltung 263 (die eine Induktivität L4 und Kondensatoren C5, C6 umfasst) ausgegeben wird. Von dort wird das verstärkte Sende-RF-Signal über einen Schalter SW4 geführt und von der RF-Eingangsschaltung 250 ausgegeben und durch einen Tiefpassfilter (LPF, low pass filter) 275 zur Antenne 280 geführt, die mit einem Anschluss A verbunden ist. In einer Ausführungsform kann der LPF 275 ein harmonischer Tiefpassfilter dritter Ordnung sein, der ein typisches Verlustniveau von ungefähr 0,5 dB hat. Es ist zu bemerken, dass die Positionen des LPF 275 und des SAW-Filters 270 nicht vertauscht werden sollten, da in einigen Anwendungsfällen der RF-Signalpegel, der durch den LPF 275 geführt wird, am SAW-Filter 270 einen Schaden verursachen würde. In einer Ausführungsform ist der LPF 275 dafür eingerichtet, eine viel geringere Einfügungsdämpfung und eine viel höhere Leistungsbelastbarkeit als der SAW-Filter 270 zu haben, er kann jedoch auch eine viel geringere Selektivität und ein breiteres Übergangsband haben.
Weiterhin mit Bezug auf 2 werden in einer Empfangsrichtung eingehende RF-Signale über die Antenne 280 und den LPF 275 in die RF-Eingangsschaltung 250 geleitet. In der Empfangsrichtung wird das eingehende Empfangs-RF-Signal über den Schalter SW4 und, in Abhängigkeit vom Modus, entweder direkt zum LNA 265 (über einen Schalter SW8) oder über den Schalter SW3 zum SAW-Filter 270 geführt (und anschließend über die Schalter SW2 und SW8) und dann zum LNA 265. Diese Festlegung kann darauf basieren, ob die Filterung vor oder nach der Verstärkung im LNA 265 erfolgen soll.
Wie dargestellt, ist es außerdem möglich, dass das vom LNA 265 ausgegebene verstärkte Empfangs-RF-Signal über die Schalter SW5 und SW3 zum SAW-Filter 270 geführt wird. In noch anderen Fällen kann der SAW-Filter 270 in der Empfangsrichtung umgangen werden, derart, dass das verstärkte Empfangs-RF-Signal direkt von den Schaltern SW4 und SW8 über den LNA 265 und über die Schalter SW5 und SW6 geführt wird, und anschließend chip-extern durch eine Schaltung 245 zur Impedanzanpassung, die von einer Induktivität L3 und einem Kondensator C3 gebildet wird, zum SoC 210, und genauer zum LNA 234.
Des Weiteren ist es möglich, dass in der Empfangsrichtung eine Dämpfung durch das Dämpfungsglied 268 stattfindet, das zwischen den Schalter SW2 und den Schalter SW7 geschaltet ist, wobei anschließend das gedämpfte Empfangs-RF-Signal über den Schalter SW6 zum SoC 210 geführt wird. Obgleich die Schalter SW1 bis SW8 in 2 als verschiedene einpolige Mehrfachschalter (P/T) dargestellt sind, können auch andere Schaltertypen verwendet werden.
Selbstverständlich gilt, dass obgleich diese spezielle Implementierung mit den obenstehend beschriebenen Pfaden durch die RF-Eingangsschaltung 250 dargestellt ist, die Umschalt-Schaltkreise verschiedene Formen annehmen können, um Sende- und Empfangspfade zur gemeinsamen Nutzung eines einzigen SAW-Filters zu ermöglichen, wodurch die Kosten und die Komplexität verringert werden. Ausführungsformen sind jedoch in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt und es ist auch möglich, dass hierfür mehrere Filter vorhanden sind. Und in diesem Fall ist es auch möglich, in den Empfangspfad mehrere verschiedene Filter für unterschiedliche Arbeitsbänder zu schalten. Außerdem ist es mittels unterschiedlicher Steuerungen der verschiedenen Schalter möglich zu bewirken, dass sowohl Sende-RF-Signale als auch Empfangs-RF-Signale durch die jeweiligen Sende- und Empfangspfade in unterschiedlicher Reihenfolge laufen.
Weiterhin mit Bezug auf 2 kann die Steuerung 258 die verschiedenen Schalter dynamisch konfigurieren, um den Betrieb in einem gewünschten Sende- oder Empfangsmodus zu ermöglichen, sowie in Untermodi, die in einer gegebenen Implementierung verfügbar sein können. Hierfür empfängt die Steuerung 258 eingehende Eingangsteil-Steuersignale vom SoC 210 (genauer von der MCU 235).
In Reaktion auf diese Steuersignale kann die Steuerung 258, wie oben beschrieben, die verschiedenen Schalter steuern. In einer bestimmten Ausführungsform kann die MCU 235 vier Eingangsteilmodus-Steuersignale ausgeben. Die Steuerung 258 kann, wenigstens teilweise basierend auf diesen Steuersignalen, die Schalter der RF-Eingangsschaltung 250 entsprechend dynamisch konfigurieren. Mit vier Steuerleitungen, die zur Steuerung 258 eingerichtet sind, kann eine ausreichende Programmierbarkeit für 16 verschiedene Modi gegeben sein, wobei in etwa die Hälfte dieser Modi für Sendevorgänge verfügbar ist und die Hälfte für Empfangsvorgänge. Es können jedoch auch bestimmte Zustände für weitere Modi reserviert sein, wie etwa Modi zum Testen oder Messen.
Jetzt mit Bezug auf 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß eine Ausführungsform dargestellt. Wie in 3 dargestellt, ist das Verfahren 300 ein Verfahren zum Steuern von Umschalter-Schaltkreisen einer RF-Eingangsschaltung, wie es etwa von einer Steuerung oder einer anderen Hardwareschaltung innerhalb der RF-Eingangsschaltung ausgeführt werden kann. In einigen Fällen kann die Steuerung Anweisungen ausführen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind. In einer Ausführungsform kann dieser nichtflüchtige Speicher als ein nicht-transitorisches Speichermedium implementiert sein, das Anweisungen und Daten speichern kann. Ein solcher nichtflüchtiger Speicher kann gegebenenfalls Anweisungen speichern, die Anweisungen zum Empfangen von Modus-Steuersignalen umfassen, sowie zum Steuern der Umschalter-Schaltkreise in Reaktion auf die Modus-Steuersignale, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist.
Wie dargestellt, beginnt das Verfahren 300 mit dem Empfangen von Eingangsteil-Steuersignalen von einem Prozessor (Block 310). Wie obenstehend beschrieben, können mehrere Steuerleitungen eingerichtet sein, die Steuersignale bereitstellen, um einen gewünschten Modus und Untermodus anzuzeigen, und zwar einen Sendemodus oder einen Empfangsmodus, und mögliche Untermodi, die irgendwelche Umgehungsmodi, urbane/ländliche Modi usw. umfassen. Als nächstes können im Block 320 die Eingangsteil-Steuersignale dekodiert werden, beispielsweise in der Steuerung der RF-Eingangsschaltung.
Weiterhin mit Bezug auf 3 geht die Steuerung zu Block 330, in dem die Umschalter-Schaltkreise der RF-Eingangsschaltung, wenigstens teilweise basierend auf den dekodierten Signalen, dynamisch konfiguriert werden können. In einer Ausführungsform wie in 2 können die einpoligen Mehrfachschalter so gesteuert werden, dass sie eine ausgewählte Verbindung zwischen einem gemeinsamen Anschluss und einem bestimmten von den verfügbaren Ausgangsanschlüssen bereitstellen. An diesem Punkt ist die RF-Eingangsschaltung für den Betrieb in einem bestimmten Modus geeignet konfiguriert. Somit können im Block 340 RF-Signale durch die RF-Eingangsschaltung über diese konfigurierten Umschalter-Schaltkreise übertragen werden. Auf diese Weise können Sende- oder Empfangs-RF-Signale durch wenigstens einen Teil der Umschalter-Schaltkreise entsprechend einem gewünschten Pfad laufen, derart, dass die RF-Signale optional durch einen einzigen externen SAW-Filter laufen können, der sowohl für den Sendemodus als auch den Empfangsmodus verwendet werden kann. Es ist zu bemerken, dass obgleich die Ausführungsform in 3 auf dieser Überblicksebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Eigenschaften für Funkgeräte (besonders OFDM-Funkgeräte) optimiert werden, die in funkbasierten Netzwerken verwendet werden und für Umgebungen mit unterschiedlichen RF-Spektren. Durch die Steuerung der in diesem Schriftstück beschriebenen Umschalt-Schaltkreise, kann eine funkbasierte Vorrichtung in einem vorgegebenen von mehreren Modi arbeiten. Es ist zu bemerken, dass obgleich Ausführungsformen drei Modi beschreiben, die als ländlicher, urbaner und Bypass-Modus bezeichnet werden, unter Verwendung der in diesem Schriftstück beschriebenen Techniken zusätzliche oder andere Modi vorhanden sein können.
Die Festlegung des Modus, in dem gearbeitet werden soll, kann wenigstens teilweise auf einer Information der Detektion eines RF-Signalpegels basieren, die von einem oder mehreren RF-Pegel-Detektoren empfangen werden, die in einem Verarbeitungspfad des Empfänger-RF-Signals vorhanden sind. Eine Steuerung kann, wenigstens teilweise basierend auf einer solchen Information, bestimmen, wann eine Modus-Umschaltung auszuführen ist. In anderen Fällen kann eine weitere Einheit einen geeigneten Modus ohne Bezug auf diese detektierte Information festlegen. Beispielsweise könnten eine Installationsroutine oder eine zentrale Einheit den Modus festsetzen, beispielsweise basierend auf Wissen über den Standort. Oder es könnte ein ausgewählter Modus basierend auf einer von einem SoC bezogenen Information konfigurierbar sein, wie etwa einer SoC-Signalqualität oder RSSI-Information oder Information zur Paket-Fehlerrate.
Somit gilt für Ausführungsformen, dass ein Eingangsmodul (FEM, front end module) mehrere Empfänger-Betriebsmodi haben kann, um einen optimalen Empfang unter verschiedenen Störbedingungen bereitzustellen. Der am besten geschützte Modus, der Bypass-Modus, in Bezug auf die Störungsbehandlung, hat auch den höchsten Rauschfaktor, was die Empfangsempfindlichkeit beeinflusst (verschlechtert). Allgemein gilt, dass der Wechsel in einen geschützteren Betriebsmodus um den Preis einer geringeren Empfangsempfindlichkeit geschieht. In einer oder mehreren Ausführungsformen gilt, dass falls keine starken Störungen vorliegen, der am wenigsten geschützte Betriebsmodus (der ländliche Modus) verwendet werden kann, da dies zur höchsten Empfangsempfindlichkeit führt.
Wenn der Signalpegel eines Empfangs-RF-Signals einen gegebenen Schwellwert übersteigt, könnte das Signal möglicherweise das LNA-Verhalten schädigen, indem dessen Eingang überlastet wird. Wird eine solche Überlastungsbedingung detektiert, kann die Steuerung das FEM für einen geschützteren Modus neu konfigurieren (beispielsweise einen vom urbanen oder Bypass-Modus), um den LNA zu schützen. Unter verschiedenen Bedingungen kann das FEM vom ländlichen in den urbanen Modus, oder vom urbanen in den Bypass-Modus, oder vom ländlichen in den Bypass-Modus wechseln. Wird beispielsweise vom ländlichen in den urbanen Modus gewechselt, kann es sein, dass der Signalpegel des Empfangs-RF-Signals nicht länger einen vorgegebenen Detektionsschwellwert übersteigt, wobei in diesem Fall der LNA ohne ernstliche Überlastungsprobleme arbeiten kann. Wird in den Bypass-Modus gewechselt, wird der LNA umgangen, wodurch die Probleme der Überlastung des LNA komplett vermieden werden. Nach dem Wechsel in einen geschützteren Modus kann ein gewisser Abfall des Rauschfaktors auftreten, und es kann somit unerwünscht sein, unbegrenzt im geschützteren Modus zu verbleiben.
In ländlichen Umgebungen sind größere Abstände zwischen Funkgeräten notwendig, um die Netzwerkkosten gering zu halten. Eine bessere Empfindlichkeit gestattet eine größere Abdeckung über Entfernungen. Die beste Empfindlichkeit wird erreicht, wenn keine Signaldämpfung (Filter haben eine Signaldämpfung) zwischen der Antenne und dem LNA auftritt, jedoch würde die Qualität bei starken blockierenden Außerbandsignalen beeinträchtigt sein, da sie nicht herausgefiltert würden, bevor sie den LNA erreichen. Glücklicherweise haben ländliche Standorte oftmals weniger Blockiersignale als urbane Standorte. Daher kann in einer Ausführungsform, in einem ländlichen Modus, die optimale relative Reihenfolge in einem Verarbeitungspfad eines Empfänger-RF-Signals wie folgt sein: Antenne, LNA, Filter und anschließend zu einem Empfängerausgangsteil. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann ein RF-Pegeldetektor mit großer Bandbreite mit einem Eingang des LNA verbunden sein. Im ländlichen Modus kann der RF-Detektor das Signal messen, das von der Antenne kommt.
In bestimmten Implementierungen können eine Firmware oder andere Steuerungsmechanismen verwendet werden, um zu bewirken, dass eine funkbasierte Vorrichtung mit einem Eingangsmodul gemäß einer Ausführungsform in einen ländlichen Modus als einem Startmodus wechselt. Falls der RF-Pegeldetektor feststellt, dass der Signalpegel niedrig genug dafür ist (beispielsweise kleiner als ein erstere Schwellwert), dass am LNA keine maßgebliche Verzerrung auftritt, kann der Empfang sicher in diesem Modus fortgeführt werden. Es ist zu bemerken, dass eine Kalibrierung ausgeführt werden kann, um diesen Wechselschwellwert genau einzustellen.
Starke unerwünschte Signale, wie etwa solche, die außerhalb des Bands liegen, können erwünschte Signale verzerren. Die Auswirkung von Verzerrung auf erwünschte OFDM-Signale kann deutlich schlimmer sein als für erwünschte FSK-Signale. Falls das unerwünschte Signal auch ein OFDM-Signal ist, wie sie in Mobilfunk-LTE-Netzen verwendet werden, kann die Verzerrung sogar noch schlimmer sein. Falls der RF-Pegeldetektor feststellt, dass der Signalpegel hoch genug ist, so dass am LNA Verzerrungen auftreten können und er das erwünschte RF-Signal beeinträchtigt, kann die Steuerung einen schnellen Wechsel in den urbanen Modus bewirken.
In urbanen Umgebungen sind Funkgeräte typischerweise dicht aufgestellt und es werden daher Fähigkeiten für große Abstände weniger benötigt. Starke blockierende Außerbandsignale können häufig auftreten und Blockiersignale sind üblicherweise der begrenzende Faktor für die Systemleistung. Das Vorhandensein eines Filters zwischen der Antenne und dem LNA schadet der Empfindlichkeit, es dämpft jedoch die Außerband-Blockiersignale deutlich.
Daher kann in einer Ausführungsform in einem urbanen Modus die optimale relative Reihenfolge in einem Verarbeitungspfad eines Empfänger-RF-Signals wie folgt sein: Antenne, Filter, LNA und anschließend zum Empfängerausgangsteil. Der RF-Pegeldetektor kann am LNA-Eingang und FilterAusgang angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration kann der Signalpegel von Außerband-Blockiersignalen deutlich verringert werden. Falls der RF-Pegeldetektor feststellt, dass der Signalpegel niedrig genug dafür ist, dass am LNA keine Verzerrung auftritt, wird der Empfang sicher in diesem Modus fortgeführt. Falls ein starkes Blockiersignal innerhalb des Durchlassbands des Filters liegt, würde er dieses nicht verringern. Es ist möglich, dass der RF-Pegeldetektor feststellt, dass der Signalpegel hoch genug dafür ist, dass am LNA Verzerrungen auftreten und er das erwünschte RF-Signal beeinträchtigt. In diesem Fall kann die Steuerung einen schnellen Wechsel zum Bypass-Modus bewirken.
Der Bypass-Modus kann in Umgebungen verwendet werden, in denen Funkgeräte so dicht aufgestellt sind, dass der LNA nicht benötigt wird und sogar Verzerrungen bewirken kann, selbst dann, wenn der Filter vor diesen geschaltet ist. In solchen Fällen kann im Bypass-Modus die optimale relative Reihenfolge in einem Verarbeitungspfad eines Empfänger-RF-Signals wie folgt sein: Antenne und Filter (am LNA vorbeigeführt) und anschließend zum Empfängerausgangsteil. In diesem Modus kann ein RF-Pegeldetektor, der zwischen der Antenne und den Filter geschaltet ist, verwendet werden, um festzustellen, ob die starken Blockiersignale verschwunden sind.
Die RF-Pegeldetektion und das Wechseln des Modus können schnell genug erfolgen, so dass es möglich ist, einfach jeden Empfangsvorgang im ländlichen Modus zu beginnen und zum nächsten besser geschützten Modus nur dann umzuschalten, wenn dies erforderlich ist.
Unter Verwendung eines Eingangsmoduls mit konfigurierbaren Umschalt-Schaltkreisen, so wie in diesem Schriftstück beschrieben, können verschiedene Anwendungen eine gemeinsame Architektur für ein Funkgerät an einem beliebigen Standort einsetzen und das Funkgerät kann sich aktiv auf die Umgebung anpassen, sogar dann, wenn die Umgebung sich ändert. Eine solche Änderung der Umgebung kann beispielsweise vorkommen, wenn ein Standort anfangs weniger dicht bestückt ist, aber mit der Zeit eine zusätzliche Entwicklung stattfindet, die eine viel größere Zahl an Funkgeräten in der Umgebung mit sich bringt.
In anderen Fällen können bestimmte Anwendungen die Umgebung, in der sie eingesetzt werden, bereits kennen. In diesen Fällen kann die Anwendung ein Funkgerät für die ausgewählte Umgebung in nur einem einzigen gewünschten Modus fest einstellen, beispielsweise durch Firmwareeinstellungen. Die Hardware gestattet jedoch den Einsatz in jeder der drei Umgebungen und vermeidet die Notwendigkeit für drei verschiedene Typen von Hardware, die verteilt, hergestellt und auf Lager gehalten werden müssen. Im Gegensatz dazu erfordern existierende Techniken Änderungen am Konstruktionsaufbau des Funkgeräts und sie sind nur auf eine bestimmte Umgebung zugeschnitten. Existierende Techniken gestatten weder eine Firmwareeinstellung eines gewünschten Modus, falls die Umgebung bekannt und vorzeitig festgelegt ist, noch gestatten existierende Techniken eine dynamische Anpassung auf verschiedene Umgebungen des RF-Spektrums, wenn Umgebungen sich ändern.
Jetzt mit Bezug auf die 4A bis 4C sind schematische Diagramme dargestellt, die verschiedene konfigurierbare Modi veranschaulichen, in denen ein funkbasiertes Gerät gemäß einer Ausführungsform verwendet werden kann.
Zuerst beginnend mit 4A ist ein schematisches Diagramm einer funkbasierten Vorrichtung 400 in einem ersten Betriebsmodus dargestellt, und zwar einem ländlichen Modus 401. Auf der in 4A dargestellten Überblicksebene verläuft ein Verarbeitungspfad eines Empfangs-RF-Signals von einer Antenne 480 über einen Antennenanschluss (Ant) zu einem LNA 465 und anschließend zu einem SAW-Filter 475 (der ein chip-externer SAW-Filter sein kann) über zusätzliche Anschlusspins SAW2 und SAW1. Anschließend wird das verstärkte und gefilterte RF-Signal über einen weiteren Anschlusspin (Rx) an eine begleitende Vorrichtung ausgegeben (beispielsweise ein SoC, das zur Vereinfachung der Darstellung in 4A nicht abgebildet ist). Selbstverständlich kann in einem Eingangsmodul auch weitere Signalverarbeitung stattfinden.
Es ist zu bemerken, dass die verschiedenen oben besprochenen Komponenten in 4A denen entsprechen können, die zuvor mit Bezug auf 2 besprochen wurden (mit denselben Bezugszahlen bezeichnet, obgleich aus der „400“-Reihe), und sie werden insofern nicht weiter besprochen. Obgleich zur Vereinfachung der Darstellung in 4A nicht abgebildet, ist zu bemerken, dass Umschalt-Schaltkreise eines Eingangsmoduls, so wie diese über vom SoC empfangene Steuersignale gesteuert werden, den Wechsel der Konfiguration der funkbasierten Vorrichtung 400 in den ländlichen Modus 401 bewirken können.
Jetzt mit Bezug auf 4B ist ein schematisches Diagramm der funkbasierten Vorrichtung 400 in einem zweiten Betriebsmodus dargestellt, und zwar einem urbanen Modus 402. Auf der in 4B dargestellten Überblicksebene sind die relativen Positionen des SAW-Filters 475 und des LNA 465 vertauscht. Es ist zu bemerken, dass keine materiellen Unterschiede in der Hardware existieren, da dieselbe Hardware an denselben Positionen verbleibt: stattdessen wird durch die Umschalt-Schaltkreise der in 4B dargestellte Verarbeitungspfad des Empfangs-RF-Signals realisiert.
Jetzt mit Bezug auf 4C ist ein schematisches Diagramm der funkbasierten Vorrichtung 400 in einem dritten Betriebsmodus dargestellt, und zwar einem Bypass-Modus 403. Auf der in 4C dargestellten Überblicksebene verläuft der Verarbeitungspfad eines Empfangs-RF-Signals von der Antenne 480 und zum SAW-Filter 475 und anschließend wird das gefilterte RF-Signal an die begleitende Vorrichtung ausgegeben, ohne durch einen LNA zu laufen.
Es ist zu bemerken, dass obgleich die 4A bis 4C bestimmte Modi zeigen, die mit einer funkbasierten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform möglich sind, auch andere Ausführungsformen realisierbar sind. Außerdem gilt, dass obgleich ein einziger SAW-Filter und ein einziger LNA dargestellt sind, in anderen Beispielen eine funkbasierte Vorrichtung und ihr enthaltenes Eingangsmodul auch mehrere LNAs und SAW-Filter umfassen können, mit einer geeigneten Auswahl einer aktiven Komponente mittels Umschalt-Schaltkreisen, so wie in diesem Schriftstück beschrieben.
Des Weiteren können in manchen Implementierungen zusätzliche Schaltkreise vorhanden sein, die zwischen einen SAW-Filter und eine Antenne geschaltet sind. Beispielsweise kann eine Übertragungsleitung (mit einer von null verschiedenen Länge) oder eine Induktivität chip-extern auf einem Pfad zwischen der Antenne und einem SAW-Filter angeschlossen sein. Diese Komponenten können, wo sie vorhanden sind, dafür verwendet werden, eine Impedanzanpassungsfunktion bereitzustellen und sie können gegebenenfalls eine zusätzliche Filterung bereitstellen. Allgemein kann der SAW-Filter als ein Filter aufgefasst werden, der das relevante Frequenzband mit einer relativ geringen Dämpfung weiterreicht und der Frequenzen außerhalb des relevanten Bands dämpft. Für den Fachmann ist erkennbar, dass der SAW-Filter durch andere Filtertypen ersetzt werden kann, wie etwa durch einen Filter, der durch eine beliebige Kombination von Übertragungsleitungen, Induktivitäten und Kondensatoren gebildet wird. Außerdem kann der SAW-Filter mit einer zusätzlichen Filterung kombiniert werden, wie etwa mit zusätzlichen SWA-Filtern oder einem Filter, der aus Kondensatoren und Induktivitäten aufgebaut ist. In verschiedenen Implementierungen kann eine Vielzahl von Filtertypen implementiert sein, wie etwa Bandpassfilter, Bandsperrfilter, Tiefpassfilter oder Hochpassfilter.
Außerdem ist zu bemerken, dass obgleich die 4A bis 4C drei verschiedene Betriebsmodi darstellen, es für eine gegebene funkbasierte Vorrichtung, so wie für einen bestimmten Endnutzer an einem Arbeitsstandort programmiert, möglich ist, entweder statisch oder dynamisch so konfiguriert zu sein, dass sie nur einen oder zwei dieser Betriebsmodi gestattet. Somit können in Abhängigkeit vom tatsächlichen Anwendungsfall nur ein oder zwei von den oben beschriebenen drei Betriebsmodi verfügbar sein, obgleich die zugrundeliegende Hardware zum Realisieren der relativen Komponentenanordnungen der 4A bis 4C vorhanden ist.
Beispielsweise kann ein Planer oder Anbieter einer funkbasierten Vorrichtung, die eine Ausführungsform umfasst, beim Bereitstellen eines funkbasierten Netzwerks für die Umgebung festlegen, dass bestimmte Modi statisch eingerichtet/gesperrt werden. Auf diese Weise stellen Ausführungsformen die Fähigkeit bereit, dass funkbasierte Vorrichtungen in ein Netzwerk so eingeplant werden, dass bestimmte Modi eingerichtet/gesperrt werden und/oder zu steuern, welche Modi/Kombinationen in welcher Reihenfolge auftreten dürfen.
Als ein solches Beispiel sei angenommen, dass während der Planungen die Bedingungen eine Netzwerkumgebung anzeigen, die in einem Bereich mit vielen Bockierern liegt. In dieser Situation können funkbasierte Vorrichtungen statisch im Netzwerk dafür eingerichtet werden, bestimme Modi und/oder gestattete Zustandsübergänge zu ermöglichen/sperren. In diesem Beispiel können funkbasierte Vorrichtungen, die in diesem Gebiet mit vielen Blockierern aufgestellt werden, dafür eingerichtet sein, den Betrieb in einem urbanen Modus zu starten (und/oder den ländlichen Modus zu sperren).
In Abhängigkeit von der speziellen Systemimplementierung kann die Auswahl eines aktiven Betriebsmodus (in einem dynamischen Beispiel) durch ein SoC gesteuert werden. In verschiedenen Implementierungen kann das SoC solche Entscheidungen basierend auf dem Empfang und der Auswertung von Metrikinformation vornehmen, die eingehende RF-Signale betrifft (beispielsweise in Form von Information zur empfangenen Signalstärke (RSSI, received signal strength information), dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Blockiererinformation oder einer anderen Metrikinformation zur Signalqualität). In noch anderen Fällen kann ein Eingangsmodul eine oder mehrere Detektorschaltungen umfassen, wie etwa RF-Detektoren zur Messung von RF-Signalpegeln an verschiedenen Punkten in einem Verarbeitungspfad eines Empfänger-RF-Signals, und es kann solche Pegelinformation zur Verwendung durch eine Steuerung des SoC bereitstellen.
Jetzt mit Bezug auf die 5A bis 5C sind schematische Diagramme dargestellt, die verschiedene konfigurierbare Modi veranschaulichen, in die eine funkbasierte Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform konfiguriert werden kann, wenigstens teilweise basierend auf Information zu Leistungspegeln, die von Leistungsdetektorschaltkreisen erhalten wird.
Wie in 5A dargestellt, kann eine funkbasierte Vorrichtung 500 wie in 4A in einem ländlichen Modus 501 eingerichtet sein (und somit werden dieselben Bezugszahlen verwendet, wenn auch aus der „500"-Reihe). Wie dargestellt, umfasst die funkbasierte Vorrichtung 500, zusätzlich zu einer RF-Eingangsschaltung, ein SoC 510. Außerdem sind ein Abtastverstärker 554 und eine Detektorschaltung 555 dargestellt. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Detektorschaltung 555 als ein RF-Spitzenwertdetektor implementiert sein.
Wie in der Implementierung eines ländlichen Modus in 5A zu sehen, sind der Abtastverstärker 554 und die Detektorschaltung 555 mit einem Eingang eines LNA 565 verbunden, so dass ein RF-Pegel, der von der Detektorschaltung 555 detektiert wird, einen Signalpegel des von einer Antenne 580 empfangenen RF-Signals bereitstellt. In der Darstellung der 5A ist zu bemerken, dass diese von der Detektorschaltung 555 ausgegebene Signalpegelinformation über einen weiteren Anschlusspin (Analog sense) an das SoC 510 bereitgestellt wird.
Wie in 5B dargestellt, kann die funkbasierte Vorrichtung 500 wie in 4B in einem urbanen Modus 502 eingerichtet sein (und somit werden dieselben Bezugszahlen verwendet, wenn auch aus der „500“-Reihe). Dieselbe relative Position der Detektorschaltung 555 in Bezug auf den LNA 565 wie im ländlichen Modus 501 findet sich im urbanen Modus 502; jedoch wird die RF-Signaleingabe in die Detektorschaltung 555 (über den Abtastverstärker 554) in einem Filter 575 gefiltert. Es ist zu bemerken, dass zusätzliche Detektorschaltkreise vorhanden sein können, wie etwa ein zweiter RF-Spitzenwertdetektor (der einen Verstärker und Spitzenwertdetektor umfasst), der verwendet wird, um den Signalpegel am Anschlusspad SAW2 zu überwachen. Die detektierte Information kann dafür verwendet werden festzustellen, wann vom urbanen in den ländlichen Modus zurückgewechselt werden sollte. Ist beispielsweise ein starkes Außerband-Blockiersignal vorhanden, detektiert der zweite Spitzenwertdetektor einen viel höheren Wert als der erste Spitzenwertdetektor. Fällt der vom zweiten Spitzenwertdetektor gemessene Wert unter einen zweiten Schwellwert (beispielsweise, wenn der Außerband-Blockierer seine Übertragung beendet hat), kann eine Feststellung getroffen werden, um einen Moduswechsel zurück in den ländlichen Modus zu bewirken.
Wie in 5C dargestellt, kann die funkbasierte Vorrichtung 500 wie in 4C in einem Bypass-Modus 503 eingerichtet sein (und somit werden dieselben Bezugszahlen verwendet, wenn auch aus der „500“-Reihe). Im Bypass-Modus 503 kann die Detektorschaltung 555 an einem Eingang mit einem SAW-Filter 575 verbunden sein, da in diesem Modus kein aktiver LNA vorhanden ist. Es ist auch zu bemerken, dass in dieser Konfiguration ein Abtastverstärker nicht vorhanden sein muss. Es sei darauf hingewiesen, dass ein zusätzlicher Spitzenwertdetektor, der mit dem SAW1-Anschlusspad verbunden ist, nützlich sein kann, um festzustellen, ob es passend sein kann, vom Bypass-Modus in den urbanen Modus zurück zu wechseln. Es versteht sich auch hier, dass, wie obenstehend mit Bezug auf die 4A bis 4C besprochen, es keine Unterschiede in der Hardware gibt, sondern nur eine unterschiedliche Steuerung von Umschalt-Schaltkreisen, um die verschiedenen Modi einzurichten, die in den 5A bis 5C dargestellt sind. Es sei auch darauf hingewiesen, dass es möglich ist, beispielsweise basierend auf einer Firmware und/oder Hardware-Steuerung, zu bewirken, dass ein zugehöriges SoC in einen gegebenen Niedrigenergiemodus wechselt, während die RF-Detektor-Infrastruktur aktiv ist.
Jetzt mit Bezug auf 6A ist ein Blockdiagramme eines Ein-Chip-Systems (system on chip) gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 6A zu sehen, umfasst das SoC 600 eine Steuerung 610, die ein Funkgerät-Prozessor sein kann und die beispielsweise als eine Ablaufsteuerung implementiert ist (die in einer Ausführungsform als eine eingebettete ARM M0 zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) implementiert sein kann), die dafür eingerichtet ist, auf statische oder dynamische Weise, eine Eingangsschaltung mit Umschalt-Schaltkreisen zu steuern, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuerung 610 Anweisungen ausführen, die in einem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert sind. Solche Anweisungen, die dafür verwendet werden, die Steuerung von Umschalt-Schaltkreisen auszuführen, können als Firmware und/oder Software implementiert sein. Beispielsweise kann ein gegebener Hersteller von funkbasierten Vorrichtungen eine Firmware bereitstellen, die dafür vorgesehen ist, die Umschalt-Schaltkreise statisch so festzulegen, dass sie einen statischen Betriebsmodus bereitstellen, beispielsweise einen vorgegebenen von dem ländlichen, urbanen und/oder Bypass-Modus, die in diesem Schriftstück beschrieben sind. In anderen Fällen wird die Firmware dafür verwendet, eine dynamische Steuerung bereitzustellen. In diesem Fall kann, basierend auf den Umgebungsbedingungen, ein bestimmter von diesen Modi ausgewählt werden, wobei die Auswahl sich während des Betriebs dynamisch ändern kann, basierend auf den Umgebungsbedingungen (wie dies beispielsweise basierend auf detektierten RF-Pegeln festgestellt wird).
Mit Bezug auf 6A stellt die Steuerung 610 Steuersignale bereit, um ein Eingangsmodul zu steuern, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. Eine solche Steuerung kann, in einer dynamischen Implementierung, auf der Reaktion auf detektierte RF-Pegel basieren, die über einen oder mehrere analoge Abtast-Eingänge empfangen werden.
In einer Ausführungsform wird das RF-Pegeldetektorsignal vom FEM zum SoC 600 multiplexiert übertragen, wo es gemessen und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden kann. Falls es unter dem Schwellwert liegt, wird keine Veränderung vorgenommen. Falls das Signal über dem Schwellwert liegt, wechselt das SoC 600 schnell den Empfänger-Betriebsmodus des FEM in den urbanen Modus. In einer Ausführungsform kann dieser Wechsel innerhalb eines Algorithmus zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC, automatic gain control) implementiert sein. Beim Umschalten wird die relative Reihenfolge des Verarbeitungspfads des Empfänger-RF-Signals verändert, jedoch kann sich die Amplitude des erwünschten Signals sehr wenig verändern. Außerband-Blockiersignalpegel am Eingang des LNA würden sich um den Betrag der Filterselektivität verringern.
Wie dargestellt, wird eine Rückmeldungsinformation vom Eingangsmodul auf einen analogen Komparator 620 geführt, der außerdem eine Vergleichsspannung empfängt, die von einem Digital-Analog-Wandler (DAC) 615 erzeugt wird. Die Steuerung 610 kann ein Vergleichspegelsignal an den DAC 615 liefern, um zu bewirken, dass dieser die Vergleichsspannung mit einem bestimmten Pegel erzeugt. Genauer kann der DAC 615 ein Referenzspannungssignal erzeugen, und zwar einen vorgegebenen von mehreren Schwellwertpegeln, in Abhängigkeit vom Betriebsmodus und gesteuert von der Steuerung 610.
In verschiedenen Ausführungsformen führt der Komparator 620 Vergleiche kontinuierlich aus, ohne, dass ein Prozessor erforderlich wäre, wodurch sich die Reaktionszeit verbessert. Falls ein detektierter RF-Signalpegel einen gegebenen Schwellwert übersteigt, sendet der Komparator 620 einen Interrupt an die Steuerung 610. Sobald die Steuerung 610 diesen Interrupt erhalten hat, wählt sie den nächsten Modus (in manchen Fällen, basierend auf der Anwendung, können einige Modi nicht zugelassen sein). Die Steuerung 610 sendet eine Nachricht, um dem Eingangsmodul den Moduswechsel anzuzeigen. In einer Ausführungsform kann diese Nachricht eine Übertragung von Steuersignalen sein, wie etwa einem 4-Bit-Signal auf den FEM-Leitungen CTRL0-3.
Weiterhin mit Bezug auf 6A werden eingehende RF-Signale vom Eingangsmodul über einen Rx-Anschlusspin empfangen und zu einer RF-Schaltung 630 geführt, die einen optionalen LNA und weitere Signalverarbeitungsschaltungen umfassen kann, wie etwa Filter, weitere Verstärkungssteuerungen und so weiter. Anschließend wird das Empfangs-RF-Signal in einem Mischer 640 heruntergemischt, der von einem lokalen Oszillator (LO) 645 ein Mischersignal erhält. Die vom Mischer 640 ausgegebenen heruntergemischten Signale können für eine Basisband-Verarbeitung zu einem Basisbandprozessor 650 geführt werden und anschließend können sie zu einem digitalen Signalprozessor (DSP) 660 geführt werden (der wiederum mit einer Haupt-CPU des SoC 600 verbunden sein kann, die in 6A nicht dargestellt ist). Es ist zu bemerken, dass obgleich die Ausführungsform in 6A auf dieser Überblicksebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Beispielsweise ist das SoC 600 in 6A auf einer relativ groben Detailebene dargestellt und verschiedene Komponenten sind nicht vollständig sichtbar gemacht. Jetzt mit Bezug auf 6B ist ein detaillierteres Blockdiagramm eines SoC gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 6B dargestellt, kann das SoC 600 allgemein gleich wie das SoC in 6A aufgebaut sein. Es sind jedoch weitere Details der enthaltenen Komponenten veranschaulicht.
In dieser Ausgestaltung sind weitere Details eines Verarbeitungspfad eines Empfänger-RF-Signals dargestellt. Somit ist wie abgebildet eine RF-Schaltung 630 detaillierter dargestellt, wobei ein passives Netzwerk 632, das ein oder mehrere passive Dämpfungsglieder oder ähnliches umfassen kann, und ein LNA 634 enthalten ist. Wie außerdem dargestellt, kann ein vom Mischer 640 ausgegebenes heruntergemischtes Signal zusätzlich in einem Verstärker mit programmierbarer Verstärkung (PGA) 647 bezüglich seiner Verstärkung gesteuert werden, wobei dessen Ausgabe auf einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 648 geführt wird, der die Signalinformation digitalisiert und sie zu einem Modem 650 führt (das Teil des DSP 650 sein kann, der in 6A dargestellt ist).
Wie außerdem in 6B dargestellt, können verschiedene Detektoren, insbesondere ein RF-Spitzenwertdetektor 633 und ein Zwischenfrequenz (IF, intermediate frequency) Spitzenwertdetektor 646, mit dem Verarbeitungspfad des RF-Signals verbunden sein, um Signalpegel zu messen und die Information an eine AGC-Steuerschaltung 670 zu liefern. Wenigstens teilweise basierend auf dieser Information kann die AGC-Steuerschaltung 670 die verschiedenen Verstärkungsnetzwerk-Komponenten innerhalb des SoC 600 steuern. Außerdem kann, in Reaktion auf eine Anzeige eines Belastungsniveaus des passiven Netzwerks 632 und wenigstens teilweise basierend auf dem durch den RF-Spitzenwertdetektor 633 detektierten Leistungspegel, die Steuerung 610 dafür getriggert werden, beispielsweise in Reaktion auf einen Interrupt, in einen Bypass-Modus zu wechseln, um eine solche Überlastung zu beseitigen, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist.
Jetzt mit Bezug auf 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie konkret in 7 zu sehen, ist ein Verfahren 700 ein Verfahren zum dynamischen Steuern einer funkbasierten Vorrichtung, um in einem ausgewählten von mehreren Modi zu arbeiten. Somit kann das Verfahren 700 durch eine Steuerung ausgeführt werden, die sich in einem SoC der funkbasierten Vorrichtung befinden kann, das mit einem Eingangsmodul der funkbasierten Vorrichtung verbunden ist. In anderen Fällen kann die Steuerung im Eingangsmodul selber enthalten sein. Es ist außerdem möglich die gesamte Verarbeitungsschaltung, Steuerung und Eingangsmodulschaltung in einer einzigen integrierten Schaltung unterzubringen.
In jedem Fall beginnt das Verfahren 700 damit, die funkbasierte Vorrichtung in einen ländlichen Modus zu konfigurieren (Block 710). In diesem Modus wird durch Umschalt-Schaltkreise ein Verarbeitungspfad für ein Empfängersignal eingerichtet, um ein über eine Antenne empfangenes RF-Signal zu einem LNA zu führen und anschließend zu einem Filter (beispielsweise einem SAW-Filter), der chip-extern vom Eingangsmodul implementiert sein kann.
An diesem Punkt kann die funkbasierte Vorrichtung in einen normalen Betrieb eintreten, in dem sie RF-Signale empfängt und verarbeitet und außerdem gegebenenfalls RF-Signale übertragen kann. Während des Betriebs kann im Block 720 der RF-Signalpegel am LNA-Eingang gemessen werden, beispielsweise durch einen RF-Pegeldetektor. Die Information kann über einen analogen Abtast-Anschlusspin an die Steuerung bereitgestellt werden. Anschließend kann in der Raute 725 festgestellt werden, ob der RF-Signalpegel kleiner ist als ein erster Schwellwert. In Ausführungsformen kann dieser erste Schwellwert auf einen relativ kleinen Pegel gesetzt werden, so dass dieser Vergleich anzeigt, ob für das empfangene RF-Signal höchste Empfindlichkeitsbedingungen passend sind. Falls festgestellt wird, dass der RF-Signalpegel kleiner ist als der erste Schwellwert, geht die Steuerung zu Block 730, wo der Betrieb im ländlichen Modus beibehalten werden kann. Somit geht die Steuerung zurück zu Block 720.
Weiterhin mit Bezug auf 7 gilt, dass falls festgestellt wird, dass der RF-Signalpegel den ersten Schwellwert übersteigt, die Steuerung zu Block 735 gelangt, in dem die funkbasierte Vorrichtung in einen urbanen Modus konfiguriert werden kann. In diesem urbanen Modus kann ein über die Antenne empfangenes RF-Signal zum Filter und anschließend zum LNA geführt werden. Die Steuerung geht als nächstes zu Raute 740, um während dieses Betriebs im urbanen Modus festzustellen, ob der RF-Signalpegel unter einem zweiten Schwellwert liegt. Es ist zu bemerken, dass dieser zweite Schwellwert auf einen höheren Pegel eingestellt sein kann als der erste Schwellwert.
Falls festgestellt wird, dass der RF-Signalpegel kleiner ist als der zweite Schwellwert, gelangt die Steuerung zu Raute 745, um festzustellen, ob die Bedingungen so sind, dass ein oder mehrere Kriterien für eine Rückkehr zu einem ländlichen Modus erfüllt sind. Obgleich Ausführungsformen in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind, können solche Kriterien eine Zeitüberschreitungsbedingung, einen Signalverlust oder weitere solche Kriterien umfassen. Ein weiteres Kriterium kann zusätzliche detektierte Information umfassen, wie etwa einen Pegel, der von einem zweiten Spitzenwertdetektor gemessen wird, wie obenstehend besprochen. Falls festgestellt wird, dass solche Kriterien erfüllt sind, geht die Steuerung zurück zu Block 710, der oben besprochen wurde, um in den ländlichen Modus zurückzukehren. Anderenfalls gelangt die Steuerung zu Block 750, in dem der Betrieb der funkbasierten Vorrichtung im urbanen Modus beibehalten wird.
Weiterhin mit Bezug auf 7 gilt, dass falls festgestellt wird, dass der RF-Signalpegel den zweiten Schwellwert übersteigt, die Steuerung zu Bock 760 gelangt, in dem die funkbasierte Vorrichtung in einen Bypass-Modus konfiguriert werden kann. In diesem Bypass-Modus wird der LNA aus dem Signalverarbeitungspfad entfernt, da das eingehende RF-Signal eine ausreichende Stärke hat. Im Bypass-Modus geht die Steuerung zu Raute 770, wo festgestellt werden kann, ob das RF-Signal unter einem drittem Schwellwert liegt, der auf einem Pegel liegen kann, der verschieden ist von den anderen Schwellwerten. Es ist zu bemerken, dass im Bypass-Modus die Detektion des RF-Signals an einem Eingang (und/oder Ausgang) des Filters vorgenommen werden kann, da kein LNA im Verarbeitungspfad des Empfangssignals vorhanden ist.
Falls festgestellt wird, dass der RF-Signalpergel den dritten Schwellwert übersteigt, wird der Betrieb im Bypass-Modus beibehalten (Block 780). Anderenfalls, wenn festgestellt wird, dass der der RF-Signalpergel unter den dritten Schwellwert fällt, gelangt die Steuerung zu Raute 790, um festzustellen, ob ein oder mehrere Kriterien für die Rückkehr zu einem anderen Modus erfüllt sind. Solche Kriterien können so wie oben besprochen sein (wie etwa eine Time-out-Zeitspanne, ein Signalverlust und so weiter). Falls ein oder mehrere solche Kriterien erfüllt sind, geht die Steuerung zu Raute 795, um festzustellen, ob die funkbasierte Vorrichtung zurück in den urbanen oder ländlichen Modus konfiguriert werden muss.
Es ist zu bemerken, dass obgleich in 7 ein Verfahren zum dynamischen Neu-Konfigurieren einer funkbasierten Vorrichtung für den Betrieb in einem von drei Modi offenbart ist, Ausführungsformen nicht darauf eingeschränkt sind. So kann in anderen Fällen eine funkbasierte Vorrichtung in mehr als drei Betriebsmodi konfiguriert werden. In noch anderen Fällen können nur zwei Modi vorhanden sein, wie etwa gegebene zwei von den drei oben beschriebenen Modi. In solchen Fällen kann der Betrieb wie in 7 beschrieben durchgeführt werden, unter Entfernung des beliebigen Modus, der nicht verfügbar ist.
Ausführungsformen können dafür verwendet werden festzustellen, ob ein Wechsel zurück in einen weniger geschützten Modus ein Wiederauftreten einer Überlastungsbedingung bewirken wird. Um dieses Problem handzuhaben können Ausführungsformen einen auf Zeitgebern basierten Mechanismus bereitstellen, der eine adaptive Time-out-Zeitspanne hat. Der Zeitgeber startet nach dem Wechsel in einen geschützteren Modus. Tritt eine Zeitüberschreitung ein, wechselt die Steuerung in einen weniger geschützten Modus.
Die Time-out-Zeitspanne basiert auf der Dauer zwischen dem Wechsel in den weniger geschützten Modus und der Zeitspanne bevor die nächste Überlastungsbedingung detektiert wird. Falls diese Zeitspanne kurz ist, kann dies eine feindliche Umgebung anzeigen (beispielsweise einen häufig vorhandenen starken benachbarten Kanal), was ein längeres Verbleiben im geschützteren Modus wünschenswerter macht (die Time-out-Zeitspanne verlängernd). Umgekehrt gilt, dass wenn die Dauer zwischen dem Wechsel in den weniger geschützten Modus und dem Zeitpunkt vor der nächsten Überlastungsbedingung relativ lang ist, es wünschenswert sein kann die Time-out-Zeitspanne zu verringern. Das Anpassen der Time-out-Zeitspanne kann in Schritten erfolgen, wobei mehrere Iterationen ausgeführt werden (mehrere Wechsel von einem geschützten zu einem weniger geschützten Modus), was zu einer Time-out-Zeitspanne führt, die auf einer Mittelung über veränderliche Kanalbedingungen basiert.
Beispielsweise können in einer urbanen Umgebung mehrere benachbarte Sender vorhanden sein, die starke Störungen verursachen und somit eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, einen geschützten Modus zu benötigen. Mit einer adaptiven Time-out-Zeitspanne kann eine relativ lange Time-out-Zeitspanne bewirken, dass das FEM relativ länger im geschützteren Modus verbleibt. Dies kann zu einer geringen Wahrscheinlichkeit von Paketverlusten durch Störungen führen, einfach dadurch, dass das FEM nicht viel Zeit in dem weniger geschützten ländlichen Modus arbeitet.
Anderenfalls, in einem ländlichen Modus, können sehr wenige benachbarte Sender vorhanden sein und somit eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein geschützterer Modus benötigt wird. Mit einer adaptiven Time-out-Zeitspanne hierfür kann eine relativ kurze Time-out-Zeitspanne bewirken, dass das FEM relativ länger im geschützteren Modus verbleibt. Dies kann zu einer relativ geringen Wahrscheinlichkeit für einen Paketverlust durch fehlende Empfindlichkeit führen, einfach dadurch, dass das FEM nicht viel Zeit in einem geschützteren Modus arbeitet.
Jetzt mit Bezug auf 8A ist ein Zustandsdiagramm eines dynamischen Betriebs einer funkbasierten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 8A dargestellt, veranschaulicht das Zustandsdiagramm 800 drei verfügbare Modi, in denen eine funkbasierte Vorrichtung konfiguriert werden kann, und zwar einen ländlichen Modus 810, einen urbanen Modus 820 und eine Bypass-Modus 830. Die verschiedenen Modi und ihre Konfigurationen und Betriebsarten wurden obenstehend beschrieben. Das Zustandsdiagramm 800 kann Steuervorgänge repräsentieren, die von einer Steuerung ausgeführt werden, beispielsweise von einem SoC, das einem Eingangsmodul zugeordnet ist, das Umschalt-Schaltkreise umfasst, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. Selbstverständlich kann in anderen Implementierungen eine einzige integrierte Schaltung eine Eingangsschaltung und zugehörige Umschalt-Schaltkreise umfassen. In noch anderen Implementierungen kann ein Eingangsmodul ausreichend Verarbeitungsschaltkreise umfassen, um das Ausführen des Zustandsdiagramms 800 selbst zu implementieren.
In jedem Fall beginnt, wie in 8A dargestellt, der Betrieb einer funkbasierten Vorrichtung im ländlichen Modus 810. Dann, in Reaktion auf einen gegebenen Interrupt, kann der Zustand der funkbasierten Vorrichtung in einen gegebenen von dem urbanen Modus 820 oder dem Bypass-Modus 830 wechseln. Genauer kann in Reaktion auf einen ersten Interrupttyp (int_1) die funkbasierte Vorrichtung vom ländlichen Modus 810 in den urbanen Modus 820 neu konfiguriert werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann dieser erste Interrupttyp in Reaktion darauf ausgelöst werden, dass ein RF-Signalpegel detektiert wird, der einen gegebenen Schwellwert überschreitet, wie dies obenstehend besprochen wurde.
Somit gilt mit Bezug auf diesen ersten Interrupttyp, dass wenn eine Leistungspegelabweichung detektiert wird, die einen gegebenen Schwellwert übersteigt, die funkbasierte Vorrichtung in den urbanen Modus 820 neu konfiguriert werden kann. Anschließend, nach einer Time-out (TO) Zeitspanne, kann der Zustand in den ländlichen Modus 810 zurückkehren. In verschiedenen Ausführungsformen kann, wie zuvor beschrieben, diese Time-out-Zeitspanne eine adaptive oder einstellbare Time-out-Zeitspanne sein. Beispielsweise kann, wenn eine Verweildauer im ländlichen Modus 810 kurz ist (beispielsweise kürzer als eine Solldauer), die Time-out-Zeitspanne verlängert werden, derart, dass der Betrieb im urbanen Modus 820 für längere Zeitspannen stattfindet.
Weiterhin mit Bezug auf 8A kann der Betrieb in Reaktion auf einen anderen Interrupttyp auch vom ländlichen Modus 810 direkt in den Bypass-Modus 830 wechseln. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann dieser zweite Interrupttyp (int_2) auftreten, wenn ein passives Netzwerk eines Verarbeitungspfads für ein Empfänger-RF-Signal einen Dämpfungsschwellwert erreicht. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann dieser zweite Interrupttyp eine höhere Priorität haben als der erste Interrupttyp. Somit wechselt die Steuerung in Reaktion auf das Auslösen dieser beiden Interrupts vom ländlichen Modus 810 in den Bypass-Modus 830 anstatt vom ländlichen Modus 810 in den urbanen Modus 820. Wie dargestellt, wechselt nach dem Ablauf einer Time-out-Zeitspanne die Steuerung vom Bypass-Modus 830 zurück in den ländlichen Modus 810.
Weiterhin mit Bezug auf 8A gilt, dass wenn im urbanen Modus 820 der zweite Interrupttyp ausgelöst wird, der Zustand vom urbanen Modus 820 in den Bypass-Modus 830 wechselt. Es ist zu bemerken, dass obgleich die speziellen in 8A vorhandenen Zustandsänderungen und Modi dargestellt sind, Variationen und Alternativen möglich sind. Beispielsweise kann in manchen Fällen der Time-out-Zeitgeber zurückgesetzt werden, wenn die Leistung einen gegebenen Schwellwert übersteigt. Solche Time-out-Rücksetzungen können auftreten, wenn einer von dem urbanen oder Bypass-Modus läuft.
Jetzt mit Bezug auf 8B ist ein Zustandsdiagramm eines dynamischen Betriebs einer funkbasierten Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Allgemein arbeitet dieses Zustandsdiagramm ebenso wie in 8A, mit dem Zusatz der Rücksetzung von Time-out-Zeitgebern, wenn ein gegebener Zustand vorliegt und detektierte RF-Signale über einem gegebenen Schwellwert liegen.
Somit gilt, wie in 8B dargestellt, dass wenn ein erster Interrupttyp ausgelöst wird während der urbane oder Bypass-Modus aktiv ist, ein Zeitgeber-Rücksetz-Zustand (825 oder 835) auftritt, in dem der Time-out-Zeitgeber zurückgesetzt wird. In dieser Implementierung ist zu bemerken, dass die Rückkehr von einem von dem urbanen oder dem Bypass-Modus in den ländlichen Modus eintreten kann, wenn die Time-out-Zeitspanne abgelaufen ist und der gemessene RF-Leistungspegel während der Time-out-Zeitspanne unter dem gegebenen Schwellwert verbleibt. Anderenfalls gilt, dass wenn eine RF-Leistungspegelabweichung über einen gegebenen Schwellwert hinaus in einem dieser Modi auftritt, der erste Interrupttyp ausgelöst wird und der Time-out-Zeitgeber zurückgesetzt wird.
Zur Steuerung der Verweilzeit in einem geschützteren Modus kann eine Steuerung dafür eingerichtet sein, einen Soll- oder Schwellwert für die Verweilzeit mit der Zeitspanne zu vergleichen, die im weniger geschützten Modus verbracht wird. Als ein Beispiel: falls die im ländlichen Modus zugebrachte Zeitspanne zwischen der Soll-Verweildauer und (beispielsweise) 2*Soll-Verweildauer liegt, dann bleibt die Verweilzeit im urbanen Modus (u_dwell Time-out) unverändert. Falls die Zeitspanne, die im ländlichen Modus zugebracht wird, kürzer ist als die Soll-Verweildauer, was erhebliche Störungen anzeigt, wird die Verweilzeit im urbanen Modus erhöht. Dies verringert die Wiederholungsfrequenz der Wechsel zwischen dem ländlichen und urbanen Modus. Während eines solchen Wechsels kann ein Paket verlorengehen, wohingegen es gegebenenfalls hätte erfolgreich empfangen werden können, wenn im urbanen Modus verblieben wird. Falls die Zeitspanne, die im ländlichen Modus zugebracht wird, länger ist als 2*Soll-Verweildauer, was keine erheblichen Störungsbedingungen anzeigt, kann die Verweilzeit im urbanen Modus verringert werden. Hierdurch kann der Empfänger mehr Zeit in einem empfindlicheren Modus verbringen, um schwächere Signale zu empfangen.
Jetzt mit Bezug auf 9A ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Genauer ist das Verfahren 900 in 9A ein detaillierteres Verfahren zur dynamischen Steuerung einer Eingangsschaltung einer funkbasierten Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Dabei kann das Verfahren 900 in 9A durch Hardwareschaltkreise ausgeführt werden, wie etwa einer Steuerung, die in der funkbasierten Vorrichtung vorhanden ist, beispielsweise ein Microcontroller innerhalb eines SoC, Steuerschaltkreisen in einem Eingangsmodul selber oder anderen Verarbeitungsschaltungen. Die Hardwareschaltkreise können Anweisungen ausführen, die in einem nicht-flüchtigen Speichermedium gespeichert sind, wie etwa einem nicht-flüchtigen Speicher, der innerhalb des SoC, des Eingangsmoduls oder einer anderen integrierten Schaltung der funkbasierten Vorrichtung vorhanden sein kann.
Wie in 9A dargestellt, beginnt das Verfahren 900 wenn ein Empfänger aktiviert wird und vorherige Verweildauern als Anfangswerte wiederhergestellt werden können (Block 905). In einer oder mehreren Ausführungsformen können diese Anfangs-Verweildauern in Form von exponentiellen Werten gegeben sein, die verwendet werden können, um Verweildauern im urbanen und Bypass-Modus festzulegen. In einer oder mehreren solchen Ausführungsformen können diese exponentiellen Werte so eingestellt sein, dass sie einen Anfangswert haben, beispielsweise sieben (was als exponentieller Wert wirkt, wenn keine Historie verfügbar ist). Obgleich in diesem Beispiel ein Exponent verwendet wurde, um die Verweildauern zu ändern, kann in anderen Fällen ein linearer Ansatz verwendet werden. Diese exponentiellen Werte können somit die (Verweil)-Zeitspanne im urbanen und Bypass-Modus festlegen (die so zu steuern sind, dass sie innerhalb minimaler und maximaler Werte liegen (E_urban_min und max und E_bypass_min und max), wie sie in nachfolgenden Tabellen verwendet werden), mit Anfangswerten von E = 7, wenn keine Historie verfügbar ist (E_urban_prev und E_bypass_prev). Ebenfalls für die nachfolgenden Tabellen gilt, dass angenommen wird, dass eine typische Paketdauer (tpd) 20 Millisekunden (ms) beträgt und ein Sollwert für die Dauer in einem gegebenen Modus ohne den Bedarf für einen Wechsel (Sollwert) auf 1024 tpd festgelegt werden kann.
Wie in 9A dargestellt, geht die Steuerung dann zu Block 910, in dem die funkbasierte Vorrichtung (und genauer das Eingangsmodul) in den ländlichen Modus initialisiert werden kann. Für diese Initialisierung und Konfiguration in den ländlichen Modus können verschiedene Vorgänge stattfinden, was das Einstellen der Umschalt-Schaltkreise beinhaltet, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. Außerdem können ein oder mehrere RF-Pegeldetektoren initialisiert werden, beispielsweise durch das Entladen von Filterkondensatoren. Zusätzlich kann ein Zeitdauer-Zeitgeber zum Beibehalten einer Betriebsdauer im ländlichen Modus eingestellt werden. Außerdem kann ein analoger Komparator, der einen detektierten RF-Leistungspegel mit einem gegebenen Schwellwert vergleicht, dafür aktiviert werden in Reaktion auf eine Leistungsabweichung einen Interrupt auszulösen.
Weiterhin mit Bezug auf 9A, geht während des Betriebs im ländlichen Modus die Steuerung als nächstes zu einer Feststellung, ob ein Interrupt detektiert wird (Raute 915), was bedeutet, dass ein Leistungspegel einen Schwellwert überschritten hat. Ist dies der Fall, geht die Steuerung als nächstes zu Raute 920, um festzustellen, ob der urbane Modus gesperrt ist (was auf einem Freigabe-Bit basieren kann, das gesetzt wird, um anzuzeigen, dass der urbane Modus übersprungen wird). Falls ein solches Freigabe-Bit gesetzt ist, um dieses Überspringen freizugeben, geht die Steuerung von Raute 920 direkt zu Block 965, um die funkbasierte Vorrichtung (genauer das Eingangsmodul) in den Bypass-Modus neu zu konfigurieren, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
Anderenfalls, wenn kein Überspringen angezeigt wird, geht die Steuerung von Raute 920 zu Block 925, in dem der Betrieb der funkbasierten Vorrichtung (genauer das Eingangsmodul) in den urbanen Modus neu konfiguriert werden kann. In Block 925 können verschiedene Vorgänge ausgeführt werden, um das Eingangsmodul geeignet in den urbanen Modus neu zu konfigurieren, was eine geeignete Einstellung von Umschalt-Schaltkreisen beinhaltet. Außerdem können ähnliche Vorgänge wie oben für eine Konfiguration in den ländlichen Modus beschrieben ausgeführt werden. Diese Vorgänge umfassen das Auslesen einer ländlichen Zeitdauer und das Aktualisieren einer Berechnung der Verweildauer für den urbanen Modus, die wenigstens teilweise darauf basiert (wobei ein Beispiel hierfür in Tabelle 1 dargestellt ist). Weitere Vorgänge umfassen das Einstellen einer Time-out-Zeitspanne für die urbane Verweildauer und das Starten des Zeitgebers und das Rücksetzen einer AGC-Steuerschaltung des SoC. Dementsprechend wird der Betrieb an diesem Punkt im urbanen Modus fortgeführt.
Jetzt mit Bezug auf Tabelle 1 ist Pseudocode zum Ausführen einer Aktualisierungsberechnung für eine urbane Verweilzeitdauer gemäß einer Ausführungsform dargestellt. In diesem Pseudocode in Tabelle 1 können die oben beschriebenen Parameter verwendet werden.
Weiterhin mit Bezug auf 9A, kann in Raute 930 festgestellt werden, ob die Verweilzeitdauer des urbanen Modus abgelaufen ist. Ist dies der Fall und ein Einfrieren des AGC ist nicht aktiv, geht die Steuerung zurück zu Block 910, um in den ländlichen Modus zurückzukehren. Es ist zu bemerken, dass das Einfrieren des AGC ein Hinweis darauf ist, dass in Reaktion auf die Detektion eines gültigen Pakets Veränderungen am AGC-Schaltkreis blockiert sind. Auf diese Weise können Ausführungsformen dafür konfiguriert werden, dass sie Moduswechsel verhindern, während ein gültiges Paket empfangen wird, um dadurch mögliche Abrisse des Empfangsvorgangs zu vermeiden. Hierfür kann eine Steuerung überprüfen, ob eine Detektion vorliegt, die anzeigt, dass gerade ein gültiges Paket empfangen wird. Beispiele für Signale, die verwendet werden können, um zu überprüfen, ob gerade ein gültiges Paket empfangen wird, umfassen die Folgenden: Zeittakt-Detektion, Präambel-Detektion, Syncwort-Detektion, RSSI, AGC-Aktivität und so weiter. Falls es einen Hinweis gibt, dass ein gültiges Paket empfangen wird, kann die Steuerung warten, bis das Paket empfangen wurde, oder sie kann eine Zeitsperre und einen Wechsel nach der Zeitsperre verwenden. In einer Ausführungsform kann eine AGC-Steuerschaltung daran gehindert werden, die AGC-Einstellungen zu aktualisieren (ein sogenanntes Einfrieren des AGC, wie in 9A dargestellt), wenn ein gültiges Paket detektiert wird.
Falls die Verweilzeitdauer des urbanen Modus nicht abgelaufen ist, kann in Raute 935 als nächstes festgestellt werden, ob ein Interrupt empfangen wurde. Falls das der Fall ist und falls kein Einfrieren des AGC vorliegt (was in Raute 940 festgestellt wird), geht die Steuerung zu Block 965 für eine Neukonfiguration in den Bypass-Modus. In Block 965 können Vorgänge zum Neukonfigurieren des FEM in den Bypass-Modus Folgendes umfassen: das Ablesen eines urbanen Zeitgebers, Aktualisieren einer Verweilzeitberechnung für den Bypass-Modus (beispielsweise entsprechend der nachfolgenden Tabelle 2), Einstellen einer Time-out-Zeitspanne für die Bypass-Verweilzeit und das Starten des Zeitgebers und Rücksetzen der AGC-Steuerschaltung.
Jetzt mit Bezug auf Tabelle 2 ist Pseudocode zum Ausführen einer Aktualisierungsberechnung für eine Bypass-Verweilzeitdauer gemäß einer Ausführungsform dargestellt. In diesem Pseudocode in Tabelle 2 können die oben beschriebenen Parameter verwendet werden.
Weiterhin mit Bezug auf 9A und für einen Betrieb im Bypass-Modus, kann in Raute 970 festgestellt werden, ob die Verweilzeitdauer des Bypass-Modus abgelaufen ist. Falls das der Fall ist und falls kein Einfrieren des AGC vorliegt (was in Raute 975 festgestellt wird), wechselt die Steuerung in einen ausgewählten von dem urbanen oder ländlichen Modus, in Abhängigkeit davon, ob das Überspringen vom Bypass- zum urbanen Modus aktiv ist (wie in Raute 980 festgestellt wird).
Es ist zu bemerken, dass obgleich die Ausführungsform in 9A auf dieser Überblicksebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind. Beispielsweise könnten dynamische Aktualisierungen von urbanen und Verweil-Time-out-Dauern stattfinden, und können des Weiteren nur stattfinden, wenn festgestellt werden kann, dass ein gegebener Moduswechsel nicht mit einem erwünschten Paket verknüpft ist (was gegebenenfalls basierend auf einer Präambel-Detektion und Zeitstrukturinformation festgestellt werden kann). Auf diese Weise können Anpassungen der Verweilzeit ausgeschlossen werden, wenn Wechsel möglicherweise das Ergebnis des Empfangs eines erwünschten Pakets mit hoher Leistung sind.
Überlastungsbedingungen, die Wechsel auslösen, können auf dieselbe Weise gehandhabt werden (wie in 9A beschrieben), unabhängig davon, ob sie durch Störungen verursacht sind oder durch erwünschte Pakete. Genau wie starke Störungen kann auch ein starkes erwünschtes Paket den Leistungspegel über den Detektionsschwellwert treiben. Passiert dies kurz nach dem Wechsel in einen weniger geschützten Modus, wird dies wahrscheinlich zur Berechnung eines längeren Verweil-Time-outs führen, ebenso wie dies der Fall wäre, wenn ein starkes Störsignal empfangen wird. Ein erwünschtes Signal kann möglicherweise erfolgreich empfangen werden, selbst dann, wenn das FEM während des Empfangs der Präambel in einen geschützteren Modus wechselt. Es kann daher unnötig sein, die Verweilzeit basierend auf den Zeitbedingungen eines erwünschten Signals zu erhöhen.
Hierfür kann festgestellt werden, ob der Wechsel in einen geschützteren Modus einem erwünschten Signal zugeordnet werden kann. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann diese Feststellung durch das Berücksichtigen einer Präambel-Detektion ausgeführt werden. Ist dieser Wechsel einem erwünschten Paket zugeordnet, kann man davon ausgehen, dass die Präambel innerhalb einer bestimmten Zeitspanne (RXpdt) nach dem Wechsel detektiert wird. Statt der Präambel-Detektion könnten auch viele andere Detektionssignale verwendet werden, beispielsweise Syncwort-Detektion, Zeitstruktur-Detektion, Detektion eines AGC-Einfrierens usw. Die Zeitstrukturen dieser Signale können sich vom Präambel-Detektions-Time-out (RXpdt) unterscheiden, so dass Anpassungen für diese Zeitspanne darauf basieren können, welches Signal oder welche Signalkombination verwendet wird.
Falls der Wechsel tatsächlich einem erwünschten Paket zugeordnet werden kann (x_dwell < RXpdt), bleibt das Verweil-Time-out unverändert. Kann jedoch der Wechsel nicht mit einem erwünschten Signal verknüpft werden (x_dwell ≥ RXpdt), dann kann der Time-out x_dwell gegebenenfalls neu berechnet werden, basierend auf der Zeitspanne, die in dem weniger geschützten Modus verbracht wurde und dem Wechsel in den aktuellen geschützteren Modus voranging. Auf diese Weise können erwünschte Pakete davon ausgeschlossen werden die Verweil-Time-outs festzulegen.
Jetzt mit Bezug auf 9B ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren 901 in 9B ist allgemein dasselbe wie das Verfahren 900 in 9A, und gemeinsame Elemente werden nicht besprochen. Stattdessen betrifft die nachfolgende Diskussion weitere dynamische Aktualisierungen von Verweil-Zeitspannen, in Abhängigkeit davon, ob Moduswechsel von erwünschten Signaldetektionen verursacht sind.
Somit gilt in dieser Implementierung, dass falls eine Präambel detektiert wird, wenn in einem urbanen oder Bypass-Modus gearbeitet wird (wie in den Rauten 955 und 985 festgestellt wird), es als nächstes festgestellt werden kann (in den Rauten 960 und 990), ob die aktuelle Zeitdauer im betreffenden Modus (entweder im urbanen Modus oder dem Bypass-Modus) kürzer ist als ein Empfänger-Präambel-zu-Detektion-Time-out (Rx_pdt), der verwendet werden kann, um festzustellen, ob ein Wechsel durch ein erwünschtes Signal verursacht ist. Falls die aktuelle Dauer im gegebenen Modus diesen Wert des Präambel-Detektion-Time-outs übersteigt, kann die betreffende Verweil-Time-out-Zeitspanne aktualisiert werden (in einem der Blöcke 950 und 995). In anderen Eigenschaften kann der Betrieb des Verfahrens 901 derselbe sein, der obenstehend für das Verfahren 900 in 9A besprochen wurde. Selbstverständlich sind Variationen und Alternativen möglich.
In einigen Anwendungsfällen ist es möglich, eine funkbasierte Vorrichtung, wenn sie in einer bestimmten Umgebung im Feldeinsatz implementiert ist, mit einem festen Modus zu konfigurieren. Es sei beispielsweise eine funkbasierte Vorrichtung wie etwa ein intelligenter Zähler oder Ähnliches betrachtet, der in einer ländlichen Umgebung installiert ist. Bei der Installation kann die funkbasierte Vorrichtung, obgleich sie mehrere Modi verfügbar hat, statisch so konfiguriert werden, beispielsweise durch Firmware, dass sie im ländlichen Modus festgelegt ist. Mit der Zeit, wenn der Charakter der Umgebung sich ändert und eine zusätzliche Entwicklung stattfindet, kann jedoch dieser ländliche Standort viel mehr funkbasierte Vorrichtungen aufweisen, derart, dass ein gewisses Maß an Störungen durch Blockierer auftritt. Hierdurch kann der ländliche Modus gegebenenfalls nicht länger der geeignetste Modus für den Betrieb der anfänglich vorhandenen funkbasierten Vorrichtung sein.
Jetzt mit Bezug auf 10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Genauer zeigt 10 ein Verfahren 1000 zum Überwachen einer Netzwerkumgebung über eine Zeitspanne und zum Erkennen, wann der Charakter einer Netzwerkumgebung sich ausreichend verändert hat, um zu veranlassen, dass ausgewählte funkbasierte Vorrichtungen für den Betrieb in einem anderen statischen Modus konfiguriert werden.
In einer Ausführungsform kann das Verfahren 1000 von einer zentralen Steuereinheit ausgeführt werden, wie beispielsweise einem zentralen Server eines Dienstanbieters, der eine Anzahl funkbasierter Vorrichtungen, wie etwa intelligente Zähler, unterhält. Dabei kann das Verfahren 1000 von Hardwareschaltungen ausgeführt werden, wie etwa solchen, die in einem oder mehreren Cloudservern vorhanden sein können. Diese Cloudserver können Prozessoren, Speicher oder andere Datenspeicher, Netzwerkschnittstellen und nicht-flüchtige Speicher (beispielsweise zum Speichern von Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 1000) umfassen.
Wie dargestellt, beginnt das Verfahren 1000 mit dem Überwachen von Qualitätsinformation von funkbasierten Vorrichtungen in der Netzwerkumgebung (Block 1010). Die Netzwerkumgebung kann beispielsweise ein funkbasiertes Mesh-Netzwerk sein, wie es etwa in einer gegebenen Nachbarschaft vorhanden ist, in der jede Wohnstätte wenigstens einen intelligenten Zähler mit einer funkbasierten Vorrichtung hat, die Umschalt-Schaltkreise usw. umfasst, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist. Die Qualitätsinformation kann, in einer Ausführungsform, eine oder mehr Metriken der Signalqualität sein, wie etwa eine oder mehrere der Folgenden: Zahl der Übertragungswiederholungen, Zahl der Nutzdatenfehler, Zahl der Rahmen-Checksummen (FCS, frame checksum) Fehler, Zahl der Fehler der zyklischen Redundanzprüfung (CRC, cyclic redundancy check), RSSI, SNR, Blockiersignal-Information usw. In einigen Fällen kann die Qualitätsinformation auch Netzwerk-Qualitätsinformation umfassen, wie etwa Latenzzeitdaten, die die Verzögerung von Datenübertragungen zwischen dem zentralen Server und der funkbasierten Vorrichtung betreffen (beispielsweise basierend auf Übertragungswiederholungen oder auf andere Weise). Es ist zu bemerken, dass diese Überwachung auf einer sich wiederholenden Basis stattfinden kann, beispielsweise monatlich, jährlich oder einer anderen relativ langfristigen Basis.
Die Steuerung gelangt als nächstes zu Block 1020, in dem basierend auf der Überwachung eine Überwachungsdatenbank aktualisiert werden kann. Beispielsweise kann ein einzelner Eintrag bereitgestellt werden, um eine Gesamtqualitätsmetrik zu enthalten, oder es können mehrere Einträge stattfinden, von denen jeder einer funkbasierten Vorrichtung zugeordnet ist und irgendeinen Typ von Signalqualitätsinformation oder eine andere Qualitätsinformation speichert. Die Steuerung geht dann zu Raute 1030, um festzustellen, ob seit der letzten Netzwerkanalyse eine ausreichende Zeitspanne verstrichen ist. Wie zuvor erwähnt, kann dies eine relativ lange Zeitspanne sein. Falls nicht, geht die Steuerung zurück zu Block 1010 für eine weitere Überwachung der Netzwerkumgebung.
Falls festgestellt wird, dass eine ausreichende Zeitspanne verstrichen ist, geht die Steuerung zu Block 940, um dort die Überwachungsdatenbank zu analysieren, um festzustellen, ob für die funkbasierten Vorrichtungen ein Wechsel in einen anderen Betriebsmodus bewirkt werden sollte. Beispielsweise könnte, mit den oben gemachten Annahmen von funkbasierten Vorrichtungen, die anfänglich für einen ländlichen Modus konfiguriert wurden, die Qualitätsinformation über die Zeit eine Verschlechterung anzeigen, beispielsweise aufgrund der gestiegenen Anzahl von funkbasierten Vorrichtungen, die in der Umgebung vorhanden sind.
Die Feststellung in Raute 1050 kann dazu verwendet werden, eine Konfigurationsaktualisierung in einen anderen Modus zu veranlassen. Die Steuerung geht daher in diesem Fall zu Block 1060. In Block 1060 kann der zentrale Server eine Codeaktualisierung an die funkbasierte Vorrichtung in dieser Netzwerkumgebung senden. Beispielsweise kann der Cloudserver eine Over-the-Air-Firmwareaktualisierung senden. Diese Aktualisierung kann Code umfassen, um eine Steuerung in jeder der funkbasierten Vorrichtungen in der Netzwerkumgebung zu veranlassen, vom ländlichen Modus in den urbanen Modus neu zu konfigurieren. Es versteht sich, dass obgleich dies mit diesem bestimmten Beispiel besprochen wurde, unter Verwendung des Verfahrens 1000 selbstverständlich auch Neukonfigurationen zwischen anderen Modi stattfinden können.
Beispielsweise kann in einer Implementierung die Netzwerkumgebung in verschiedene Segmente oder Abschnitte aufgeteilt sein (beispielsweise basierend auf dem physischen Standort), die unabhängig überwacht und gesteuert werden können. Auf diese Weise kann eine Aktualisierung zuerst für eine oder mehrere funkbasierte Vorrichtungen in einem ersten Abschnitt ausgeführt werden. Für diese aktualisierten funkbasierten Vorrichtungen kann dann eine zusätzliche Überwachung und Analyse ausgeführt werden, um zu bestätigen, dass eine gegebene Aktualisierung (beispielsweise eine Codeaktualisierung) zu akzeptablen Qualitätsniveaus führt. Nachdem eine solche verbesserte Qualität bestätigt ist, kann der zentrale Server veranlassen, dass weitere funkbasierte Vorrichtungen, beispielsweise in einem oder mehreren weiteren Abschnitten der Netzwerkumgebung, aktualisiert werden. In weiteren Ausführungsformen können die in diesem Schriftstück beschriebenen dynamischen Aktualisierungen auf Basis einzelner funkbasierter Vorrichtungen ausgeführt werden, wenn festgestellt wird, dass die Qualität einer einzelnen funkbasierten Vorrichtung sich verschlechtert hat (beispielsweise unter einen gegebenen Schwellwert).
Ausführungsformen können in vielen verschiedenen Vorrichtungen implementiert werden. Jetzt mit Bezug auf 11 ist ein Blockdiagramm einer typischen IoT-Vorrichtung 1100 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. In der in 11 dargestellten Ausführungsform kann die IoT-Vorrichtung 1100 eine beliebige verbundene Vorrichtung sein, um eine Vielfalt verschiedener Funktionalitäten bereitzustellen. In dem in 11 dargestellten Überblick umfasst die IoT-Vorrichtung 1100 eine integrierte Schaltung 1105, beispielsweise einen Microcontroller, einen funkbasierten Transceiver, der gemäß einem oder mehreren funkbasierten Protokollen arbeiten kann (beispielsweise WLAN-OFDM, WLAN-DSSS, Bluetooth, neben anderen), oder eine andere Vorrichtung, die in einer Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet werden kann, wobei dies sensorische Erfassungen, Zählerablesungen, eingebettete Anwendungen, Kommunikationen, Anwendungen usw. umfasst, und die gegebenenfalls besonders geeignet für die Verwendung in einer IoT-Vorrichtung ist. Die integrierte Schaltung 1105 ist ihrerseits mit einem Eingangsmodul 1190, das Umschalt-Schaltkreise 1192 umfasst, und außerdem mit einem chip-externen Filter 1185 verbunden. In Ausführungsformen können die Umschalt-Schaltkreise so gesteuert werden, dass sie, entweder statisch oder dynamisch, den Betrieb in einem gegebenen von mehreren verfügbaren Empfangsmodi gestatten, wie in diesem Schriftstück beschrieben ist.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst die integrierte Schaltung 1105 ein Speichersystem 1110, das in einer Ausführungsform einen nichtflüchtigen Speicher umfassen kann, wie etwa einen Flash-Speicher, sowie einen flüchtigen Speicher, wie etwa RAM. In einer Ausführungsform kann dieser nichtflüchtige Speicher als ein nicht-transitorisches Speichermedium implementiert sein, das Anweisungen und Daten speichern kann. Ein solcher nichtflüchtiger Speicher kann Anweisungen speichern, die Anweisungen zum Erzeugen von Steuersignalen umfassen (beispielsweise in Form der oben besprochenen Eingangsteilmodus-Steuersignale), zur Verwendung bei der Steuerung der Umschaltung der Umschalt-Schaltkreise 1192, wie dies in diesem Schriftstück beschrieben ist.
Das Speichersystem 1110 ist über einen Bus 1150 mit einem Digitalkern 1120 verbunden, der einen oder mehrere Kerne und/oder Microcontroller umfassen kann, die als eine Haupt-Verarbeitungseinheit der integrierten Schaltung arbeiten. Der Digitalkern 1120 kann seinerseits mit Taktsignalgeneratoren 1130 verbunden sein, die eine oder mehrere Phasenregelschleifen oder eine andere Takterzeugungsschaltung bereitstellen können, um verschiedene Taktsignale zur Verwendung durch Schaltungen des ICs zu erzeugen.
Wie außerdem dargestellt, umfasst das IC 1105 des Weiteren eine Leistungsschaltung 1140, die einen oder mehrere Spannungsregler umfassen kann. Zusätzliche Schaltkreise können optional vorhanden sein, in Abhängigkeit von einer bestimmten Implementierung, um verschiedene Funktionalitäten und Interaktionen mit externen Vorrichtungen bereitzustellen. Solche Schaltkreise können einen Schnittstellenschaltkreis 1160 umfassen, der eine Schnittstelle zu verschiedenen chip-externen Vorrichtungen bereitstellen kann, Sensorschaltkreise 1170, die verschiedene chip-interne Sensoren enthalten können, die digitale und analoge Sensoren umfassen, um erwünschte Signale zu erfassen, wie etwa für Zählerableseanwendungen usw.
Zusätzlich kann, wie in 11 dargestellt, eine Transceiver-Schaltung 1180 vorgesehen sein, um das Senden und Empfangen von Funksignalen zu ermöglichen, beispielsweise entsprechend einem oder mehreren von einem funkbasierten lokalen oder Weitverkehrs-Kommunikationssystem, wie etwa Zigbee, Bluetooth, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4, Mobilfunk usw. und über die Verbindung zu einem Eingangsmodul 1190, das seinerseits mit einer Antenne 1195 verbunden ist. Es ist zu bemerken, dass obgleich die Darstellung auf dieser Überblicksebene vorliegt, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Es ist zu bemerken, dass eine IoT-Vorrichtung, die eine Ausführungsform verwendet, als zwei Beispiele, eine IoT-Vorrichtung für ein Heim- oder industrielles Automatisierungsnetzwerk oder ein intelligenter Stromzähler zur Verwendung in einem intelligenten Versorgungsnetzwerk sein kann, wobei dies beispielsweise ein Mesh-Netzwerk ist, bei dem die Kommunikation entsprechend einer IEEE 802.15.4 Spezifikation oder einem anderen solchen funkbasierten Protokoll stattfindet.
Jetzt mit Bezug auf 12 ist ein Überblicksdiagramm eines Netzwerks gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Wie in 12 zu sehen, umfasst ein Netzwerk 1200 eine Vielzahl von Vorrichtungen, wobei diese intelligente Vorrichtungen, wie etwa IoT-Vorrichtungen, Koordinator-Vorrichtungen und entfernte Dienstanbieter umfassen. In der Ausführungsform in 12 kann ein Mesh-Netzwerk 1205 vorhanden sein, beispielsweise in einem Gebäude, das mehrere IoT-Vorrichtungen 1210_0-n hat, wie etwa intelligente Zähler.
Solche IoT-Vorrichtungen können Umschalt-Schaltkreise umfassen, wie sie in diesem Schriftstück beschrieben sind, um einen steuerbaren Betrieb in einem gegebenen von verfügbaren Sende- und Empfangsmodi zu aktivieren. Wie dargestellt, ist wenigstens eine IoT-Vorrichtung 1210 mit einer Koordinator-Vorrichtung 1230 verbunden, die ihrerseits über ein Weitverkehrsnetzwerk 1250, beispielsweise dem Internet, mit einem entfernten Dienstanbieter 1260 kommuniziert.
In einer Ausführungsform kann der entfernte Dienstanbieter 1260 einen oder mehrere Backend-Server umfassen, die für die Versorgung und die Handhabung der Kommunikation mit den IoT-Vorrichtungen 1210 verwendet werden können. Solche Backend-Server können einen oder mehrere Prozessoren, verschiedene Speicher, Schnittstellenschaltungen usw. umfassen, um eine Zusammenarbeit innerhalb des Netzwerks 1200 zu ermöglichen. Außerdem kann der entfernte Dienstanbieter 1260 die langfristige Netzwerkanalyse und die Aktualisierung der Betriebsmodi von einer oder mehreren IoT-Vorrichtungen 1210 ausführen, basierend auf der Historie der Qualitätsanalyse, wie in 10 zuvor beschrieben wurde. Es ist zu bemerken, dass obgleich die Ausführungsform in 12 auf dieser Überblicksebene dargestellt ist, viele Variationen und Alternativen möglich sind.
Obgleich die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf eine begrenzte Zahl von Implementierungen beschrieben wurde, sind für den Fachmann mit den Lehren dieser Offenbarung zahlreiche Modifikationen und Variationen davon erkennbar. Es ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche all diese Modifikationen und Variationen abdecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 17/851534 [0001]

Claims

Vorrichtung, Folgendes umfassend: einen Empfangspfad, um ein Empfangs-Hochfrequenz (RF) Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad wenigstens einen rauscharmen Verstärker (LNA) und mehrere Signalknoten umfasst und wobei der Empfangspfad dafür konfigurierbar ist, in mehreren Modi zu arbeiten; wenigstens einen Filter, um das Empfangs-RF-Signal zu filtern; und wenigstens eine Detektorschaltung, um einen oder mehrere Pegel zu detektieren, die an einem oder mehreren der mehreren Signalknoten auftreten, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, eine Reihenfolge für den wenigstens einen LNA und den wenigstens einen Filter zu konfigurieren, wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren Pegeln, die in der wenigstens einen Detektorschaltung detektiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem Umschalt-Schaltkreise umfasst, die mit dem Empfangspfad verbunden sind, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind, den Empfangspfad in einen ausgewählten von den mehreren Modi zu konfigurieren, wenigstens teilweise basierend auf dem einen oder den mehreren Pegeln, die in der wenigstens einen Detektorschaltung detektiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Umschalt-Schaltkreise, in wenigstens einem der mehreren Modi, dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass der Empfangspfad den wenigstens einen LNA umgeht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Umschalt-Schaltkreise: in einem ersten Modus von den mehreren Modi dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des wenigstens einen LNA über einen ersten Signalknoten von den mehreren Signalknoten detektiert; in einem zweiten Modus von den mehreren Modi dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des wenigstens einen Filters über einen zweiten Signalknoten von den mehreren Signalknoten detektiert; und wobei in einem dritten Modus von den mehreren Modi die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die wenigstens eine Detektorschaltung den Pegel des Empfangs-RF-Signals am Eingang des wenigstens einen LNA detektiert, wobei im dritten Modus der Eingang des wenigstens einen LNA mit einem Ausgang des wenigstens einen Filters über einen dritten Signalknoten von den mehreren Signalknoten verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Detektorschaltung Folgendes umfasst: einen ersten RF-Detektor, der mit einem Eingang des wenigstens einen LNA verbunden ist; und einen zweite RF-Detektor, der mit einem Eingang des wenigstens einen Filters verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung eine RF-Eingangsschaltung umfasst, die den Empfangspfad umfasst, wobei die RF-Eingangsschaltung dafür vorgesehen ist, mit einem Prozessor verbunden zu sein, der eine Steuerung hat, wobei die Steuerung dafür vorgesehen ist, die Umschalt-Schaltkreise zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die außerdem eine erste integrierte Schaltung umfasst, die die RF-Eingangsschaltung umfasst, und eine zweite integrierte Schaltung, die den Prozessor umfasst, wobei der wenigstens eine Filter aus einer separaten Komponente besteht, die mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, einen ersten Interrupt zu empfangen, um anzuzeigen, dass das Empfangs-RF-Signal den wenigstens einen LNA überlastet, und, in Reaktion auf den ersten Interrupt, den Empfangspfad von einem ersten Modus von den mehreren Modi in einen zweiten Modus von den mehreren Modi neu zu konfigurieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, einen zweiten Interrupt zu empfangen, um anzuzeigen, dass das Empfangs-RF-Signal wenigstens ein passives Netzwerk überlastet, und, in Reaktion auf den zweiten Interrupt, den Empfangspfad von einem ersten Modus von den mehreren Modi in einen zweiten Modus von den mehreren Modi neu zu konfigurieren.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, nach dem Ablaufen einer Time-out-Zeitspanne den Empfangspfad von einem ersten Modus von den mehreren Modi in einen zweiten Modus von den mehreren Modi neu zu konfigurieren, wobei im ersten Modus der Empfangspfad eine erste relative Reihenfolge hat und im zweiten Modus der Empfangspfad eine zweite relative Reihenfolge hat.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung für Folgendes eingerichtet ist: Initialisieren des Empfangspfads in einen ersten Modus von den mehreren Modi, in dem der Empfangspfads den wenigstens einen LNA umfasst, der einen Ausgang hat, der mit dem wenigstens einen Filter verbunden ist; und in Reaktion darauf, dass das Empfangs-RF-Signal einen Pegel hat, der größer ist als ein erster Schwellwert, Neukonfigurieren des Empfangspfads in einen zweiten Modus von den mehreren Modi, in dem der wenigstens eine Filter mit einem Eingang des wenigstens einen LNA verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei gilt, dass wenn die Vorrichtung in einem ersten funkbasierten Gerät eingebaut ist, die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet sind, den Empfangspfad statisch in dem ausgewählten von den mehreren Modi zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das erste funkbasierte Gerät Firmware umfasst, um zu bewirken, dass die Umschalt-Schaltkreise dafür konfiguriert werden, den Empfangspfad statisch in dem ausgewählten von den mehreren Modi zu halten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die außerdem ein Element zur Impedanzanpassung umfasst, das mit einem Eingang des wenigstens einen Filters verbunden ist.
Verfahren, Folgendes umfassend: Detektieren, in einer Detektorschaltung einer Hochfrequenz (RF) Eingangsschaltung, eines Leistungspegels eines Empfangs-RF-Signals an einem Eingang eines rauscharmen Verstärkers (LNA, low noise amplifier) der RF-Eingangsschaltung, wenn die RF-Eingangsschaltung in einem ersten Modus konfiguriert ist, und Senden des detektierten Leistungspegels des Empfangs-RF-Signals an eine Steuerung; und Detektieren, in der Detektorschaltung, eines Leistungspegels eines weiteren Empfangs-RF-Signals an einem Eingang eines RF-Filters, der der RF-Eingangsschaltung zugeordnet ist, wenn die RF-Eingangsschaltung in einem zweiten Modus konfiguriert ist, und Senden des detektierten Leistungspegels des weiteren Empfangs-RF-Signals an die Steuerung.
Verfahren nach Anspruch 15, außerdem Folgendes umfassend: Empfangen eines ersten Steuersignals von der Steuerung und Konfigurieren der RF-Eingangsschaltung, durch Umschalt-Schaltkreise der RF-Eingangsschaltung, in den ersten Modus, der eine erste relative Reihenfolge des LNA und des RF-Filters hat; und Empfangen eines zweiten Steuersignals von der Steuerung und Konfigurieren der RF-Eingangsschaltung, durch Umschalt-Schaltkreise der RF-Eingangsschaltung, in einen dritten Modus, der eine zweite relative Reihenfolge des LNA und des RF-Filters hat, wobei die zweite relative Reihenfolge verschieden ist von der ersten relativen Reihenfolge.
Verfahren nach Anspruch 16, außerdem Folgendes umfassend: im ersten Modus, Bewirken, dass, durch die Umschalt-Schaltkreise, das Empfangs-RF-Signal zum LNA geführt wird und anschließend zum RF-Filter; und im dritten Modus, Bewirken, dass, durch die Umschalt-Schaltkreise, das weitere Empfangs-RF-Signal zum RF-Filter geführt wird und anschließend zum LNA.
Verfahren nach Anspruch 16, das es außerdem im zweiten Modus umfasst zu bewirken, durch die Umschalt-Schaltkreise, dass das Empfangs-RF-Signal am LNA vorbeigeführt wird.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einer Steuerung ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuerung das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18 ausführt.
Funkbasiertes Gerät, Folgendes umfassend: eine erste integrierte Schaltung, die ein Hochfrequenz (RF) Eingangsmodul umfasst, wobei das RF-Eingangsmodul Folgendes umfasst: einen Sendepfad, um ein Sende-RF-Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Sendepfad einen Leistungsverstärker umfasst; einen Empfangspfad, um ein Empfangs-RF-Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad einen rauscharmen Verstärker (LNA) umfasst; Umschalt-Schaltkreise, die mit dem Sendepfad und dem Empfangspfad verbunden sind; eine Steuerschaltung, die mit den Umschalt-Schaltkreisen verbunden ist, wobei die Steuerschaltung dafür eingerichtet ist, die Umschalt-Schaltkreise so zu steuern, dass sie den Empfangspfad für den Betrieb in einem von mehreren Modi konfigurieren; und eine Detektorschaltung, um einen Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals zu detektieren; einen Filter, der mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist; und eine zweite integrierte Schaltung, die mit der ersten integrierten Schaltung verbunden ist, wobei die zweite integrierte Schaltung eine Steuerung umfasst, um eine relative Reihenfolge des Filters in Bezug auf den LNA zu ändern, wenigstens teilweise basierend auf dem Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals.
Funkbasiertes Gerät nach Anspruch 20, wobei die zweite integrierte Schaltung außerdem einen Komparator umfasst, um den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals mit einem Vergleichssignal zu vergleichen und an die Steuerung einen Interrupt zu liefern, wenn der Leistungspegel das Vergleichssignal übersteigt.
Funkbasiertes Gerät nach Anspruch 21, wobei die Steuerung mit einem Digital-Analog-Wandler (DAC) verbunden ist und wobei die Steuerung dafür vorgesehen ist, den DAC zu Folgendem zu veranlassen: in einem ersten Modus das Bereitstellen an den Komparator des Vergleichssignals mit einem ersten Wert; und in einem zweiten Modus das Bereitstellen an den Komparator des Vergleichssignals mit einem zweiten Wert, wobei der zweite Wer vom ersten Wert verschieden ist.
Funkbasiertes Gerät nach Anspruch 22, wobei die Steuerung dafür eingerichtet ist, in Reaktion darauf, dass der Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals den ersten Wert übersteigt, zu bewirken, dass der Empfangspfad vom ersten Modus, der einen ländlichen Modus umfasst, in den zweiten Modus wechselt, der einen urbanen Modus umfasst, wobei: im ländlichen Modus ein Ausgang des LNA mit dem Filter verbunden ist; und im urbanen Modus ein Eingang des LNA mit dem Filter verbunden ist.
Funkbasiertes Gerät nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei: in einem ersten Modus die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die Detektorschaltung den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des LNA detektiert; und in einem zweiten Modus die Umschalt-Schaltkreise dafür vorgesehen sind zu bewirken, dass die Detektorschaltung den Leistungspegel des Empfangs-RF-Signals an einem Eingang des Filters detektiert.
Funkbasiertes Gerät nach Anspruch 24, wobei die Detektorschaltung Folgendes umfasst: einen ersten Spitzenwertdetektor, der mit dem Eingang des LNA verbunden ist; und einen zweiten Spitzenwertdetektor, der mit dem Eingang des Filters verbunden ist.
Vorrichtung, Folgendes umfassend: einen Empfangspfad, um ein Empfangs-Hochfrequenz (RF) Signal zu empfangen, zu verarbeiten und auszugeben, wobei der Empfangspfad wenigstens einen rauscharmen Verstärker (LNA) umfasst und wobei der Empfangspfad dafür konfigurierbar ist, in mehreren Modi zu arbeiten; wenigstens einen Filter, um das Empfangs-RF-Signal zu filtern; und Umschalt-Schaltkreise, die mit dem Empfangspfad verbunden sind, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet sind, den Empfangspfad dafür zu konfigurieren, eine ausgewählte Reihenfolge des wenigstens einen LNA und des wenigstens einen Filters zu haben, entsprechend einem ausgewählten von den mehreren Modi.
Vorrichtung nach Anspruch 26, die außerdem wenigstens eine Detektorschaltung umfasst, um einen Pegel an einem oder mehreren von mehreren Signalknoten des Empfangspfads zu detektieren, wobei die Umschalt-Schaltkreise dafür eingerichtet sind, den Empfangspfad dafür zu konfigurieren, die ausgewählte Reihenfolge zu haben, wenigstens teilweise basierend auf dem Pegel an dem einen oder den mehreren von den mehreren Knoten.