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TWI419482B - 無線發射/接收單元及動態資源分配方法 - Google Patents

無線發射/接收單元及動態資源分配方法 Download PDF

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TWI419482B
TWI419482B TW099106109A TW99106109A TWI419482B TW I419482 B TWI419482 B TW I419482B TW 099106109 A TW099106109 A TW 099106109A TW 99106109 A TW99106109 A TW 99106109A TW I419482 B TWI419482 B TW I419482B
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TW
Taiwan
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time
interleaved
signal
wtru
sampler
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TW099106109A
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English (en)
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TW201128973A (en
Inventor
Tanbir Haque
Leonid Kazakevich
Scott M Newton
Original Assignee
Interdigital Patent Holdings
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Publication date
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Publication of TW201128973A publication Critical patent/TW201128973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI419482B publication Critical patent/TWI419482B/zh

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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
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    • H04W72/00—Local resource management
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Description

無線發射/接收單元及動態資源分配方法 相關申請案的交叉引用
本申請主張2009年3月3日提出的美國臨時申請案No.61/156，979的權益，該申請案以引用的方式併入到本申請案中，如同在此完全闡述一樣。
本申請案與無線通信有關。
對於靈活的和容易重新配置的接收器的需求以及相對近期出現的低成本、高速度積體電路技術，已經導致增加將直接的射頻(RF)應用到基帶取樣的寬類別(broad class)無線電接收器的普及性。這些無線電接收器的實例可以在通信以及儀表(諸如示波器、頻譜分析儀等)系統中找到。
儘管IF(中頻)取樣接收器被用於將接收到的信號降轉換到中頻上，但這些類型的架構並不特別適用於用於接收GHz RF信號的低成本、低功率、高保真性、靈活的商業通信系統。使用時間交錯資料轉換器的RF取樣系統更適用於低功率、高保真性的GHz RF應用。
儘管時間交錯使得高解析度和高速取樣系統的有效實現成為可能，但時間交錯未提高抗時鐘抖動性能。時鐘抖動對取樣系統非 常有害。時鐘抖動在取樣器輸出端顯現為雜訊並且因而降低了由取樣器提供的信號雜訊比(SNR)性能。當取樣高頻(GHz RF)信號時，高解析度取樣接收器系統所要求的時鐘抖動性能對於低成本、較低功率的商用通信應用可能不切實際。
儘管一些系統確實提供了改進的抗時鐘抖動性能，但這些系統不是特別靈活或者不一定功率有效。因此，對於取樣系統有必要提供改進的抗時鐘抖動性能以及增加的靈活性。
一種用於基於信號品質測量來進行RF取樣系統的動態資源分配的方法和裝置，其中藉由從接收到的射頻(RF)信號產生複數個時間調節或者時間交錯樣本並且將複數個時間調節或者時間交錯樣本進行組合從而產生信號品質來確定該信號品質測量。
RF‧‧‧射頻
600、WTRU‧‧‧無線發射/接收單元
710、805、910、1005、1080、FEU‧‧‧前端單元
750、1080、FEUC‧‧‧前端單元控制器
720、807、1050、1300、SPU‧‧‧信號處理單元
740、1070、RMU‧‧‧資源管理單元
FEUC‧‧‧前端單元控制器
IF‧‧‧中頻
650、BS‧‧‧基地台
SNR‧‧‧信號雜訊比
150、280、330、420、470、420、470、520、570、A/D‧‧‧類比至數位轉換器
110、260、310、410、460、510、810、1010、LNA‧‧‧低雜訊放大器
120、265、275、320、415、465、BPF‧‧‧帶通濾波器
IQ‧‧‧正交
130、270‧‧‧混頻器
164、242、432、527、577、NCO‧‧‧數控振盪器
162、166、240、244、340、344、430、434、525、529、575、579、580、582‧‧‧乘法器
172、174、245、248、290、292、350、352、435、437、480、482、530、532‧‧‧抽取濾波器
235、425‧‧‧多工器
285、475‧‧‧複合FIR濾波器
515‧‧‧低通電荷取樣器
565、820、1020、1530‧‧‧帶通電荷取樣器
830、1040、1550‧‧‧電壓取樣器
602、652、1000‧‧‧接收器
603、653‧‧‧發射器
604、654‧‧‧天線
601、651‧‧‧處理器
730、1060、1350、1360‧‧‧數據機
1030、1640、DMUX‧‧‧解多工器
1340‧‧‧幅度和相位校正模組
1330、DDC‧‧‧濾波器
1810‧‧‧S/H電路
1840‧‧‧量化器叢集
1850‧‧‧量化器
從以下描述中可以更詳細地理解本發明，這些描述是以實例的方式給出的，並且可以結合所附圖式加以理解，其中：第1圖示出了根據習知技術的具有單一A/D的IF取樣接收器；第2A圖示出了根據習知技術的一個實施例的具有時間交錯A/D陣列的IF取樣接收器；第2B圖示出了根據習知技術的一個實施例的具有時間交錯A/D陣列的IF取樣接收器；第3圖示出了根據習知技術的具有單一A/D的RF取樣接收器；第4A圖示出了根據習知技術的一個實施例的具有時間交錯A/D陣列的RF取樣接收器；第4B圖示出了根據習知技術的一個實施例的具有時間交錯A/D陣列的RF取樣接收器；第5A圖示出了根據習知技術的具有單一低通電荷取樣器和單 一A/D的RF取樣接收器；第5B圖根據習知技術示出了具有單一帶通電荷取樣器和單一A/D的RF取樣接收器；第6圖示出了無線通信系統的功能方塊圖；第7圖示出了使用時間交錯取樣器陣列的取樣WTRU的高層次方塊圖；第8圖示出了使用時間交錯取樣器陣列的取樣WTRU的簡化方塊圖；第9圖示出了一種使用時間交錯取樣器陣列的取樣WTRU的方法；第10圖示出了使用時間交錯取樣器陣列的取樣WTRU的詳細方塊圖；第11圖示出了帶通電荷取樣器的操作原理的實施例；第12圖示出了前端單元的操作原理的實施例，其中該前端單元包括用於前端單元的資源排程方案；第13圖示出了信號處理單元的實施例；第14圖示出了前端單元取樣速率設定的實施例；第15圖示出了使用三階段陣列的前端單元的替代實施例；第16圖示出了使用帶通電荷取樣器的前端單元的可替換實施例；第17圖示出了帶通電荷取樣器頻率回應調節；以及第18圖示出了用於降低時間交錯直接帶通取樣WTRU的複合度的詳細電路方塊圖。
下文引用的術語“無線發射/接收單元(WTRU)”包括但不限於使用者設備(UE)、行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、行動電話、個人數位助理(PDA)、電腦或是能在無線環境中操作的其他 任何類型的使用者設備。下文引用的術語“基地台”包括但不限於節點B、站點控制器、存取點(AP)、中繼、轉發器或是能在無線環境中操作的其他任何類型的介面裝置。
第1圖、第2A圖和第2B圖為中頻(IF)取樣接收器的實例。第1圖示出了使用單一類比至數位轉換器(A/D)150的IF取樣接收器的實例。在第1圖中，使用低雜訊放大器(LNA)110來放大RF信號並且使用帶通濾波器(BPF)120來濾波該RF信號。混頻器130可將接收到的信號降轉換為中頻。該信號可以通過第二BPF 140進行濾波。該信號可被傳送到單一A/D 150中從而對信號進行取樣。數控振盪器(NCO)164可以被用於產生正弦和餘弦波形，其中該正弦和餘弦波形被傳送到乘法器162和166中。乘法器162和166從A/D 150中接收被取樣的信號並且產生可被傳送到抽取濾波器172和174的複合信號。該抽取濾波器172和174降低了傳輸速率以用於輸出正交(IQ)複合樣本。
第2A圖和第2B圖示出了兩個使用時間調節或者時間交錯A/D 230和280陣列的IF取樣接收器實例以及用於使用多工器235或者有限脈衝回應(FIR)濾波器285以重新收集時間調節或者時間交錯樣本的方法。在第2A圖中，接收到的信號使用LNA 210被放大，並且使用BPF 215被濾波，可由混頻器220進行降轉換並且可被傳送到第二BPF 225中。該信號可被傳送到時間調節或者時間交錯A/D 230的陣列中。時間調節或者時間交錯A/D 230產生時間調節或者時間交錯樣本。該時間調節或者時間交錯樣本可被傳送到多工器235中，其中該多工器235用於從A/D 230陣列上重新收集時間調節或者時間樣本。NCO 242被用於產生正弦和餘弦波形。該乘法器240和244從多工器235中接收取樣信號從而產生可被傳送到抽取濾波器245和248的複合同相和正交相信號。該抽取濾波器245和248降低了傳輸速率以用於輸出IQ複合樣本。
時間交錯被用於降低陣列中各自A/D的取樣速率要求。該取樣速率為從信號中取樣到新的數位值時的速率。藉由操作兩個或者多個並聯的A/D，時間交錯增加了系統的整個取樣速度。大小為N的時間交錯陣列使用以比所要求的取樣速率(fs)慢N倍的速率(fs/N)操作的A/D，但是提供了等於所要求的整個取樣速率的集合(aggregate)取樣速率，其中N為整數。降低取樣速率促使更高位元寬度的A/D以更為有效以及更低功率的方式實現。因此，對於給定的功率消耗級別，同單一簡單性能(諸如取樣速率)的A/D相比，時間交錯A/D陣列以一些增加的複雜度為代價產生了更高解析度和位元寬度。
在第2B圖中，接收到的信號使用LNA 260被放大、使用BPF 265被濾波、由混頻器270進行下行轉換並且被傳送到第二BPF 275中。該信號可以被傳送到時間調節或者時間交錯A/D 280的陣列中。時間調節或者時間交錯樣本被傳送到複合FIR濾波器285中，其中該複合FIR濾波器285用於從A/D 280陣列中重新收集時間調節或者時間交錯樣本。重新收集的樣本可以被傳送到抽取濾波器290和292，以降低傳輸速率，從而用於輸出IQ複合樣本。
第3圖、第4A圖和第4B圖為直接RF取樣接收器的實例。第3圖示出了使用單一A/D 330的RF取樣接收器的實例。在該RF信號被接收之後，可以使用LNA 310放大該信號並且由BPF 320進行濾波。在取樣之前，混頻器不被用來對接收到的信號進行降轉換。相反，可以使用單一A/D 330直接取樣接收到的信號。NCO 342可以被用來產生被傳送到乘法器340和344的正弦和餘弦波。乘法器340和344可以從A/D 330接收取樣信號並且產生可被傳送到抽取濾波器350和352的複合信號。該抽取濾波器350和352降低了傳輸速率以用於輸出IQ複合樣本。
第4A圖和第4B圖示出了使用時間調節或者時間交錯A/D 420和470陣列的RF取樣接收器實例，以及用於使用多工器425或者 FIR濾波器475重新集合時間調節或者時間交錯樣本的方法。在第4A圖中，RF信號被接收，並且使用LNA 410放大該信號並由BPF 415進行濾波。使用時間調節或者時間交錯A/D 420陣列可以直接取樣接收到的信號。時間調節或者時間交錯的樣本可以被傳送到多工器425中。NCO 432可以被用於產生正弦和餘弦波，該正弦和餘弦波被傳送到乘法器430和434中。該乘法器430和434從多工器425中接收所取樣的信號，並且產生可被傳送到抽取濾波器435和437的複合信號。該抽取濾波器435和437降低了用於輸出IQ複合樣本的傳輸速率。
在第4B圖中，RF信號被接收，並且使用LNA 460放大該信號且由BPF 465進行濾波。使用時間調節或者時間交錯A/D 470陣列，接收到的信號可以被直接取樣。時間調節或者時間交錯樣本可以被傳送到FIR濾波器475中。重新收集的樣本可以被傳送到抽取濾波器480和482。該抽取濾波器480和482降低了用於輸出IQ複合樣本的傳輸速率。
使用如第1圖和第3圖所示的架構的高頻GHz RF接收器，要求對於低成本、較低功率商用通信應用不切實際的A/D解析度以及取樣速率性能，其中第1圖和第3圖僅使用一個A/D 150。如第2A圖、第2B圖、第4A圖和第4B圖所示，時間調節或者時間交錯A/D陣列更適用於較低功率、高頻GHz RF應用。
時間交錯使得高解析度和高速率取樣器的有效實現成為可能，但並未改善所得取樣系統的抗時鐘抖動性能。如以上所提到的，時鐘抖動對取樣器具有不好的影響，並且在取樣器輸出端顯現為雜訊，降低了由取樣器提供的信號雜訊比(SNR)性能。
諸如第1圖-第4B圖中所示的電壓取樣器對時鐘抖動尤其敏感。此外，電壓取樣器的時間交錯陣列對於時鐘抖動同樣敏感。當取樣到高頻GHz RF信號時，高解析度電壓取樣接收器系統所要求的時鐘抖動性能對於低成本、低功率商用通信應用來說是不切實際的。
集成取樣器或者電荷取樣器被RF取樣接收器的子類使用。電荷取樣器可以被配置為低通或者帶通取樣器。與電壓取樣器相比，電荷取樣器對時鐘抖動不易敏感。在第5A圖和第5B圖中示出了在通信工業中可以找到的電荷取樣接收器的典型實例。
第5A圖和第5B圖示出了兩個RF取樣接收器實例，其中該RF取樣接收器使用了單一低通電荷取樣器515或者單一帶通電荷取樣器565以及單一A/D 520、570。在第5A圖中，LNA 510對RF信號進行放大並且低通電荷取樣器515對RF信號進行取樣。所取樣的信號被傳送到單一A/D 520中。NCO 527被用於產生正弦和餘弦波形，其中該正弦和餘弦波形被傳送到乘法器525和529中。該乘法器525和529從A/D 520中接收被取樣的信號，並且產生可被傳送到抽取濾波器530和532的複合信號。該抽取濾波器530和532降低了傳輸速率以用於輸出IQ複合樣本。
第5B圖示出了使用LNA 560進行放大並且由帶通電荷取樣器565進行取樣的RF信號。被取樣的信號被傳送到單一A/D 570。NCO 577可被用於產生正弦和餘弦波形，其中該正弦和餘弦波形被傳送到乘法器575和579中。該乘法器575和579從A/D 570中接收所取樣信號，並且產生可被傳送到抽取濾波器580和582的複合信號。該抽取濾波器580和582降低了傳輸速率以用於輸出IQ複合樣本。
儘管第5A圖和第5B圖中示出的系統提供了改進的抗時鐘抖動性能，但這些系統並不特別靈活或者不一定功率有效。
第6圖為包括WTRU 600和基地台(BS)650的無線通信系統的功能方塊圖。WTRU 600包括與接收器602、發射器603和天線604進行通信的處理器601。BS 650包括與接收器652、發射器653和天線654進行通信的處理器651。WTRU 600和BS 650可包括與用於多模式操作的處理器601、651和天線604、654進行通信的附加發射器和接收器(未描述)以及其他在以下描述的元件。
參考第6圖，處理器601、651可配置為產生以下參考第7圖、第8圖、第9圖和第10圖所描述的訊息和信號並對其進行解碼。發射器603、653和接收器602、652可配置為分別發送和接收以下參考第7圖、第8圖、第9圖和第10圖所描述的訊息和信號。
再次參考第6圖，接收器602、652可以接收RF信號並且使用時間交錯電荷取樣器和時間交錯電壓取樣器兩者來提高WTRU中的抗時鐘抖動性能和靈活性。
第7圖為接收器602、652的詳細方塊圖。第7圖示出了被配置用於接收信號並且將複數個時間交錯輸出樣本輸出到信號處理單元(SPU)720中的前端單元(FEU)710。SPU 720可被配置用於將樣本進行組合並且也可以輸出IQ信號到數據機730中。
SPU 720可以被配置為基於所接收的複數個時間交錯輸出樣本來產生信號品質測量並且將該信號品質測量輸出到資源管理單元(RMU)740中。RMU 740將基於信號品質測量的指令傳送到前端單元控制器(FEUC)750。FEUC 750可被配置用於提供操作FEU 710所需要的所有時鐘和控制信號並且可執行FEU 710資源分配。SPU 720和FEU 710也可以被耦合到FEUC 750中。
第8圖為FEU 805和SPU 807的簡化圖。信號被LNA 810所接收並且被傳送到時間交錯帶通電荷取樣器820陣列。每個時間交錯帶通電荷取樣器820被連接到時間交錯電壓取樣器830(也被稱作為A/D)陣列上。該時間交錯帶通電荷取樣器對信號進行取樣並且將樣本輸出到時間交錯電壓取樣器830陣列中。藉由調節時間交錯電荷取樣器和時間交錯電壓取樣器的優點，時鐘抗抖動性能和靈活性可以被提高。使用電荷取樣器來提高時鐘抗抖動性能並且通過時間交錯電荷取樣器和電壓取樣器兩者來提高靈活性。時間交錯電壓取樣器830陣列將樣本輸出給SPU 807。當樣本被重新收集時，複合FIR 840或者多工器位於SPU 807中，未被描述。被重新收集的樣本被傳送到抽取濾波 器850和852中從而降低傳輸速率以用於輸出IQ複合樣本。
第9圖為用於根據所取樣的信號對信號進行取樣並且分配資源的方法的流程圖。RF信號被WTRU接收910。該信號被傳送到FEU 910。在FEU 910，時間交錯帶通電荷取樣器和時間交錯電壓取樣器的陣列可以對信號進行取樣920。複數個時間交錯樣本可以被傳送到SPU 920。SPU可以被配置用於對時間交錯樣本進行組合並且可被配置用於實現必要的信號處理功能以及可被配置用於對樣本930進行基帶處理。信號品質測量可以被產生並且基於該測量的指令可被傳送到RMU 930。IQ輸出樣本可被產生並且可被傳送到數據機940。RMU根據該信號品質測量來接收指令並且可被配置用於通過基於接收到的指令來確定FEU模式以管理並分配FEU資源950。模式資訊被傳送到FEUC，其中時鐘和控制信號被產生950，960。該模式資訊被FEUC傳送到FEU中970。該FEU模式之後被用於確定取樣速率。電荷取樣器和電壓取樣器資源基於取樣速率在FEU中被分配。
第10圖為可重新配置的射頻(RF)取樣接收器1000的詳細描述，其中該取樣接收器1000可被用於以上描述的接收器602和652中。接收器1000包括基於場景的動態資源分配方案中的複數個時間交錯帶通電荷取樣器1020和時間交錯電壓取樣器1040的複數個陣列。接收器1000包括FEU 1005、FEUC 1080、SPU 1050、RMU 1070和數據機1060。
參考第10圖，FEU 1005可包括四個建構模組。這些建構模組可包括LNA 1010、時間交錯帶通電荷取樣器1020陣列、解多工器(DMUX)1030和時間交錯電壓取樣器1040陣列。由至少兩個時間交錯帶通電荷取樣器1020組成的時間交錯陣列(可選擇地，使用至少兩個時間交錯低通電荷取樣器)從LNA 1010中接收到輸出。時間交錯帶通電荷取樣器1020對信號進行取樣。通過DMUX 1030可以將每個時間交錯帶通電荷取樣器1020連接到時間交錯電壓取樣器1040陣列 上。DMUX 1030接收時間交錯帶通電荷取樣器1020的輸出並且通過時間交錯電壓取樣器1040陣列將輸出分開。時間交錯電壓取樣器1040對DMUX(1030)輸出進行取樣並且產生附加的樣本。時間交錯電壓取樣器1040的輸出被傳送到SPU 1050中。
再次參考第10圖，FEUC 1080可被配置為包括控制信號CLNA 1082，其中控制信號CLNA 1082被用於控制LNA 1010的偏置位準以及增益。信號集合CB1-CB4 1084可被用於設定四個時間交錯帶通電荷取樣器BPS1-BPS4 1020的偏置位準和增益。
信號集合XF1-XF4 1086可以被用於將單一時間交錯電壓取樣器1040從四個可用的時間交錯電壓取樣器1040組連接到四個時間交錯帶通電荷取樣器1020的每一個中。例如，信號集合XF1-XF4 1086可以被用於選擇性地將單一時間交錯電壓取樣器1040從集A/D1-A/D4 1040連接到BPS1 1020。
信號集合CA1-CA16 1088可以被用於操作並且設定包括時鐘和控制信號的時間交錯電壓取樣器1040的解析度，其中該時鐘和控制信號被用於操作時間交錯電壓取樣器1040。
第11圖示出了如第10圖中所示的時間交錯帶通電荷取樣器1020的傳輸函數的更為詳細的描述。時間交錯帶通電荷取樣器1020可被配置用於從LNA 1010中接收輸入信號Vin(t)，並且可被配置用於使用等式(1)處理信號： 其中t1=t0+△，t2=t1+△，並且△為t0和t1之間的差。參考第10圖，時間交錯帶通電荷取樣器可以將傳輸函數等式的結果輸出到解多工器1030中。從t0到t1的差距(d)與從t1到t2的差距相同。總積分時間(t1到t2)等價於(並不一定等於)輸入信號週期(T)。解多工器1030將來自時間交錯帶通取樣器1020的輸出提供給時間交錯電壓取樣器 1040陣列。
第12圖為FEU 1020操作原理的又一實施例。第12圖示出了資源排程方案。頂上一列表示來自如第10圖中所示的四個時間交錯帶通電荷取樣器1020的時間交錯帶通電荷樣本。在第12圖中，二進位1中的樣本接收自時間交錯帶通電荷取樣器BPS1 1020中。該樣本為時間交錯並且重複。樣本的底下一列表示來自十六個時間交錯電壓取樣器1040中的樣本。
該FEU的集合取樣速率(fs)可以被定義為在FEU輸出端處可用的連續樣本的時間延遲(△t)的倒數(fs=1/△t)。四個時間交錯帶通電荷取樣器1020的每個取樣器的取樣速率為集合取樣速率(fs)的四分之一(fs/4)。十六個時間交錯電壓取樣器1040的每個取樣器的取樣速率為集合取樣速率(fs)的十六分之一(fs/16)。雖然第10圖中示出了十六個時間交錯電壓取樣器1040，但可以不使用所有十六個時間交錯電壓取樣器。增加時間交錯電壓取樣器提高了效率。
第13圖示出了SPU 1300的詳細描述。SPU 1300可將時間交錯電壓樣本1310進行組合。每個樣本可以乘以實數或者複數從而得到被相加的加權樣本1320。該過程被稱作對接收信號進行基帶處理。數位下行轉換器(DDC)1330可以被用於將基帶信號中心定在預定的中心頻率。幅度和相位校正模組1340也可以被包括在內。當第10圖中的FEU 1005在其各種模式轉換時，可以引發在接收到的信號中的幅度和相位變化。幅度和相位校正模組1340可以被用於藉由產生幅度和相位調節的信號來調節接收信號。
取樣速率降低(抽取)和濾波可以由速率降低濾波器1350和1360來實現。速率降低和濾波可以在一些階段完成從而產生IQ信號。DDC 1330的輸出和速率降低濾波器1350和1360的輸出可以被傳送到信號與干擾雜訊功率比測量機制1370。該信號干擾雜訊功率比測量機制1370產生取樣信號品質的估計。信號品質資訊可以被提供給 RMU 1380。SPU 1300也可以包括校正和附加的損害校正邏輯以及產生接收信號品質的附加指示符的邏輯。
再次參考第10圖，如表1中所示，RMU 1070可以通過FEUC 1080基於從SPU 1050接收到的信號功率來設定FEU模式。也可以基於WTRU的功率或者性能要求來設定FEU模式。用於功率和性能管理的可能的FEU模式的子集在表1中示出。
再次參考第10圖，LNA增益1080、BPS增益1086和A/D解析度1088為可配置的，如表1中所示。
如果接收的信號功率低於預定的臨界值時，FEU模式被設定為FEU模式1。在FEU模式1中，性能位於最大速率。FEU 1005產生最佳性能，但消耗了最大量的功率。另一方面，如果接收的信號功率非常高時，FEU 1005可被設定為FEU模式6。在FEU模式6中，FEU 1005消耗最小的功率，但產生差的雜訊性能。
對於適度的信號功率，如果干擾位準和接收信號功率之間的差值為高，其中接收的信號比干擾源弱，則FEU 1005可以被設定為FEU模式2。另一方面，如果干擾位準和接收的信號功率之間的差值為低時，或者如果不存在干擾時，FEU 1005可以被設定為FEU模式5，其中該FEU模式5表示適度的接收信號功率。
第14圖示出第10圖的FEU 1005可被配置用以基於表1中的FEU模式操作在不同的集合取樣速率。在第14圖中示出三個取樣速率實例，包括全取樣速率、半取樣速率和四分之一取樣速率。在全取樣速率或者最大取樣速率場景中，所有時間交錯帶通電荷取樣器1020和時間交錯電壓取樣器1040為活動的。在半取樣速率或者中間取樣速率場景中，每隔一個時間交錯帶通電荷取樣器(BPS1和BPS3)1020和時間交錯電壓取樣器(A/D1-A/D4和A/D9-A/D12)1030為活動的。例如，僅兩個時間交錯帶通電荷取樣器1020和八個時間交錯電壓取樣器1040可以為活動的。在四分之一取樣速率或者低取樣速率場景中，僅四分之一的時間交錯帶通電荷取樣器1020和四分之一的時間交錯電壓取樣器1040為活動的。例如，僅一個時間交錯帶通電荷取樣器(BPS 1)1020為活動的並且四個時間交錯電壓取樣器(A/D1-A/D4)1040為活動的。包括產生全速率的八分之一、十六分之一的其他模式也是可能的但未在第14圖中顯示。通過選擇性地開啟和關閉時間交錯帶通電荷取樣器1020和時間交錯電壓取樣器1040，由FEU 1005產生的整個取樣速率被降低。
第15圖為另一實施例。FEU 1500使用兩個不同的時間交錯帶通電荷取樣器1520，1530陣列以及時間交錯電壓取樣器1550陣列。時間交錯帶通電荷取樣器1530的附加陣列跟隨有DMUX 1540，其中DMUX 1540接收時間交錯帶通電荷取樣器1530的輸出並且通過時間交錯電壓取樣器1550將輸出分開。時間交錯電荷和電壓取樣器1500的整個陣列具有更大的頻率選擇性回應。
參考第15圖，時間交錯帶通電荷取樣器1520的第一陣列由至少兩個時間交錯帶通電荷取樣器組成。對於第一陣列中的每個時間交錯帶通電荷取樣器1520，在第二陣列中存在至少兩個時間交錯帶通電荷取樣器1530。對於第二陣列中的每個時間交錯帶通電荷取樣器1530，存在至少一個電壓取樣器1550。時間交錯帶通電荷取樣器陣列 也可以替代時間交錯電壓取樣器1550使用。時間交錯帶通電荷取樣器1530的第二陣列中的每一個時間交錯帶通電荷取樣器的取樣速率比時間交錯帶通電荷取樣器1520的第一陣列中的每一個的取樣速率低。第15圖中的帶通電荷取樣器可以被低通電荷取樣器所替代。
第16圖為在第一陣列1620中將來自連續的時間交錯帶通電荷取樣器的輸出進行組合，從而提供更多的頻率可選的整個帶通回應的實例。在此實例中，時間交錯帶通電荷取樣器1620陣列被時間交錯電壓取樣器1650陣列追蹤。在輸出被傳送到DMUX 1640之前，從時間交錯帶通電荷取樣器1620陣列中的兩個連續帶通電荷取樣器的輸出被組合1630。可替換地，在該輸出被發送到DMUX 1640之前，三個或者四個或者所有連續的帶通電荷取樣器的輸出可被組合。DMUX 1640通過時間交錯電壓取樣器1650陣列將輸出分離。時間交錯低通電荷取樣器可以替代時間交錯帶通電荷取樣器1620使用。此外，時間交錯電壓取樣器1650也可以替代時間交錯帶通電荷取樣器1620使用。
第17圖示出了第11圖中等式[1]的替代換等式： 其中t1=t0+△，t2=t1+ε並且t3=t2+△。藉由改變艾蒲賽龍(epsilon，ε)、間隔，頻率回應被改變。調諧機制被實現以變用於時間交錯帶通電荷取樣器的頻率回應。該改變允許時間交錯帶通電荷取樣器的調諧從而在期望的頻率處產生最大的增益。
第18圖為用於減少在WTRU中的時間交錯直接帶通取樣的複合度的詳細方塊圖。為了改進性能，連續的輸入信號使用時間交錯量化器1850被量化。量化為將連續間隔的值轉換為有限間隔的離散值的過程。
在第18圖中，連續的輸入信號被接收並且被傳送到FEU 1810。使用時間交錯樣本和保持(S/H)電路1830來取樣信號。S/H電路1810為時間交錯的，使得僅一個S/H電路1810在一個時間以循環序列(a round robin sequence)的方式主動地對連續輸入信號進行取樣。每個S/H電路1810為時間交錯帶通電荷取樣器。每個S/H電路1810與量化器叢集1840相關聯。量化器叢集1840包括與量化器1850陣列耦合的時間交錯追蹤和保持電路(T/H)1845的陣列。
S/H電路1810對連續時間輸入信號進行取樣並且將所取樣的值輸出到相關量化器叢集1840。量化器叢集1840中的時間交錯T/H 1845對將被量化器1850量化的取樣值進行保持，同時S/H 1810準備獲取下一個樣本。時間交錯的T/H 1845將樣本值傳送到用於量化的相關量化器1850。在量化之後，樣本被傳送到用於進一步處理的SPU中。
參考第18圖，FEUC 1820與S/H電路1810和量化器叢集1840兩者耦合。FEUC 1820產生用於對樣本的同步的定時信號。
以上描述的特徵和元件可以通過使用在連續時間操作的有限數量的S/H電路1830來改進性能、降低電路複合度並降低佈局佈線(P&R)複合度。T/H 1845在離散時間中操作並且因此能夠在降低定時和P&R複合度的同時承受更高的時間抖動。
在另一實施例中，可以根據實施性能、系統時鐘速率或者其他因素來降低或者增加活動的S/H電路1830數量。
以上描述的特徵和元件可以適用於數位接收器並且可以適用於包括但不限於全球行動電信系統(UMTS)、通用封包無線電服務(GPRS)、全球行動通信系統(GSM)、高速封包存取(HSPA)和長期演進(LTE)。
實施例
1、一種無線發射/接收單元(WTRU)，該WTRU包括：前端單元(FEU)，該FEU被配置用於接收射頻(RF)信號並且產生複數個時間交錯樣本，其中該FEU包括： 時間交錯帶通電荷取樣器陣列；以及時間交錯電壓取樣器陣列。
2、如實施例1所述的WTRU，該WTRU更包括：信號處理單元(SPU)，該SPU被配置用於接收並且組合複數個時間交錯樣本並且產生信號品質測量以及同相和正交相(IQ)複合樣本。
3、如實施例2所述的WTRU，該WTRU更包括：資源管理單元(RMU)，該RMU被配置用於接收該信號品質測量並且基於該信號品質測量而結合前端單元控制器(FEUC)來對FEU資源進行分配，其中該FEUC被配置用以基於從該RMU接收到的信號品質測量來產生複數個控制信號。
4、如實施例1-3中任一實施例所述的WTRU，其中該時間交錯電壓取樣器陣列為類比至數位轉換器(A/D)。
5、如實施例2-4中任一實施例所述的WTRU，其中在該信號品質測量低於預定的臨界值的條件下，複數個時間交錯帶通電荷取樣器和複數個時間交錯電壓取樣器被啟動。
6、如實施例2-5中任一實施例所述的WTRU，其中在信號品質測量高於預定的臨界值的條件下，一個或者僅一部分時間交錯帶通電荷取樣器以及與該時間交錯帶通電荷取樣器相關的四個或者僅一部分時間交錯電壓取樣器被啟動。
7、如實施例2-6中任一實施例所述的WTRU，其中基於接收到的信號與總干擾比來測量該信號品質。
8、如實施例1-7中任一實施例所述的WTRU，該WTRU更包括：解多工器陣列，該解多工器陣列被配置用於將每個時間交錯帶通電荷取樣器連接到時間交錯電壓取樣器陣列。
9、如實施例1-8中任一實施例所述的WTRU，該WTRU更包括： 多工器或者複合有限衝擊回應(FIR)，被配置用於將該複數個時間交錯樣本進行組合。
10、如實施例1-9中任一實施例所述的WTRU，該WTRU更包括：低雜訊放大器(LNA)，該LNA被配置用於接收該RF信號並且將RF信號傳送到該FEU。
11、如實施例1-10中任一實施例所述的WTRU，其中時鐘信號和控制信號被產生並且被用於控制時間交錯帶通電荷取樣器的偏置位準和增益。
12、如實施例1-11中任一實施例所述的WTRU，其中時鐘信號和控制信號被產生並且被用於將時間交錯電壓取樣器連接到時間交錯帶通電荷取樣器。
13、如實施例1-12中任一實施例所述的WTRU，其中時鐘信號和控制信號被產生並且被用於控制時間交錯電壓取樣器或者類比至數位轉換器(A/D)的解析度。
14、如實施例3-13中任一實施例所述的WTRU，其中該FEU被配置用於從該FEUC中接收控制信號。
15、一種用於動態資源分配的方法，該方法包括：接收射頻(RF)信號。
16、如實施例15所述的方法，該方法更包括：基於該RF信號產生複數個時間交錯樣本。
17、如實施例15-16中任一實施例所述的方法，該方法更包括：將該複數個時間交錯樣本進行組合並且基於該複數個時間交錯樣本產生信號品質測量。
18、如實施例15-17中任一實施例所述的方法，該方法更包括： 基於該信號品質測量分配時間交錯帶通電荷取樣器以及時間交錯電壓取樣器資源。
19、如實施例18所述的方法，其中該時間交錯電壓取樣器為類比至數位轉換器(A/D)。
20、如實施例17-19中任一實施例所述的方法，其中在該信號品質測量低於預定的臨界值的條件下，複數個時間交錯帶通電荷取樣器和複數個時間交錯電壓取樣器被啟動。
21、如實施例17-20中任一實施例所述的方法，其中在該信號品質測量為高的條件下，一個或者僅一部分時間交錯帶通電荷取樣器以及與該時間交錯帶通電荷取樣器相關聯的四個或者僅一部分時間交錯電壓取樣器被啟動。
22、如實施例16-21中任一實施例所述的方法，其中基於該信號品質以相同或者不相同的方式採集該時間交錯樣本。
23、如實施例15-22中任一實施例所述的方法，其中IQ輸出樣本被產生並且被傳送到數據機。
24、如實施例15-23中任一實施例所述的方法，其中時鐘和控制信號被產生並且被用於控制低雜訊放大器增益和偏置位準。
25、如實施例15-24中任一實施例所述的方法，其中所述RF信號藉由時間交錯樣本和保持電路被取樣並且被輸出到該RF信號被量化的量化叢集中。
雖然本發明的特徵和元件以特定的組合在以上進行了描述，但每個特徵或元件可以在沒有其他特徵和元件的情況下單獨使用，或在與或不與本發明的其他特徵和元件組合的各種情況下使用。本發明提供的方法或流程圖可以在由通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施，其中所述電腦程式、軟體或韌體是以有形的方式包含在電腦可讀儲存媒體中的，關於電腦可讀儲存媒體的實例包 括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體記憶裝置、內部硬碟和可移動磁片之類的磁性媒體、磁光媒體以及CD-ROM碟片和數位多功能光碟(DVD)之類的光學媒體。
此處使用的術語“處理器”包括但不限於通用處理器、專用處理器、傳統處理器、數位信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、一或多個專用積體電路(ASIC)、一或多個現場可編程閘陣列(FPGA)電路、其他任何一種積體電路(IC)、單晶片系統(SOC)及/或狀態機。
此處使用的術語“電路”包括主動及/或被動的電子元件組合的任何單一電子元件，其中，主動或被動地，所述電子元件被一起耦合為實現一種或者多種功能。電路可以由諸如電阻、電容、電感、憶阻器、二極體或者電晶體的元件組成。所述電路的實例包括但不限於微控制器、處理器和收發器。
此處使用的術語“電腦可讀媒體”包括但不限於快取記憶體、唯讀記憶體(ROM)、諸如D-RAM、S-RAM或者其他RAM之類的半導體記憶裝置，諸如快閃記憶體、硬碟、磁光媒體之類的磁性媒體，諸如CD-ROM、數位多功能光碟(DVD)或者藍光碟(Blu-Ray，BD)之類的光學媒體，其他揮發性或者非揮發性記憶體或者任何電子資料儲存設備。
此處使用的術語“軟體模組”和“韌體模組”包括但不限於可執行性程式、函數、方法調用、進程、例行程式和子例行程式、物件、資料結構或者一個或者多個可執行性指令。“軟體模組”或者“韌體模組”可被儲存在一個或者多個電腦可讀媒體中。
雖然參考第1-18圖本發明的特徵和元件以特定的組合在以上進行了描述，但每個特徵或元件可以在沒有其他特徵和元件的情況下單獨使用，或在與或不與本發明的其他特徵和元件組合的各種情況下使用。參考第1-I8圖以上所描述的方法或者流程圖的子元件可以以 任何次序(包括同時發生)、任何組合或者子組合加以實現。參考第1-18圖以上描述的方法或者流程圖可以在通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施，其中所述電腦程式、軟體或韌體包含在電腦可讀儲存媒體中。關於電腦可讀儲存媒體的實例包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、快取記憶體、半導體儲存設備、內部硬碟和可移動磁片之類的磁媒體、磁光媒體以及CD-ROM碟片和數位多功能光碟(DVD)之類的光媒體。
舉例來說，適當的處理器包括：通用處理器、專用處理器、傳統處理器、數位信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、其他任何一種積體電路(IC)及/或狀態機。
與軟體相關的處理器可被用於實現射頻收發器，以便在無線發射接收單元(WTRU)、使用者設備(UE)、終端、基地台、無線電網路控制器(RNC)或是任何一種主機電腦中加以使用。WTRU可以與採用硬體及/或軟體形式實施的模組結合使用，例如相機、攝像機模組、視訊電話、揚聲器電話、振動設備、揚聲器、麥克風、電視收發器、免持耳機、鍵盤、藍芽®模組、調頻(FM)無線電單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發光二極體(OLED)顯示單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器及/或任何一種無線區域網路(WLAN)模組或無線超寬頻模組(UWB)。
1080、FEU‧‧‧前端單元
1080、FEUC‧‧‧前端單元控制器
1050、SPU‧‧‧信號處理單元
1040、A/D‧‧‧類比至數位轉換器
1010、LNA‧‧‧低雜訊放大器
1020、BPF‧‧‧帶通濾波器
1000‧‧‧接收器
1060‧‧‧數據機
1070、RMU‧‧‧資源管理單元
1030、DMUX‧‧‧解多工器

Claims (20)

  1. 一種無線發射/接收單元(WTRU)，該WTRU包括：一前端單元(FEU)，該FEU被配置用於接收一射頻(RF)信號並且產生複數個時間交錯樣本，其中該FEU包括：一時間交錯帶通電荷取樣器陣列；以及一時間交錯電壓取樣器陣列；一信號處理單元(SPU)，該SPU與該FEU耦合，其中該SPU被配置用於接收和組合該複數個時間交錯樣本並且產生一信號品質測量以及複數個同相和正交相(IQ)複合樣本；一資源管理單元(RMU)，該RMU與該SPU耦合，其中該RMU被配置用於接收該信號品質測量並且基於該信號品質測量而結合一前端單元控制器(FEUC)來對複數個FEU資源進行分配；以及其中該FEUC與該RMU耦合且被配置用以基於來自該RMU的該接收到的信號品質測量來產生複數個控制信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中該時間交錯電壓取樣器陣列為類比至數位轉換器(A/D)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中在該信號品質測量低於一預定的臨界值的條件下，複數個時間交錯帶通電荷取樣器和複數個時間交錯電壓取樣器被啟動。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中在該信號品質測量高於一預定的臨界值的條件下，一個或者僅一部分時間交錯帶通電荷取樣器以及與該時間交錯帶通電荷取樣器相關聯的四個或者僅一部分時間交錯電壓取樣器被啟動。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中基於一接收到的信號與總干 擾比來測量該信號品質。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，該WTRU更包括：一解多工器陣列，該解多工器陣列被配置用於將每一時間交錯帶通電荷取樣器連接到一時間交錯電壓取樣器陣列。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，該WTRU更包括：一多工器或者一複合有限衝擊回應(FIR)，被配置用於將該複數個時間交錯樣本進行組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，該WTRU更包括：一低雜訊放大器(LNA)，該LNA被配置用於接收該RF信號並且將該RF信號傳送到該FEU。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中複數個時鐘信號和該複數個控制信號被產生並且被用於控制該複數個時間交錯帶通電荷取樣器的偏置位準和增益。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中複數個時鐘信號和該複數個控制信號被產生並且被用於將該時間交錯電壓取樣器連接到該時間交錯帶通電荷取樣器。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中複數個時鐘信號和該複數個控制信號被產生並且被用於控制時間交錯電壓取樣器或者類比至數位轉換器(A/D)的解析度。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的WTRU，其中該FEU被配置用於從該FEUC中接收該複數個控制信號。
  13. 一種用於動態資源分配的方法，該方法包括：接收一射頻(RF)信號； 基於該RF信號來產生複數個時間交錯樣本；將該複數個時間交錯樣本進行組合並且基於該複數個時間交錯樣本來產生一信號品質測量；以及基於該信號品質測量來分配時間交錯帶通電荷取樣器和時間交錯電壓取樣器資源。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該時間交錯電壓取樣器為類比至數位轉換器(A/D)。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中在該信號品質測量低於一預定的臨界值的條件下，複數個時間交錯帶通電荷取樣器和複數個時間交錯電壓取樣器被啟動。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中在該信號品質測量為高的條件下，一個或者僅一部分時間交錯帶通電荷取樣器以及與該時間交錯帶通電荷取樣器相關聯的四個或者僅一部分時間交錯電壓取樣器被啟動。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中基於該信號品質以一相同或者不相同的方式來採集該複數個時間交錯樣本。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中IQ輸出樣本被產生並且被傳送到一數據機。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中複數個時鐘和控制信號被產生並且被用於控制一低雜訊放大器增益和偏置位準。
  20. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該RF信號由一時間交錯取樣和保持電路被取樣並且被輸出到該RF信號被量化的一量化叢集中。
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