CN117318743A - 具有可配置检测能力的可配置接收器前端模块 - Google Patents

Abstract

在一方面，一种设备包括用于接收、处理和输出接收射频(RF)信号的接收路径，该接收路径包括至少一个低噪声放大器(LNA)和多个信号节点。接收路径可以可配置成在多个模式下操作。该设备还可以包括用于对接收RF信号进行滤波的至少一个滤波器以及用于检测在多个信号节点中的一个或多个处存在的一个或多个电平的至少一个检测器电路。该设备可以至少部分基于在至少一个检测器电路中检测到的一个或多个电平来配置至少一个LNA和至少一个滤波器的顺序。

Description

具有可配置检测能力的可配置接收器前端模块

相关申请的交叉引用

本申请是2022年6月28日提交的No.17/851,534美国专利申请的部分继续申请，其内容通过引用结合本文。

背景技术

许多小型无线装置包括多个集成电路和其它组件，它们所有通常都适用在电路板上。在许多实例中，执行传送和接收功能的收发器电路耦合到多个片外组件，包括滤波器、放大器等。在许多情况下，要求单独的片外组件。例如，可以有耦合到传送路径的第一片外滤波器和耦合到接收路径的单独的第二片外滤波器。这样，电路板面积被不期望地消耗并且材料成本的账单增加。

此外，为了取决于无线装置所处的环境来实现最佳操作，经常特定无线电解决方案被设计为在单一环境中静态操作，这妨碍了灵活性。相反，在能动态适应环境的装置中，在标识最佳配置和在不同操作模式之间移动时可能有困难。

发明内容

在一方面，一种设备包括：接收路径，用于接收、处理和输出接收射频(RF)信号，该接收路径包括至少一个低噪声放大器(LNA)和多个信号节点，该接收路径可配置成在多个模式下操作；至少一个滤波器，用于对接收RF信号进行滤波；以及至少一个检测器电路，用于检测多个信号节点中的一个或多个处存在的一个或多个电平，其中该设备至少部分基于在至少一个检测器电路中检测到的一个或多个电平来配置至少一个LNA和至少一个滤波器的顺序。

在一个实施例中，所述设备进一步包括耦合到所述接收路径的开关电路，所述开关电路至少部分基于在所述至少一个检测器电路中检测到的一个或多个电平，将所述接收路径配置成所述多个模式中选择的一个模式。在所述多个模式中的至少一个模式下，所述开关电路将使所述接收路径旁路所述至少一个LNA。

在一个实施例中，所述开关电路：在所述多个模式中的第一模式下，将使所述至少一个检测器电路检测经由所述多个信号节点中的第一信号节点去往所述至少一个LNA的输入处的所述接收RF信号的电平；在所述多个模式中的第二模式下，将使所述至少一个检测器电路检测经由所述多个信号节点中的第二信号节点去往所述至少一个滤波器的输入处的所述接收RF信号的电平；以及在所述多个模式中的第三模式下，所述开关电路将使所述至少一个检测器电路检测去往所述至少一个LNA的输入处的所述接收RF信号的电平，其中，在所述第三模式下，去往所述至少一个LNA的所述输入经由所述多个信号节点中的第三信号节点耦合到所述至少一个滤波器的输出。

在一个实施例中，所述至少一个检测器电路包括：耦合到去往所述至少一个LNA的输入的第一RF检测器；以及耦合到去往至少一个滤波器的输入的第二RF检测器。该设备包括包含接收路径的RF前端电路，该RF前端电路耦合到具有控制器的处理器，其中控制器将控制开关电路。该设备可以进一步包含包括所述RF前端电路的第一集成电路和包括所述处理器的第二集成电路，其中所述至少一个滤波器包括耦合到所述第一集成电路的分立组件。

在一个示例中，当所述设备适用于第一无线装置时，所述开关电路被配置成将所述接收路径静态地维持在所述多个模式中选择的一个模式。所述第一无线装置可包括固件，以使所述开关电路被配置成将所述接收路径静态地维持在所述多个模式中选择的一个模式。所述设备可进一步包括耦合到去往所述至少一个滤波器的输入的阻抗匹配元件。

在另一方面，一种方法包括：当RF前端电路被配置在第一模式下时，在RF前端电路的检测器电路中检测去往RF前端电路的LNA的输入处的接收RF信号的功率电平，并将所述接收RF信号的检测的功率电平发送到控制器；以及当所述RF前端电路被配置在第二模式下时，在所述检测器电路中检测去往与所述RF前端电路关联的RF滤波器的输入处的另一个接收RF信号的功率电平，并且将所述另一个接收RF信号的检测的功率电平发送到所述控制器。

在一个实施例中，该方法进一步包括：从所述控制器接收第一控制信号，并且经由所述RF前端电路的开关电路将所述RF前端电路配置用于第一模式，所述第一模式具有所述LNA和所述RF滤波器的第一相对顺序；以及从所述控制器接收第二控制信号，并且经由所述RF前端电路的所述开关电路将所述RF前端电路配置用于第三模式，所述第三模式具有所述LNA和所述RF滤波器的第二相对顺序，所述第二相对顺序不同于第一相对顺序。所述方法可以进一步包括：在所述第一模式下，经由所述开关电路使所述接收RF信号被提供给所述LNA，并且此后被提供给所述RF滤波器；以及在第三模式下，经由开关电路使另一个接收RF信号被提供给RF滤波器，并且此后被提供给LNA。所述方法可进一步包括：在第二模式下，经由开关电路使所述接收RF信号旁路所述LNA。

在另一方面，无线装置包括：第一集成电路，包括射频前端模块；耦合到第一集成电路的滤波器；以及耦合到第一集成电路的第二集成电路。在一个实施例中，RF前端模块包括：传送路径，用于接收、处理和输出传送RF信号，所述传送路径包括功率放大器；接收路径，用于接收、处理和输出接收RF信号，所述接收路径包括LNA；开关电路，耦合到所述传送路径和所述接收路径；控制电路，耦合到所述开关电路，所述控制电路控制所述开关电路将所述接收路径配置用于在多个模式中的一个模式下操作；以及检测器电路，用于检测接收RF信号的功率电平。第二集成电路包括控制器以至少部分基于所述接收RF信号的所述功率电平来改变所述滤波器相对于所述LNA的相对顺序。

在一个实施例中，所述第二集成电路进一步包括比较器，用于将所述接收RF信号的所述功率电平与比较信号进行比较，并在所述功率电平超过所述比较信号时向所述控制器提供中断。所述控制器可以耦合到数-模转换器(DAC)，所述控制器使所述DAC：在第一模式下向所述比较器提供具有第一值的所述比较信号；以及在第二模式下向所述比较器提供具有第二值的比较信号，所述第二值不同于所述第一值。所述控制器响应于所述接收RF信号的所述功率电平超过所述第一值，将使所述接收路径从包括农村模式的第一模式转变到包括城市模式的第二模式，其中：在所述农村模式下，所述LNA的输出耦合到所述滤波器；以及在所述城市模式下，所述LNA的输入耦合到所述滤波器。

在一个实施例中：在第一模式下，开关电路将使检测器电路检测去往LNA的输入处的接收RF信号的所述功率电平；以及在第二模式下，开关电路将使检测器电路检测去往所述滤波器的输入处的所述接收RF信号的功率电平。检测器电路可以包括：耦合到去往LNA的输入的第一峰值检测器；以及耦合到去往滤波器的输入的第二峰值检测器。

在又一方面，一种设备包括：接收路径，用于接收、处理和输出接收RF信号，所述接收路径包括至少一个LNA，所述接收路径可配置成在多个模式下操作；至少一个滤波器，用于对所述接收RF信号进行滤波；以及耦合到接收路径的开关电路，所述开关电路根据所述多个模式中选择的一个模式将所述接收路径配置成具有所述至少一个LNA和所述至少一个滤波器的选择顺序。

在一个实施例中，所述设备进一步包括至少一个检测器电路以检测所述接收路径的多个信号节点中的一个或多个节点处的电平，其中所述开关电路至少部分基于所述多个节点中的一个或多个节点处的电平，将所述接收路径配置成具有选择顺序。在多个模式中的另一个模式下，开关电路可以将接收路径配置成旁路至少一个LNA。

附图说明

图1是结合实施例的装置的一部分的高级框图。

图2是图示根据实施例的开关布置的进一步细节的示意图。

图3是根据实施例的方法的流程图。

图4A-4C是图示其中可以使用根据实施例的无线装置的各种可配置模式的示意图。

图5A-5C是图示其中可以放置根据实施例的无线装置的各种可配置模式的示意图。

图6A-6B是根据实施例的片上系统的框图。

图7是根据实施例的方法的流程图。

图8A-8B是根据实施例的操作状态图。

图9A-9B是根据其它实施例的方法的流程图。

图10是根据另一实施例的方法的流程图。

图11是结合实施例的代表性IoT装置的框图。

图12是根据实施例的网络的高级图。

具体实施方式

在各种实施例中，具有收发器电路的集成电路可进一步包括开关电路，以使传送路径和接收路径两者能够使用单个片外滤波器。可以取决于操作模式(例如，接收或传送)动态控制开关电路，以可编程地和动态地将适当的接收或传送信号引导到这种片外滤波器。在传送方向，此单个片外滤波器可耦合在传送驱动器与传送功率放大器之间。而在接收方向，此单个片外滤波器可耦合在接收端口和片上放大器之间。这种开关电路可以用对系统性能具有最小影响的最小插入损耗来实现。

通过实施例，单个片外滤波器可为传送信号提供足够的杂散抑制，并且在接收模式下，可提供拥塞信号的滤波并增强抗干扰性。尽管实施例不限于这方面，但是包括这种开关电路的收发器的实现可以用于各种不同的装置类型，包括诸如可以在大约850兆赫(MHz)和925MHz之间的某个频率范围操作的亚千兆赫(GHz)工业科学和医疗(ISM)装置。

在一些实现中，可以存在多种接收模式，包括所谓的农村模式，其可用于拥塞或其它干扰信号相对较少的环境中。在农村模式下，可以控制开关电路来提供接收路径，在该接收路径中，经由天线接收的传入RF信号首先被提供给低噪声放大器(LNA)，并且然后被提供给片外滤波器。相反，在所谓的城市模式下，当装置处于城市或可能存在潜在的许多拥塞或干扰信号的其它高度拥挤的环境中时，该模式可能是活动的，开关电路可以被控制成使得经由天线接收的输入RF信号在被提供给LNA之前首先被提供给片外滤波器。进一步的接收模式可以是旁路模式，其中LNA被旁路，这可以在传入信号强度足够大时使用。如本文将要描述的，无线装置可以被静态或动态地控制成在这些接收模式中的一种或多种模式下操作。

通过这种控制，接收器实现可以在农村环境中实现良好的噪声系数，而不同地配置的同一接收器在城市环境中可实现良好的拥塞。还要注意，有可能在传送和接收模式两者下，片外滤波器都被旁路。更进一步，在传送模式的一些情形下，当在RF前端电路内接收到具有用于给定环境的足够的功率的传送RF信号时，外部功率放大器也可以被旁路。例如，在某些国家，例如日本，ISM装置可能具有将其输出功率限制到13dBm(或在欧洲为14dBm)的法规要求。在这种实现中，可以旁路外部功率放大器。还在这种情况下，如果从SoC 110输出的RF信号大于某个功率电平(例如，10dBm)，则片外滤波器可以被旁路，以避免由于向其提供超过其能力的信号而可能导致的损坏。

现在参考图1，示出的是诸如结合实施例的IoT装置的装置的一部分的高级框图。如图1所示，IoT装置100可以是具有无线通信能力的任何类型的IoT装置。在一个或多个实施例中，IoT装置100可以与无线电一起操作，该无线电使用相同频段进行传送和接收(半双工)，这与蜂窝相反，蜂窝对于上行链路和下行链路具有不同的频率。虽然实施例可以变化，但是IoT装置可以是计量装置、致动器装置、传感器装置、无线微控制器(MCU)、无线相机、无线扬声器、无线麦克风、无线照明控制器、灯泡等等。

在图1所示的高级中，片上系统(SoC)110经由RF前端电路150耦合到天线180，该天线可用于传送和接收操作两者。当然，在其它实现中，可以有单独的天线用于接收和传送。在图1的实施例中，SoC110可以在一个集成电路(IC)中实现，而RF前端电路150在另一个IC中实现。通过提供多个IC，可以使用不同的IC工艺来制造不同的IC。例如，包括RF前端电路150的第一IC可以针对RF性能进行优化，而包括SoC 110的第二IC可以针对数字设计进行优化。在其它情况下，这两个组件可以在单个IC中实现。在典型情况下，SoC 110的电路可以在一个半导体管芯上实现，而RF前端电路150的电路可以在不同的半导体管芯上实现，无论是在单独的IC中实现还是在同一IC封装中实现。另外，虽然图1的特定实现包括SoC，但是在其它情况下，可以存在某种其它类型的数字处理器，诸如基带处理器和/或应用处理器。

从SoC 110开始，存在数字电路120，其可以执行装置的总体处理。尽管实施例不限于这方面，但是处理可以包括诸如执行感测、计量、控制器功能性、致动器功能性等等活动。为了实现无线通信，可以从数字电路120向模拟电路130提供数字信息。一般而言，模拟电路130可以包括具有传送和接收路径的收发器电路，该传送和接收路径包括信号处理电路，该信号处理电路执行各种处理，包括数-模转换(在传送方向)和模数转换(在接收方向)、上转换和下转换、滤波、放大等等。

模拟电路130可将数字信号变换为模拟形式，并进一步执行上转换和其它信号处理，以生成RF信号。如图1所看到的，模拟电路130可以可选地包括功率放大器(PA⁾132，该功率放大器可以放大传入RF信号并将它们输出到RF前端电路150。

在接收方向，在SoC 110中接收的传入接收信号耦合至模拟电路130。如进一步所示，可选地，在执行附加信号处理之前，可以提供LNA 134用于增益控制。该信号处理可以包括例如滤波、进一步的增益控制和下转换，以产生被提供给数字电路120的数字信号。

RF前端电路150还具有收发器电路，包括传送和接收路径。关于传送路径，从SoC110接收的传入RF信号通过开关电路155耦合。要理解，开关电路155在高级别在逻辑上被示为单个块。实际上，可以在RF前端电路150内实现若干不同的开关，以根据不同的模式执行接收和传送信号的可配置开关和通信，如本文进一步描述的。也就是，虽然开关电路155被示为单个块，但是多个物理开关实例可以位于整个RF前端电路150上。也通过开关电路155，接收和传送路径两者都可以利用耦合到RF前端电路150的单个RF滤波器170，从而降低材料清单(BOM)成本。在各种实施例中，RF滤波器170可以被实现为表面声波(SAW)滤波器。虽然为了讨论的目的，该RF滤波器在本文一般被称为SAW滤波器，但是要理解，可以使用任何类型的RF滤波器，包括各种带通或低通滤波器。

关于传送路径，要传送的RF信号可通过开关电路155耦合到SAW滤波器170(可选地)，通过开关电路155返回并耦合到PA 160，用于进一步放大，之后被输出(通过开关电路155中的附加电路)到天线180。

在接收路径中，由天线180接收的传入RF信号耦合到开关电路155中。在LNA165中的增益控制之前或之后，这种接收RF信号可以被SAW滤波器170滤波，并进一步通过开关电路155，并且此后被发送到SoC 110，并且更具体地说发送到模拟电路130。要理解，虽然在图1的高级别示出了单个LNA165，但是在一些情况下，可以有多个LNA能可控地与SAW滤波器170耦合。例如，接收的RF信号可以通过第一LNA，然后通过SAW滤波器170，并且然后通过第二LNA，之后被提供给SoC 110。并且此类多个LNA能被控制成被旁路，使得没有、有一个或两个此类LNA可以是接收路径的一部分。

在一些情况下，SoC 110可以提供功率电平大约零dBm的输出信号，该信号可在SoC110的模拟电路130的PA132和PA 160两者内被放大(或在某些情况下，PA160可被旁路)。注意，在一些情况下，SAW滤波器170可以被设计成仅承受大约10dBm的功率，使得在传送方向，传送RF信号可以在进一步放大之前在SAW滤波器170中进行滤波。

如图1进一步所示，SoC 110可包括微控制器单元(MCU)135。在其职责中，MCU 135向RF前端电路150发送模式控制信号。如所看到的，这些信号可以被提供给控制器158(其可以被实现为微控制器、有限状态机等等)。响应于此类控制信号，控制器158可以将开关电路155动态地配置和重新配置成在传送或接收模式中的给定一个模式下操作(因为RF前端电路150在任何给定时间只能在传送或接收方向操作)。更进一步，在各种实现中，可以有多种接收模式和潜在的多种传送模式可用，并且这可能需要开关电路155的不同配置。要理解，虽然在图1的实施例中以这种高级别示出，但是许多变型和备选是可能的。

现在参考图2，示出的是图示根据实施例的开关布置的进一步细节的示意图。如图2所示，装置200示出了开关电路实现的更详细视图。一般而言，装置200可以是与图1的装置100类似的IoT装置，并且从而在图2中使用相同编号惯例的程度上(尽管是“200”系列而不是图1的“100”系列)，示出了相似组件，并且在一些情况下不在下面进一步讨论。

在高级别，装置200包括SoC 210、RF前端电路250、SAW滤波器270和天线280。SoC210在图2的图示中被示为具有传送功率放大器232和接收LNA 234。

在传送方向，PA232输出差分RF信号，该信号通过差分阻抗匹配电路240(由电感器L1、L2和电容器C1、C2形成)耦合。匹配的差分RF信号经由平衡-不平衡转换器245转换成单端形式。当然，对于RF匹配和从差分到单端信号的转变，其它拓扑也是可能的。所得到的单端传送RF信号经由传送端口B耦合到RF前端电路250，传送端口B也可被用作测试端口。

在传送方向，RF前端电路250包括传送信号路径，该路径包括各种开关和其它电路，以处理传送RF信号并将其引导到其目的地，即天线280。更具体地，参考图2，传送RF信号可以通过开关SW1和SW2耦合(或者经由使用附加开关SW7的衰减器268衰减，或者不衰减)以被引导到SAW滤波器270(分别经由片外端口D和E)。在一个实施例中，SAW滤波器270可以是带通滤波器，其被配置成通过对于给定装置适当的频段(例如，在875和950MHz之间)。在SAW滤波器270中被滤波之后，滤波的传送RF信号通过开关SW3耦合并耦合到功率放大器(PA)260，之后通过匹配电路263(包括电感器L4和电容器C5、C6)输出。从那里，放大的传送RF信号通过开关SW4耦合，并且从RF前端电路250输出，并且通过低通滤波器(LPF)275到耦合到端口A的天线280。在一个实施例中，LPF 275可以是具有大约0.5dB的典型损耗电平的三阶低通谐波滤波器。注意，LPF 275和SAW滤波器270的位置不可互换，因为在一些用例下，通过LPF 275的RF信号电平会对SAW滤波器270引起损坏。在一个实施例中，LPF 275被设计成具有比SAW滤波器270小得多的插入损耗和高得多的额定功率，但是也可以具有小得多的选择性和更宽的转变。

仍参考图2，在接收方向，传入RF信号通过天线280和LPF 275，并且进入RF前端电路250。在接收方向，传入接收RF信号通过开关SW4耦合，并且取决于模式，或者直接耦合到LNA 265(经由开关SW8)，或者经由开关SW3耦合到SAW滤波器270(并且此后通过开关SW2和SW8)，并且然后耦合到LNA 265。该确定可以基于在LNA265中放大之前或之后是否期望滤波。

如所看到的，进一步有可能由LNA 265输出的放大接收RF信号通过开关SW5和SW3到SAW滤波器270。在又一些其它情况下，SAW滤波器270可以在接收方向被旁路，使得放大的接收RF信号直接从开关SW4和SW8通过LNA 265并通过开关SW5和SW6被提供，并且此后通过由电感器L3和电容器C3形成的阻抗匹配电路245被片外提供给SoC 210，并且更具体地，提供给LNA 234。

更进一步，有可能在接收方向，经由耦合在开关SW2和开关SW7之间的衰减器268进行衰减，并且进而通过开关SW6向SoC 210提供衰减的接收RF信号。虽然开关SW1-SW8在图2中被图示为各种单刀多掷(P/T开关)，但是也可以使用其它类型的开关。

当然，虽然示出通过RF前端电路250的上述路径的这个特定实施，但开关电路可以采取各种形式，以使传送和接收路径能够共享单个SAW滤波器，从而降低成本和复杂性。然而，实施例不限于这方面，并且有可能存在多个滤波器。并且在这种情况下，还有可能，对于不同的操作频段，将多个不同的滤波器切换到接收路径中。此外，有可能通过对各种开关的不同控制，使传送和接收RF信号两者能够以不同的顺序通过相应的传送和接收路径。

仍参考图2，控制器258可动态配置各种开关，以使得能够在期望传送或接收模式下以及在给定实现中可用的子模式下操作。为此，控制器258从SoC 210(更具体地说从MCU235)接收传入前端控制信号。

响应于这些控制信号，控制器258可以控制如上所述各种开关。在特定实施例中，MCU 235可以输出四个前端模式控制信号。控制器258至少部分基于这些控制信号，可以相应地动态配置RF前端电路250的开关。在向控制器258提供四条控制线路的情况下，对于16种不同的模式可能有足够的可编程性，这些模式中大约一半可用于传送操作，并且一半可用于接收操作。或者，某些状态能被保留给其它模式，诸如测试或测量模式。

现在参考图3，示出的是根据实施例的方法的流程图。如图3所示，方法300是用于控制RF前端电路的开关电路的方法，诸如可以由RF前端电路内的控制器或其它硬件电路来执行。在一些情况下，控制器可以执行存储在非易失性存储器中的指令。在一个实施例中，这个非易失性存储器可以被实现为能存储指令和数据的非暂时性存储介质。这种非易失性存储器可以存储指令，包括用于接收模式控制信号和响应于该模式控制信号而控制开关电路的指令，如本文所述。

如图所示，方法300开始于从处理器接收前端控制信号(框310)。如上面所讨论的，可以有多条控制线路来提供控制信号，以指示期望的模式和子模式，即传送或接收模式，以及包括任何旁路模式、城市/农村模式等的潜在子模式。接下来，在框320，前端控制信号可以例如在RF前端电路的控制器中被解码。

仍参考图3，控制转到框330，在此可以至少部分基于这些解码信号来动态配置RF前端电路的开关电路。在如图2所示的实施例中，可以控制单刀多掷开关，以在公共端口和给定的其中一个可用掷端口之间提供选择的连接。在这一点，RF前端电路被适当地配置用于在给定模式下操作。像这样，在框340，RF信号可以经由这个配置的开关电路通过RF前端电路传递。以这种方式，传送或接收RF信号可以根据期望的路径通过至少一些开关电路，使得RF信号可以可选地通过单个外部SAW滤波器，其可以用于传送和接收模式两者。要理解，虽然在图3的实施例中以这种高级别示出，但是许多变型和备选是可能的。

在各种实施例中，对于不同的RF频谱环境，可以针对无线网络中使用的无线电(尤其是OFDM无线电)优化接收器系统性能。通过控制本文描述的开关电路，无线装置可以在多个模式中的给定一个模式下操作。尽管实施例描述了三种模式，称为农村、城市和旁路模式，但是要理解，使用本文描述的技术，附加的或不同的模式可能是可用的。

确定以哪种模式操作可至少部分基于从接收器RF信号处理路径中存在的一个或多个RF电平检测器接收的RF信号电平检测信息。控制器可以至少部分基于此类信息来确定何时执行模式切换。在其它情况下，另一个实体可以在不参考该检测到的信息情况下来确定适当的模式。例如，安装者或中央实体可以例如基于对位置的了解来设置模式。或者，选择的模式可以是基于SoC导出的信息(诸如SoC信号质量或RSSI或分组出错率信息)可配置的。

从而，在实施例中，前端模块(FEM)可具有多种接收器操作模式，以在各种干扰条件下提供最佳接收。就干扰处置而言，最受保护的模式(旁路模式)也具有最大的噪声系数，其影响(降级)接收灵敏度。一般而言，进入更多保护的操作模式是以降低接收灵敏度为代价的。在一个或多个实施例中，如果没有严重的干扰，则可以使用保护最少的操作模式(农村模式)，因为这导致最高的接收灵敏度。

当接收RF信号的信号电平超过给定阈值时，该信号可能会因其输入过载而潜在地损害LNA性能。当检测到这种过载状况时，控制器可以将FEM重新配置成更多保护模式(例如，城市模式或旁路模式之一)以保护LNA。在不同的情况下，FEM可以从农村模式转变到城市模式，或者从城市模式转变到旁路模式，或者从农村模式转变到旁路模式。例如，当从农村模式转变到城市模式时，可以是接收RF信号的信号电平可能不再越过给定的检测阈值，在这种情况下，LNA可以在没有严重过载问题的情况下操作。当转变到旁路模式时，LNA被旁路，在这种情况下，完全避免了LNA过载问题。在转变到更多保护模式之后，可能引起噪声系数的某种降级，并且从而可能不期望无限期地待在更多保护模式。

在农村环境中，无线电之间需要更长的距离，以降低网络成本。较好的灵敏度使得覆盖距离能够较长。在天线和LNA之间没有信号损耗(滤波器有信号损耗)提供了最佳灵敏度，但是强带外拥塞信号的性能会受到损害，因为它们在到达LNA之前不会被滤波。幸运的是，农村地区比城市地区经常具有更少的拥塞物。从而，在一个实施例中，在农村模式下，接收器RF信号处理路径内的最佳相对排序可以是天线、LNA、滤波器，并且此后是接收器后端。在一个或多个实施例中，宽带宽RF电平检测器可以耦合到LNA的输入。当在农村模式下时，该RF检测器可以测量从天线进来的信号。

在某些实现中，固件或其它控制器机制可以用于使具有根据实施例的前端模块的无线装置进入农村模式作为起始模式。如果RF电平检测器确定信号电平足够低(例如，小于第一阈值)，使得LNA不会经历任何显著的失真，则接收可以在这种模式下安全地继续。注意，可以进行校准来准确地设置该转变阈值。

不期望的强干扰信号，如在带外的信号，能使期望信号失真。失真对OFDM期望信号的影响可能比FSK期望信号差得多。如果不期望的信号也是OFDM信号，诸如在蜂窝LTE中使用的，则失真可能更差。如果RF电平检测器确定信号电平足够高，使得LNA可能经历失真并破坏期望的RF信号，则控制器可以导致快速改变到城市模式。

在城市环境中，无线电通常人口密集，并且从而不太需要长距离能力。强的带外拥塞信号可能很普遍，并且拥塞物通常是系统性能的限制因素。在天线和LNA之间具有一个滤波器会损害灵敏度，但会大大衰减带外拥塞物。

从而，在一个实施例中，在城市模式下，接收器RF信号处理路径内的最佳相对排序可以是天线、滤波器、LNA，以及此后到接收器后端。RF电平检测器可以定位于LNA输入和滤波器输出。用这种配置，带外拥塞物的信号电平能被大大降低。如果RF电平检测器确定信号电平足够低，使得LNA不会经历失真，则在这种模式下接收安全地继续。如果强拥塞信号在滤波器的通带内，则它不会降低通带。有可能RF电平检测器可以确定信号电平足够高，使得LNA可经历失真并破坏期望的RF信号。在这种情况下，控制器可以使得快速改变到旁路模式。

旁路模式可以用于无线电如此人口密集的环境中，其中不需要LNA，并且甚至能导致失真，即使在滤波器位于其前面时。在这种情况下，在旁路模式下，接收器RF信号处理路径内的最佳相对排序可以是天线和滤波器(旁路该LNA)，并且此后到接收器后端。在这种模式下，放置在天线和滤波器之间的RF电平检测器可用于确定强拥塞信号是否已经消失。

RF电平检测和模式改变可以足够快地发生，使得有可能在农村模式下简单地开始每个接收操作，并且仅在需要时切换到下一个更多保护模式。

使用如本文所述的具有可配置开关电路的前端模块，各种应用可以在任何位置安装无线电的公共架构，并且即使环境改变，无线电也能主动适应环境。作为一个示例，这种环境改变可能是，一个位置最初人口不太密集，并且随着时间的推移，附加发展发生了，在该环境内带来大量的无线电。

在其它情况下，某些应用可能已经知道其正被部署的环境。在这些情况下，应用可以例如通过固件设置将无线电锁定到仅用于部署环境的单个期望模式。硬件仍然允许部署在这三种环境中的任何一种环境中，并且避免了开发、生产和储备三种不同类型的硬件的需要。相比之下，现有技术要求改变无线电架构设计，并且只适合于一种特定环境。现有技术不允许当环境已知并提前建立时进行期望模式的固件设置，现有技术也不允许随着环境改变而动态适应各种RF频谱环境。

现在参考图4A-4C，示出的是图示可以使用根据实施例的无线装置的各种可配置模式的示意图。

首先从图4A开始，示出的是在第一操作模式(即农村模式401)下的无线装置400的示意图。在图4A图示的高级别中，接收RF信号处理路径从天线480开始，通过天线引脚(Ant)到达LNA 465，并且此后经由附加的引脚SAW2和SAW1到达SAW滤波器475(其可以是片外SAW滤波器)。此后，放大和滤波的RF信号经由另一个引脚(Rx)被输出到配套装置(例如，为了便于说明，在图4A中未示出SoC)。当然，前端模块内的附加信号处理可以发生。

注意，上面在图4A中讨论的各种组件可以对应于上面关于图2讨论的组件(用相同的附图标记标识，尽管为“400”系列)，并且因此不对它们进行进一步讨论了。虽然在图4A中为了便于说明而未示出，但要理解，由从SoC接收的控制信号所控制的前端模块的开关电路可以使无线装置400的配置进入农村模式401。

现在参考图4B，示出的是在第二操作模式(即城市模式402)下的无线装置400的示意图。在图4B所示的高级别中，SAW滤波器475和LNA 465的相对位置被互换。要理解，不存在物理硬件差异，因为相同的硬件保持在相同的位置：而是通过开关电路，实现图4B所示的接收RF信号处理路径。

现在参考图4C，示出的是在第三操作模式(即旁路模式403)下的无线装置400的示意图。在图4C中图示的高级别中，接收RF信号处理路径从天线480开始并且到SAW滤波器475，并且然后滤波的RF信号被输出到配套装置，而不通过LNA。

要理解，虽然图4A-4C示出了根据实施例的无线装置可能的特定模式，但其它布置也是可能的。此外，虽然示出了单个SAW滤波器和单个LNA，但是在其它实例中，无线装置及其包括的前端模块可以包括多个LNA和SAW滤波器，通过诸如本文所述的开关电路来适当选择有源组件。

更进一步，在一些实现中，可能存在耦合在SAW滤波器和天线之间的附加电路。例如，传输线路(具有非零长度)或电感器可以在片外耦合在天线和SAW滤波器之间的路径上。这些组件(在存在的情况下)可用于提供阻抗匹配功能，并潜在地提供附加的滤波。一般而言，SAW滤波器能被认为是以相对低的衰减通过感兴趣的频段并且正在衰减感兴趣的频段之外频率的滤波器。本领域的技术人员将理解，SAW滤波器可以由其它类型的滤波器代替，诸如由传输线路、电感器和电容器的任何组合构建的滤波器。此外，SAW滤波器可与附加滤波组合，如附加的SAW滤波器或由电容器和电感器构建的滤波器。在不同的实现中，可以实现各种滤波器类型，如带通滤波器、陷波滤波器、低通滤波器或高通滤波器。

此外，要理解，虽然图4A-4C图示了三种不同的操作模式，但有可能对于给定的无线装置，如针对现场位置(field location)的特定最终用户编程的，可以被或静态地或动态地配置成仅启用所述操作模式中的一种或两种。从而，取决于实际的用例，尽管实现图4A-4C的相对组件布置的底层硬件存在，但是上述三种操作模式中只有一种或两种可能是可用的。

例如，结合实施例的无线装置的设计者或提供者可在提供无线网络时确定静态启用/禁用某些模式的环境。这样，实施例提供了将无线装置配置到网络中以启用/禁用某些模式和/或控制允许哪些模式/组合以什么顺序发生的能力。

作为一个这样示例，假定在供应期间，条件指示网络环境存在于高拥塞物区域中。在这种情形下，无线装置可以被静态地配置到网络中，以启用/禁用某些模式和/或允许的状态转变。在这个示例中，放置在这个高拥塞物区域中的无线装置能被配置成以城市模式开始操作(和/或禁用农村模式)。

取决于特定系统实现，可由SoC控制主动操作模式的选择(在动态实例中)。在不同的实现中，SoC可以基于接收和分析有关传入RF信号的度量信息(例如，以接收信号强度信息(RSSI)、信噪比(SNR)、拥塞物信息或其它信号质量度量信息的形式)来做出此类决定。在又一些其它情况下，前端模块可以包括一个或多个检测器电路，诸如RF检测器，以测量接收器RF信号处理路径内各点处的RF信号电平，并提供此类电平信息供SoC的控制器使用。

现在参考图5A-5C，示出的是图示至少部分基于从功率检测器电路获得的功率电平信息放置根据实施例的无线装置的各种可配置模式的示意图。

如图5A所示，无线装置500可以布置在如图4A所示的农村模式501中(并且从而，使用相同的附图标记，尽管是“500”系列)。如图所示，除了RF前端电路之外，无线装置500还包括SoC 510。此外，图示了感测放大器554和检测器电路555。在一个或多个实施例中，检测器电路555可以被实现为RF峰值检测器。

如图5A的农村模式实现所看到的，感测放大器554和检测器电路555耦合到LNA565的输入，使得检测器电路555内检测到的RF电平提供了从天线580接收的RF信号的信号电平。在图5A的图示中，注意，由检测器电路555输出的该信号电平信息经由另一个引脚(模拟感测)被提供给SoC 510。

如图5B所示，无线装置500可被布置在如图4B所示的城市模式502中(并且从而，使用相同的附图标记，尽管是“500”系列)。检测器电路555相对于LNA 565的相同相对位置在城市模式502下发生，如在乡村模式501下；然而，输入到检测器电路555的RF信号(经由感测放大器554)已经在滤波器575中被滤波。注意，有可能存在附加的检测器电路，诸如第二RF峰值检测器(包括放大器和峰值检测器)，用于监测焊盘(pad)SAW2处的信号电平。该检测到的信息可被用于确定何时从城市模式转变回农村模式。例如，当存在强带外拥塞信号时，第二峰值检测器测量的值比第一峰值检测器测量的值高得多。当由第二峰值检测器测量的值下降到第二阈值以下时(例如，带外拥塞物完成了它的传输)，可以作出确定以使模式切换回农村模式。

如图5C所示，无线装置500可以被布置在如图4C中的旁路模式503(并且从而，使用相同的附图标记，尽管是“500”系列)。在旁路模式503中，检测器电路555可以耦合在去往SAW滤波器575的输入，因为在该模式下，没有活动的LNA。还要注意，在这种配置中，不需要存在感测放大器。注意，耦合到SAW1焊盘的附加峰值检测器可能有助于确定从旁路模式转变回城市模式是否适当。还要理解，如上面关于图4A-4C所讨论的，没有硬件差异，只有对开关电路的不同控制，以实现图5A-5C所示的各种模式。还要注意，例如，有可能基于固件和/或硬件控制，使关联的SoC能够进入给定的低功率模式，同时RF检测器基础设施是活动的。

现在参考图6A，示出的是根据实施例的片上系统的框图。如图6A所示，SoC 600包括控制器610，该控制器可以是无线电处理器，例如被实现为序列器(其在一个实施例中可以被实现为嵌入式ARM M0中央处理单元(CPU))，该序列器被配置成以静态或动态方式控制具有如本文所述的开关电路的前端电路。在一个或多个实施例中，控制器610可以执行存储在非暂时性存储介质中的指令。用于执行开关电路控制的这种指令可以被实现为固件和/或软件。例如，给定的无线装置制造商可以提供固件，该固件将静态地固定开关电路，以提供静态操作模式，例如，本文描述的农村、城市和/或旁路模式中的给定一个模式。在其它情况下，固件被用于提供动态控制。在这种情况下，基于环境条件，可以选择这些模式中的给定一个模式，其中该选择可以在操作期间基于环境条件(例如，基于检测到的RF电平所确定的)动态地改变。

参考图6A，控制器610提供控制信号，以控制本文所述的前端模块。在动态实现中，这种控制可以响应于对经由一个或多个模拟感测输入接收的检测到的RF电平的响应。

在一个实施例中，RF电平检测器从FEM多路复用到SoC 600，在此可以对其进行测量并与预定阈值进行比较。如果低于阈值，则不进行改变。如果信号电平高于阈值，则SoC600快速将FEM的接收器操作模式改变为城市模式。在一个实施例中，这种改变可以在自动增益控制(AGC)算法中实现。当开关时，接收器RF信号处理路径的相对顺序被改变，但是期望的信号振幅可能改变非常小。去往LNA的输入处的带外拥塞信号电平将降低滤波器选择性的量。

如图所示，来自前端模块的反馈信息被提供给模拟比较器620，该模拟比较器进一步接收由数-模转换器(DAC)615生成的比较电压。控制器610可以向DAC 615提供比较电平信号，以使其生成给定电平的比较电压。更具体地，在控制器610的控制下，DAC 615可以生成参考电压信号，即取决于操作模式的多个阈值电平中的给定一个阈值电平。

在各种实施例中，比较器620连续执行比较，而不要求任何处理器，改进了响应时间。如果检测到的RF信号电平超过给定阈值，则比较器620向控制器610发送中断。一旦控制器610被通知该中断，它就选取下一个模式(在一些情况下，基于该应用，一些模式可能不被允许)。控制器610向前端模块发送消息以指示模式改变。在一个实施例中，该消息可以是控制信号的传递，诸如FEM CTRL0-3线路上的4位信号。

仍参考图6A，经由Rx引脚接收来自前端模块的传入RF信号，并将其提供给RF电路630，该电路可包括可选的LNA和其它信号处理电路，诸如滤波器、其它增益控制等等。此后，接收RF信号在混合器640中被下转换，该混合器从本地振荡器(LO)645接收混合信号。从混合器640输出的下转换信号可以被提供给基带处理器650用于基带处理，并且此后可以被提供给数字信号处理器(DSP)660(其又可以耦合到SoC 600的主CPU，图6A中未示出)。要理解，虽然在图6A的实施例中以这种高级别示出，但是许多变型和备选是可能的。

例如，在图6A中，SoC 600以相对高级的详细程度示出，并且各种组件未完全图示。现在参考图6B，示出的是根据实施例的SoC的更详细框图。如图6B所示，SoC 600一般可以被布置成与图6A的SoC 600相同。然而，图示了所包括的组件的进一步细节。

在该布置中，示出了接收器RF信号处理路径的进一步细节。从而，如图所示，进一步详细示出了RF电路630，包括无源网络632和LNA 634，该无源网络可以包括一个或多个无源衰减器等等。如进一步图示的，从混合器640输出的下转换信号可以附加地在可编程增益放大器(PGA)647中被增益控制，可编程增益放大器647的输出耦合到模数转换器(ADC)648，模数转换器648将信号信息数字化，并将其提供给调制解调器650(其可以是图6A所示的DSP650的一部分)。

如图6B进一步所示，各种检测器，即RF峰值检测器633和中频(IF)峰值检测器646，可耦合到RF信号处理路径，以测量信号电平，并向AGC控制电路670提供信息。至少部分基于该信息，AGC控制电路670可以控制SoC 600内的各种增益网络组件。此外，响应于无源网络632的加载电平的指示，至少部分基于由RF峰值检测器633检测到的功率电平，控制器610可以被触发，例如响应于中断，以移动进入旁路模式，来消除这种过载，如本文所述。

现在参考图7，示出的是根据实施例的方法的流程图。具体来说，如图7所示，方法700是用于动态控制无线装置以在多个模式中选择的一个模式进行操作的方法。像这样，方法700可以由控制器来执行，该控制器可以存在于耦合到无线装置的前端模块的无线装置的SoC中。在其它情况下，控制器可以被包括在前端模块本身中。进一步有可能在单个集成电路中包括处理电路、控制器和前端模块电路所有。

无论如何，方法700始于将无线装置配置成农村模式(框710)。在这种模式下，接收器信号处理路径通过开关电路实现，以将经由天线接收RF信号传递到LNA，并且此后传递到可以从前端模块片外实现的滤波器(例如，SAW滤波器)。

在这一点，无线装置可以进入正常操作，其中它接收和处理RF信号，并且进一步可以传送RF信号。在操作期间，在框720，可以例如经由RF电平检测器来测量在LNA输入处的RF信号电平。该信息可以经由模拟感测引脚被提供给控制器。然后在菱形框725，可以确定RF信号电平是否小于第一阈值。在实施例中，该第一阈值可以被设置在相对低的电平，使得该比较指示接收的RF信号是否受益于最高灵敏度条件。如果确定RF信号电平小于第一阈值，则控制转到框730，在框此可以维持农村模式下的操作。像这样，控制转回到框720。

仍参考图7，相反，如果确定RF信号电平超过该第一阈值，则控制转到框735，在此无线装置可被配置成城市模式。在该城市模式下，经由天线接收的RF信号可以被提供给滤波器，并且此后提供给LNA。控制接下来转到菱形框740，以确定在该城市模式操作期间RF信号电平是否小于第二阈值。注意，该第二阈值可以被设置在比第一阈值更高的级别。

如果确定RF信号电平小于该第二阈值，则控制转到菱形框745，以确定条件是否使得已经满足返回到农村模式的一个或多个标准。尽管实施例不限于这方面，但是这种标准可以包括超时条件、信号损耗或另一种这种标准。另一个标准可以包括附加的检测信息，诸如由第二峰值检测器测量的电平，如上所述。如果确定满足此类标准，则控制返回到上面讨论的用于返回到农村模式的框710。否则，控制转到框750，在此维持无线装置在城市模式下的操作。

仍参考图7，如果确定RF信号电平超过第二阈值，则控制转到框760，在此无线装置可被配置成旁路模式。在这种旁路模式下，LNA从信号处理路径中移除，因为传入RF信号具有足够的强度。在旁路模式下，控制转到菱形框770，在此可以确定RF信号是否小于第三阈值，该第三阈值可以处于与其它阈值不同的级别。注意，在旁路模式下，RF信号的检测可以发生在滤波器的输入(和/或输出)，因为在接收信号处理路径中没有LNA。

如果确定RF信号电平超过该第三阈值，则维持旁路模式下的操作(框780)。否则，当确定RF信号电平下降到第三阈值以下时，控制转到菱形框790，以确定是否已经满足返回到另一模式的一个或多个标准。这种标准可以如上所讨论的(诸如超时周期、信号损耗等等)。如果已经满足此类一个或多个标准，则控制转到菱形框795，以确定无线装置是要被配置回城市模式还是农村模式。

要理解，虽然图7中公开了一种用于动态重新配置无线装置以在三种模式之一下操作的方法，但实施例不限于此。也就是说，在其它情况下，无线装置可以被配置用于多于三种操作模式。在又一些其它情况下，可能只有两种模式，诸如上述三种模式中的给定两种模式。在这种情况下，操作可以如图7中所描述的那样进行，移除任何不可用的模式。

实施例可以用于标识转变回较少保护模式是否会使得过载状况再次发生。为了处置这个问题，实施例可以提供具有自适应超时周期的基于定时器的机制。定时器在转变到更多保护模式后启动。当超时发生时，控制器转变回较少保护模式。

超时周期基于转变到较少保护模式与检测到下一个过载状况之前的时间之间的持续时间。如果该时间很短，则它可以指示不利的环境(例如，频繁出现的强邻近信道)，这使得在更多保护模式下待更长时间更合乎期望(延长超时周期)。相反，当转变到较少保护模式与下一个过载状况之前的时间之间的持续时间相对较长时，则可能期望降低超时周期。可以使用多次迭代(从受保护模式到较少保护模式的多次转变)来分步进行调整超时周期，这导致基于对变化的信道条件求平均的超时周期。

例如，在城市环境中，可能有若干附近的传送器引起强干扰，并且因此需要受保护模式的可能性很高。对于自适应超时周期，相对较长的超时周期可能使FEM待在更多保护模式相对较长的时间。这可导致来自干扰的分组损耗的低概率，仅仅是因为FEM不会在较少保护的农村模式下花费太多时间。

相反，在农村环境中，存在非常少的附近传送器，并且因此需要更多保护模式的可能性较低。对于本文的自适应超时周期，相对较短的超时周期可能使FEM待在更多保护模式相对较长的时间。由于灵敏度的滞后，这可能导致分组损耗的概率相对较低，仅仅是因为FEM没有在更多保护模式下花费太多时间。

现在参考图8A，示出的是根据实施例的无线装置的动态操作的状态图。如图8A所示，状态图800图示了可以配置无线装置的三种可用模式，即农村模式810、城市模式820和旁路模式830。上面已经描述了这些各种模式以及它们的配置和操作。状态图800可以表示由例如与具有如本文所述的开关电路的前端模块关联的SoC的控制器执行的控制操作。当然，在其它实现中，单个集成电路可以包括前端电路和关联的开关电路。在又一些其它实现中，前端模块可以包括足够的处理电路以实现状态图800本身的操作。

在任何情况下，如图8A所示，无线装置的操作开始于农村模式810。然后，响应于给定的中断，无线装置的状态可以转变到城市模式820或旁路模式830中的给定一个模式。更具体地，响应于第一类型的中断(int_1)，无线装置可以从农村模式810重新配置成城市模式820。在一个或多个实施例中，可以响应于检测到超过给定阈值的RF信号电平来触发该第一类型的中断，如上所述。

从而，参考第一类型的中断，当检测到超过给定阈值的功率电平偏移时，无线装置可以被重新配置成城市模式820。此后，在超时(TO)周期之后，状态可以回复到农村模式810。在如上所述的各种实施例中，该超时周期可以是自适应的或可配置的超时周期。例如，当农村模式810内的持续时间短(例如，低于目标持续时间)时，超时周期可以被延长，使得城市模式820下的操作发生更长的时间段。

仍参考图8A，操作也可从农村模式810直接转到旁路模式830，以响应于另一种类型的中断。在一个或多个实施例中，当接收器RF信号处理路径的无源网络达到衰减阈值时，该第二类型的中断(int_2)可能发生。在一个或多个实施例中，该第二类型的中断可以比第一类型的中断具有更高的优先级。像这样，响应于这两个中断的触发，控制从农村模式810转到旁路模式830，而不是从农村模式810转到城市模式820。如图所示，在超时周期完成后，控制从旁路模式830转回到农村模式810。

仍参考图8A，当在城市模式820下并且第二类型的中断被触发时，状态从城市模式820转变到旁路模式830。要理解，虽然在图8A中示出了这些特定的状态转变和模式，但是变型和备选是可能的。例如，在一些情况下，当功率超过给定阈值时，超时定时器可以被重置。当驻留在城市模式和旁路模式中的一种时，这种超时重置可发生。

现在参考图8B，示出的是根据另一个实施例的无线装置的动态操作的状态图。一般而言，该状态图与图8A中的操作相同，其中当在给定状态下并且检测到的RF信号超过给定阈值时，增加了重置超时定时器。

从而，如图8B所示，当第一类型的中断被触发，同时存在城市模式或旁路模式时，发生定时器重置状态(825或835)，其中超时定时器被重置。在该实现中，要注意，当超时周期已经期满并且在超时周期期间测量的RF功率电平保持低于给定阈值时，可能发生从城市模式或旁路模式之一返回到农村模式。否则，当在这些模式之一中发生超过给定阈值的RF功率电平偏移时，第一类型的中断被触发并且超时定时器被重置。

为了控制更多保护模式下的停留时间，控制器可以被配置成将目标或阈值停留时间值与较少保护模式下花费的时间进行比较。作为一个示例，如果在农村模式下花费的时间在目标停留时间和(例如)2*目标停留时间之间，那么在城市模式下的停留时间(u_dwelltimeout)不变。如果在农村模式下花费的时间比目标停留时间短，指示干扰显著，则在城市模式下的停留时间增加。这降低了农村和城市转变之间的重复频率。在这种转变期间，分组可能被损耗，而如果待在城市模式，则可能已经被成功接收。如果在农村模式下花费的时间比2*目标停留时间长，指示没有严重的干扰状况，那么在城市模式下的停留时间可以被缩短。通过这样做，接收器可在更敏感的模式下花费更多时间来接收更弱的信号。

现在参考图9A，示出的是根据另一个实施例的方法的流程图。更具体地，图9A的方法900是根据实施例的用于动态控制无线装置的前端电路的更详细的方法。像这样，图9A的方法900可以由硬件电路来执行，诸如无线装置中存在的控制器，例如SoC中的微控制器、前端模块本身中的控制电路或另一个处理电路。硬件电路可以执行存储在诸如非易失性存储器的非暂时性存储介质中的指令，该非暂时性存储介质可以存在于无线装置的SoC、前端模块或其它集成电路内。

如图9A所示，方法900开始于接收器被启用时，并且先前的初始停留时间值可以被恢复(框905)。在一个或多个实施例中，这些初始停留时间可以是指数值的形式，这些指数值可以被用于确定城市模式和旁路模式下的停留时间。在此类一个或多个实施例中，这些指数值可以被配置成具有初始值，例如七(当没有历史可用时，其充当指数值)。虽然在这个示例中使用指数来改变停留时间，但是在其它情况下可以使用线性方法。这些指数值从而可以确定城市模式和旁路模式下的(停留)时间(被控制在最小值和最大值(E_urban_min和max以及E_bypass_min和max，如下表中所用)内，其中当没有历史可用时，初始值E＝7(E_urban_prev和E_bypass_prev)。还在下表中，可以假定典型的分组持续时间(tpd)是20毫秒(ms)，并且在给定模式下不需要转变的持续时间的目标值(Target)可以被设置在1024tpd。

如图9A所示，控制接下来转到框910，在此无线装置(以及更特别地是前端模块)可以被初始化为农村模式。对于这种初始化和进入农村模式的配置，可以发生各种操作，包括如本文所述的设置开关电路。此外，一个或多个RF电平检测器可以被初始化，例如，通过对滤波电容器放电。此外，可以设置持续时间定时器，以维持农村模式下的操作的持续时间。进一步，可以使得将检测到的RF功率电平与给定阈值进行比较的模拟比较器能够响应于功率偏移而触发中断。

仍参考图9A，控制接下来转到在农村模式下的操作期间确定是否检测到中断(菱形框915)，这意味着功率电平已超过阈值。如果是，则控制接下来转到菱形框920，以确定是否禁用城市模式(这可以基于设置为指示跳过城市模式的使能位)。如果此类使能位被设置为启用这种跳过，则控制从菱形框920直接转到框965，用于将无线装置(即，前端模块)重新配置成旁路模式，这将在下面进一步描述。

否则，如果没有指示跳过，则控制从菱形框920转到框925，在此无线装置(即前端模块)的操作可以被重新配置成城市模式。在框925，可以执行各种操作，以适当地将前端模块重新配置成城市模式，包括开关电路的适当设置。此外，可以执行上面讨论的用于配置到农村模式的类似操作。这些操作包括读取农村时间并至少部分基于此更新城市模式停留时间计算(其一个示例在下表1中示出)。进一步的操作包括设置城市停留时间的超时周期，以及启动定时器和重置SoC的AGC控制电路。因而，在这一点上，操作在城市模式下进行。

现在参考表1，示出的是根据实施例的用于执行城市停留持续时间的更新计算的伪代码。在表1的这个伪代码中，可以使用上述参数。

表1

仍参考图9A，可在菱形框930确定城市模式停留时间是否已经超时。如果是，并且AGC冻结未激活，则控制转回到框910，以返回到农村模式。注意，AGC冻结是响应于检测到有效分组而停止对AGC电路改变的指示。这样，实施例可以被配置成在接收有效分组时防止模式改变，以避免接收的可能扰乱。为此，控制器可以检查指示正在接收有效分组的任何检测。可以用于检查是否正在接收有效分组的信号的示例包括：定时检测、前导码检测、同步字检测、RSSI、AGC活动等等。如果存在接收到有效分组的指示，则控制器可以等待，直到接收到该分组，或者使用超时和超时后的转变。在一个实施例中，当检测到有效分组时，可以防止AGC控制电路更新AGC设置(所谓的AGC冻结，如图9A所示)。

如果城市模式停留时间尚未过去，则接下来可以在菱形框935确定是否接收到中断。如果是，并且没有AGC冻结(如菱形框940所确定的)，则控制转到框965，用于重新配置到旁路模式。在框965，将FEM重新配置成旁路模式的操作可以包括读取城市定时器，更新旁路模式停留计算(例如，根据下表2)，设置旁路停留时间的超时周期，以及启动定时器并重置AGC控制电路。

现在参考表2，示出的是根据实施例的用于执行旁路停留持续时间的更新计算的伪代码。在表2的这个伪代码中，可以使用上述参数。

表2

仍参考图9A，当在旁路模式下操作时，可以在菱形框970确定旁路模式停留时间是否已超时。如果是，并且没有AGC冻结(如在框975所确定的)，则取决于从旁路跳到城市模式是否有效(如在菱形框980所确定的)，控制转到城市模式或农村模式中选择的一个模式。

要理解，虽然在图9A的实施例中在这个高级别示出，但许多变形和备选是可能的。例如，对城市和停留超时周期的动态更新可以发生，并且进一步可以仅发生在能确立给定的模式转变没有链接到期望的分组时(这可以基于前导码检测和定时信息来确定)。这样，当转变潜在地是接收到高功率期望分组的结果时，可以排除停留时间适应。

触发转变的过载状况可以以相同的方式处置(如图9A所述)，不管它们是由干扰还是由期望分组引起的。就像强干扰一样，强的期望分组也可能将功率电平推到检测阈值以上。如果这发生在转变到较少保护模式后不久，则可能将导致更长的停留超时计算，这将与接收到强干扰信号时的方式相同。潜在地可能成功地接收到期望的信号，即使在接收前导码期间FEM正在转变到更多保护模式时。因此，可能不需要基于期望信号的定时来增加停留时间。

为此，可以确定转变到更多保护模式是否能链接到期望的信号。在一个或多个实施例中，该确定可以通过考虑前导码检测来执行。当转变与期望的分组相关时，可以预期在转变后的某个周期(RXpdt)内检测到前导码。代替前导码检测，可能使用许多其它检测信号，例如同

步字检测、定时检测、AGC冻结检测等等。这些信号的定时可能与前导码检测超时(RXpdt)不同，因此可以基于所使用的信号或信号组合来调整该时间。

如果转变确实能链接到期望的分组(x_dwell<RXpdt)，那么停留超时保持不变。然而，当转变不能链接到期望的信号时(x dwell≥RXpdt)，那么x_dwell超时可以基于转变到当前更多保护模式之前在较少保护模式下花费的时间来重新计算。以这种方式，可以从确定停留超时中排除期望的分组。

现在参考图9B，示出的是根据另一个实施例的方法的流程图。图9B的方法901一般与图9A的方法900相同，并且不讨论公共要素。相反，下面的讨论涉及取决于模式转变是否由期望的信号检测引起来进一步动态更新停留时间。

从而，在该实现中，当在城市模式或旁路模式下检测到前导码时(如菱形框955和985所确定的)，接下来可以确定(菱形框960和990)相关模式下(或在城市模式或在旁路模式下)的当前持续时间是否小于接收器前导码检测超时(Rx_pdt)，其可用于确定转变是否由期望信号引起。如果给定模式下的当前持续时间超过前导码检测超时的这个值，则可以更新相关的停留超时周期(在框950和995之一)。在其它方面，方法901的操作可以与上面针对图9A的方法900所讨论的相同。当然，变型和备选是可能的。

在某些用例下，有可能将在该领域中特定环境中实现的无线装置配置成固定模式。例如，假定诸如智能仪表等等无线装置被安装到农村环境中。当被安装时，尽管无线装置具有多种模式可用，但是其可以例如通过固件被静态配置成被固定到农村模式。然而，随着时间的推移，随着环境性质的改变和附加发展的发生，该农村位置可能存在许多更多的无线装置，使得通过拥塞物一定量的干扰发生。像这样，农村模式可能不再是用于最初存在的无线装置的操作的最适当模式。

现在参考图10，示出的是根据又一个实施例的方法的流程图。更具体地说，图10图示了一种方法1000，用于在一段时间内监测网络环境，并标识该网络环境的性质何时已经足够改变，使得选择的无线装置被配置成在不同的静态模式下操作。

在一个实施例中，方法1000可以由中央控制实体(诸如例如维护诸如智能仪表的若干无线装置的服务提供商的中央服务器)执行。像这样，方法1000可以由硬件电路(诸如可以存在于一个或多个云服务器中)来执行。这些云服务器可以包括处理器、存储器或其它存储装置、网络接口和非易失性存储器(例如，存储用于执行方法1000的指令)。

如图所示，方法1000开始于监测网络环境中无线装置的性能信息(框1010)。例如，网络环境可以是诸如在给定的邻域中存在的无线网状网络，其中每个家庭具有至少一个智能仪表，该智能仪表具有包括如本文所述开关电路等的无线装置。在一个实施例中，性能信息可以是一个或多个信号质量度量，诸如重传次数、有效负载错误数、帧校验和(FCS)错误数、循环冗余校验(CRC)错误数、RSSI、SNR、拥塞信号信息等中的一个或多个。在一些情况下，性能信息还可以包括网络性能信息，诸如有关在中央服务器和无线装置之间的通信时延(例如，基于重传或以另一种方式)的时延数据。注意，这种监测可以在迭代的基础上进行，例如，在每月、每年或其它相对长期的基础上进行。

控制接下来转到框1020，在此可基于监测来更新监测数据库。例如，可以提供单个条目来包括总体质量度量，或者可以有多个条目，每个条目与无线装置关联，并且存储某种类型的信号质量信息或其它性能信息。控制接下来转到菱形框1030，以确定自上次网络分析以来是否已经发生了足够的时间。如上所述，这可能是一个相对长的持续时间。如果没有，则控制转回到框1010，以进一步监测网络环境。

如果确定已经过了足够的时间，则控制转到框940，以分析监测数据库，来确定是否应使无线装置进入不同的操作模式。例如，在无线装置最初被配置成农村模式的上述假定下，随着时间的推移，性能信息可以指示退化，例如，由于环境中存在的无线装置的数量增加引起的。

菱形框1050处的确定可以用于发起对不同模式的配置更新。从而在这种实例中，控制转到框1060。在框1060，中央服务器可以向该网络环境中的无线装置发送代码更新。例如，云服务器可以发送通过空中的固件更新。这种更新可以包括使网络环境中的每个无线装置的控制器从农村模式重新配置成城市模式的代码。当然，要理解，虽然讨论了这个特定示例，但是使用方法1000可以在其它模式之间进行重新配置。

例如，在一种实现中，可将网络环境分段成不同的分段或部分(例如，基于物理位置)，可对其进行独立监测和控制。以这种方式，可以首先对第一部分中的一个或多个无线装置执行更新。然后，可以对这些更新的无线装置执行附加的监测和分析，以确认给定的更新(例如，代码更新)导致可接受的性能级别。并且，一旦这种改进的性能被确认，中央服务器就可以使得例如网络环境的一个或多个附加部分中的附加无线装置被更新。在进一步的实施例中，当确定个体无线装置的性能已经降级(例如，低于给定阈值)时，可以在个体无线装置的基础上执行本文描述的动态更新。

实施例可以在许多不同的装置中实现。现在参考图11，示出的是根据实施例的代表性IoT装置1100的框图。在图11所示的实施例中，IoT装置1100可以是提供各种不同功能性的任何连接的装置。在图11所示的高级别中，IoT装置1100包括集成电路1105，例如，微控制器、可以根据一个或多个无线协议(例如，WLAN-OFDM、WLAN-DSSS、蓝牙等)操作的无线收发器、或可在包括感测、计量、监测、嵌入式应用、通信、应用等的各种用例中使用并且可能特别适于在IoT装置中使用的其它装置。集成电路1105又耦合到包括开关电路1192的前端模块1190，并进一步耦合到片外滤波器1185。在实施例中，开关电路1192可被控制成或静态地或动态地使得能够在多个可用接收模式中的给定一个模式下操作，如本文所述。

在所示的实施例中，集成电路1105包括存储器系统1110，该存储器系统在实施例中可包括非易失性存储器，诸如闪存和易失性存储装置，诸如RAM。在一个实施例中，这个非易失性存储器可以被实现为能存储指令和数据的非暂时性存储介质。这种非易失性存储器可以存储指令，包括用于生成控制信号(例如，以上面讨论的前端模式控制信号的形式)的指令，用于控制如本文所述的开关电路1192的开关。

存储器系统1110经由总线1150耦合到数字核心1120，该数字核心可包括一个或多个核心和/或微控制器，它们充当集成电路的主要处理单元。数字核心1120又可以耦合到时钟生成器1130，该时钟生成器可以提供一个或多个锁相环，或其它时钟生成器电路，以生成供IC电路使用的各种时钟。

如进一步所示的，IC 1105进一步包括功率电路1140，该功率电路可包括一个或多个电压调节器。取决于特定实现，可以可选地存在附加电路，以提供各种功能性和与外部装置的交互。这种电路可以包括：接口电路1160，其可以提供与各种片外装置的接口；传感器电路1170，其可以包括各种片上传感器，包括数字和模拟传感器，以感测期望的信号，诸如用于计量应用等等。

此外，如图11所示，可以提供收发器电路1180以使得能够例如根据局域或广域无线通信方案中的一个或多个(诸如Zigbee、蓝牙、IEEE 802.11、IEEE 802.15.4、蜂窝通信等)，经由到前端模块1190的连接来传输和接收无线信号，该前端模块又耦合到天线1195。要理解，虽然示出了这一高级视图，但许多变型和备选是可能的。

注意，作为两个示例，利用实施例的IoT装置可以是家庭或工业自动化网络的IoT装置或供智能公用事业网络(例如，其中通信是根据IEEE 802.15.4规范或其它此类无线协议的网状网络)中使用的智能公用事业仪表。

现在参考图12，示出的是根据实施例的网络的高级视图。如图12所示，网络1200包括各种装置，包括智能装置，诸如IoT装置、协调装置和远程服务提供商。在图12的实施例中，网状网络1205例如可以存在于具有多个IoT装置12100-n(诸如智能仪表)的邻域中。

此类IoT装置可包括本文所述的开关电路，以实现在可用传送和接收模式中的给定一个模式下的可控操作。如图所示，至少一个IoT装置1210耦合到协调器装置1230，该协调器装置又经由广域网1250(例如，互联网)与远程服务提供商1260通信。

在一个实施例中，远程服务提供商1260可包括一个或多个后端服务器，所述服务器能被用于提供和管理与IoT装置1210的通信。此类后端服务器可以包括一个或多个处理器、存储器、存储装置、接口电路等，以实现网络1200内的交互。并且，远程服务提供商1260可以基于性能的这种历史分析来执行长期网络分析和一个或多个IoT装置1210的操作模式更新，诸如上面图10中所描述的。要理解，虽然在图12的实施例中以这种高级别示出，但是许多变型和备选是可能的。

虽然已经关于有限数量的实现对本公开进行了描述，但受益于本公开的本领域技术人员将从中领会到多种修改和变型。意图是，所附权利要求书涵盖所有此类修改和变型。

Claims (27)

1.一种设备，包括：

接收路径，用于接收、处理和输出接收射频(RF)信号，所述接收路径包括至少一个低噪声放大器(LNA)和多个信号节点，所述接收路径可配置成在多个模式下操作；

至少一个滤波器，用于对所述接收RF信号进行滤波；以及

至少一个检测器电路，用于检测在所述多个信号节点中的一个或多个处存在的一个或多个电平，其中，所述设备至少部分基于在所述至少一个检测器电路中检测到的所述一个或多个电平来配置所述至少一个LNA和所述至少一个滤波器的顺序。

2.如权利要求1所述的设备，进一步包括：耦合到所述接收路径的开关电路，所述开关电路至少部分基于在所述至少一个检测器电路中检测到的一个或多个电平，将所述接收路径配置成所述多个模式中选择的一个模式。

3.如权利要求2所述的设备，其中，在所述多个模式中的至少一个模式下，所述开关电路将使所述接收路径旁路所述至少一个LNA。

4.如权利要求2所述的设备，其中，所述开关电路：

在所述多个模式中的第一模式下，将使所述至少一个检测器电路检测经由所述多个信号节点中的第一信号节点去往所述至少一个LNA的输入处的所述接收RF信号的电平；

在所述多个模式中的第二模式下，将使所述至少一个检测器电路检测经由所述多个信号节点中的第二信号节点去往所述至少一个滤波器的输入处的所述接收RF信号的电平；以及

在所述多个模式中的第三模式下，所述开关电路将使所述至少一个检测器电路检测去往所述至少一个LNA的输入处的所述接收RF信号的电平，其中，在所述第三模式下，去往所述至少一个LNA的所述输入经由所述多个信号节点中的第三信号节点耦合到所述至少一个滤波器的输出。

5.如权利要求2所述的设备，其中，所述至少一个检测器电路包括：

耦合到去往所述至少一个LNA的输入的第一RF检测器；以及

耦合到去往所述至少一个滤波器的输入的第二RF检测器。

6.如权利要求2所述的设备，其中，所述设备包括RF前端电路，所述RF前端电路包括所述接收路径，所述RF前端电路耦合到具有控制器的处理器，其中，所述控制器将控制所述开关电路。

7.如权利要求6所述的设备，进一步包括：包括所述RF前端电路的第一集成电路和包括所述处理器的第二集成电路，其中，所述至少一个滤波器包括耦合到所述第一集成电路的分立组件。

8.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器将接收第一中断以指示所述接收RF信号正在使所述至少一个LNA过载，并且响应于所述第一中断，将所述接收路径从所述多个模式中的第一模式重新配置成所述多个模式中的第二模式。

9.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器将接收第二中断以指示所述接收RF信号正在使至少无源网络过载，并且响应于所述第二中断，将所述接收路径从所述多个模式中的第一模式重新配置成所述多个模式中的第二模式。

10.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器将在超时周期期满后将所述接收路径从所述多个模式中的第一模式重新配置成所述多个模式中的第二模式，其中，在所述第一模式下，所述接收路径具有第一相对顺序，而在所述第二模式下，所述接收路径具有不同的相对顺序。

11.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器将：

将所述接收路径初始化为所述多个模式中的第一模式，其中，所述接收路径包括具有耦合到所述至少一个滤波器的输出的所述至少一个LNA；以及

响应于所述接收RF信号具有大于第一阈值的电平，将所述接收路径重新配置成所述多个模式中的第二模式，在所述第二模式下，所述至少一个滤波器耦合到所述至少一个LNA的输入。

12.如权利要求2所述的设备，其中，当所述设备适用于第一无线装置时，所述开关电路被配置成将所述接收路径静态地维持在所述多个模式中选择的一个模式。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述第一无线装置包括固件，以使所述开关电路被配置成将所述接收路径静态地维持在所述多个模式中选择的一个模式。

14.如权利要求1-13中任一项所述的设备，进一步包括：耦合到去往所述至少一个滤波器的输入的阻抗匹配元件。

15.一种方法，包括：

当射频(RF)前端电路被配置在第一模式下时，在所述RF前端电路的检测器电路中检测去往所述RF前端电路的低噪声放大器(LNA)的输入处的接收RF信号的功率电平，并将所述接收RF信号的检测的功率电平发送到控制器；以及

当所述RF前端电路被配置在第二模式下时，在所述检测器电路中检测去往与所述RF前端电路关联的RF滤波器的输入处的另一个接收RF信号的功率电平，并且将所述另一个接收RF信号的检测的功率电平发送到所述控制器。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：

从所述控制器接收第一控制信号，并且经由所述RF前端电路的开关电路将所述RF前端电路配置用于第一模式，所述第一模式具有所述LNA和所述RF滤波器的第一相对顺序；以及

从所述控制器接收第二控制信号，并且经由所述RF前端电路的所述开关电路将所述RF前端电路配置用于第三模式，所述第三模式具有所述LNA和所述RF滤波器的第二相对顺序，所述第二相对顺序不同于所述第一相对顺序。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：

在所述第一模式下，经由所述开关电路使所述接收RF信号被提供给所述LNA，并且此后被提供给所述RF滤波器；以及

在所述第三模式下，经由所述开关电路使所述另一个接收RF信号被提供给所述RF滤波器，并且此后被提供给所述LNA。

18.如权利要求16所述的方法，进一步包括：在所述第二模式下，经由所述开关电路使所述接收RF信号旁路所述LNA。

19.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令当由控制器执行时，使所述控制器执行如权利要求15-18中任一项所述的方法。

20.一种无线装置，包括：

第一集成电路，包括射频(RF)前端模块，所述RF前端模块包括：

传送路径，用于接收、处理和输出传送RF信号，所述传送路径包括功率放大器；

接收路径，用于接收、处理和输出接收RF信号，所述接收路径包括低噪声放大器(LNA)；

开关电路，耦合到所述传送路径和所述接收路径；

控制电路，耦合到所述开关电路，所述控制电路控制所述开关电路将所述接收路径配置用于在多个模式中的一个模式下操作；以及

检测器电路，用于检测所述接收RF信号的功率电平；

滤波器，耦合到所述第一集成电路；以及

第二集成电路，耦合到所述第一集成电路，所述第二集成电路包括控制器以至少部分基于所述接收RF信号的所述功率电平来改变所述滤波器相对于所述LNA的相对顺序。

21.如权利要求20所述的无线装置，其中，所述第二集成电路进一步包括比较器，用于将所述接收RF信号的所述功率电平与比较信号进行比较，并在所述功率电平超过所述比较信号时向所述控制器提供中断。

22.如权利要求21所述的无线装置，其中，所述控制器耦合到数-模转换器(DAC)，所述控制器使所述DAC：

在第一模式下向所述比较器提供具有第一值的所述比较信号；以及

在第二模式下向所述比较器提供具有第二值的所述比较信号，所述第二值不同于所述第一值。

23.如权利要求22所述的无线装置，其中，所述控制器响应于所述接收RF信号的所述功率电平超过所述第一值，将使所述接收路径从包括农村模式的第一模式转变到包括城市模式的第二模式，其中：

在所述农村模式下，所述LNA的输出耦合到所述滤波器；以及

在所述城市模式下，所述LNA的输入耦合到所述滤波器。

24.如权利要求20-23中任一项所述的无线装置，其中:

在第一模式下，所述开关电路将使所述检测器电路检测去往所述LNA的输入处的所述接收RF信号的所述功率电平；以及

在第二模式下，所述开关电路将使所述检测器电路检测去往所述滤波器的输入处的所述接收RF信号的所述功率电平。

25.如权利要求24所述的无线装，其中，所述检测器电路包括：

耦合到去往所述LNA的所述输入的第一峰值检测器；以及

耦合到去往所述滤波器的所述输入的第二峰值检测器。

26.一种设备，包括：

接收路径，用于接收、处理和输出接收射频(RF)信号，所述接收路径包括至少一个低噪声放大器(LNA)，所述接收路径可配置成在多个模式下操作；

至少一个滤波器，用于对所述接收RF信号进行滤波；以及

开关电路，耦合到所述接收路径，所述开关电路根据所述多个模式中选择的一个模式将所述接收路径配置成具有所述至少一个LNA和所述至少一个滤波器的选择顺序。

27.如权利要求26所述的设备，进一步包括：至少一个检测器电路，用于检测所述接收路径的多个信号节点中的一个或多个节点处的电平，其中，所述开关电路至少部分基于所述多个节点中的一个或多个节点处的电平，将所述接收路径配置成具有所述选择顺序。