CN103916172B

CN103916172B - 一种射频收发信机及射频收发方法

Info

Publication number: CN103916172B
Application number: CN201210592097.0A
Authority: CN
Inventors: 张国会; 毛翔宇; 吴付利
Original assignee: Keen (chongqing) Microelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Spreadtrum Communications Shanghai Co Ltd
Priority date: 2012-12-29
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2032-12-29
Also published as: CN103916172A

Abstract

本发明公开了一种射频收发信机，包括：至少两个射频接收通道；至少两个射频发射通道；射频频综模块；射频本振选择开关；时钟模块；接收数据接口模块；发射数据接口模块；控制接口模块；射频频综模块；射频本振选择开关；所述射频频综模块根据控制接口模块接收到的基带控制信息产生各载波的射频本振信号；所述射频本振选择开关和各射频接收通道、各射频发射通道、所述射频频综模块连接，根据控制接口模块接收到的基带控制信息分别为各射频接收通道和/或各射频发射通道选择一个射频本振信号。本发明还公开了一种相应的射频收发方法，采用本发明的技术方案能够实现终端MIMO和多载波射频收发过程。

Description

一种射频收发信机及射频收发方法

技术领域

本发明涉及到移动终端（简称，UE）射频控制技术，特别涉及到一种增强型长期演进技术(简称，LTE-A)UE的射频收发信机和射频收发信机的射频收发方法。

背景技术

LTE-A是长期演进技术（简称，LTE）的进一步演进技术；根据第三代合作伙伴（简称，3GPP）的规定，LTE-A需要支持上行500Mbps、下行1Gbps的峰值速率。因此，LTE-A在LTE技术的基础上，引入了载波聚合技术。相应的，LTE-A射频信机也要求能够同时支持最多8路下行、4路上行的多入多出（简称，MIMO）和最多5载波的多载波射频信号的处理。

现有技术还没有LTE-A射频信机的具体实现方案。现有的LTE MIMO射频收发信机的技术方案仅能支持MIMO，而不能实现多载波聚合射频信号的收发控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种射频收发信机及相应的射频收发方法，以解决MIMO和多载波射频信号的收发实现问题。

本发明射频收发信机的技术方案包括：

至少两个射频接收通道；至少两个射频发射通道；射频频综模块；射频本振选择开关；时钟模块；接收数据接口模块；发射数据接口模块；控制接口模块；

射频频综模块；射频本振选择开关；

所述射频频综模块根据控制接口模块接收到的基带芯片控制信息产生各载波的射频本振信号；

所述射频本振选择开关和各射频接收通道、各射频发射通道、所述射频频综模块连接，根据控制接口模块接收到的基带控制信息分别为各射频接收通道和/或各射频发射通道选择一个射频本振信号。

进一步的，所述接收数据接口模块包括：

N个模数转换器；第一选择器；

每个模数转换器连接到一个射频接收通道；各模数转换器分别连接到所述第一选择器的各输入端；

所述第一选择器的输出端与基带芯片连接；

其中，所述N为射频收发信机的射频接收通道数量。

进一步的，所述接收数据接口模块还包括：

并串转换器，所述并串转换器的输入端与所述第一选择器的输出端连接；所述并串转换器的输出端与所述基带芯片连接；

所述并串转换器对所述第一选择器输出的下行数字信号进行并串转换后发送到所述基带芯片。

进一步的，所述接收数据接口模块还包括：

第二选择器，所述第二选择器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一选择器的输出端和所述并串转换器的输出端连接；所述第二选择器输出端与所述基带芯片连接。

进一步的，所述发射数据接口模块包括：

M个数模转换器；第三选择器；

每个数模转换器连接到一个射频发射通道；各数模转换器分别连接到所述第三选择器的各输出端；

所述第三选择器的输入端与基带芯片连接；

其中，所述M为射频收发信机的射频发射通道数量。

进一步的，所述发射数据接口模块还包括：

串并转换器，所述串并转换器的输出端与所述第三选择器的输入端连接；所述串并转换器的输入端与所述基带芯片连接；

所述串并转换器对所述基带芯片输出的上行数字信号进行串并转换后发送到所述第三选择器。

进一步的，所述发射数据接口模块还包括：

第四选择器，所述第四选择器的第一输出端和第二输出端分别与所述第三选择器的输入端和所述串并转换器的输入端连接；所述第四选择器输入端与所述基带芯片连接。

进一步的，所述时钟模块包括：

模数频综电路，产生射频接口时钟传送到接收数据接口模块、发射数据接口模块和基带芯片；

射频接口时钟输出端，输出所述模数频综电路所生成的射频接口时钟。

进一步的，所述时钟模块包括：

基带接口时钟输入端；从基带芯片接收基带接口时钟传送到时钟相位锁定电路；

时钟相位锁定电路；将模数频综电路生成的射频接口时钟的相位匹配到所述基带接口时钟的相位；将相位匹配后的射频接口时钟作为接口时钟传送到发射数据接口模块。

进一步的，所述时钟模块包括：

射频接口时钟输入端，接收来自外部的射频接口时钟；

时钟选择开关，选择所述模数频综电路产生的射频接口时钟或所述射频时钟接口输入端接收到射频接口时钟作为接口时钟。

本发明射频收发方法的技术方案包括：

基带芯片发送控制信息到射频收发信机的控制接口模块；

控制接口模块根据所述控制信息配置所述射频频综模块生成各载波所需的本振信号；

控制接口模块根据所述控制信息选通相应数量的射频接收通道和射频发射通道；

射频本振选择开关分别为各射频接收通道和各射频发射通道选择一路本振信号；

射频收发信机执行射频接收和/或射频发射。

本发明的射频收发信机包括了至少两个射频接收通道和至少两个射频发射通道，同时，通过射频频综模块和射频本振选择开关单独为各射频接收通道和射频发射通道提供相同或不同的本振信号，能够根据基带芯片的控制信息设置实现MIMO、多载波以及MIMO+多载波等不同的射频收发过程。

附图说明

图1是具体实施例1射频收发信机结构示意图；

图2是具体实施例2接收数据接口模块一种优选实现方案结构示意图；

图3是具体实施例3发射数据接口模块一种优选实现方案结构示意图;

图4是具体实施例4时钟模块一种优选实现方案结构示意图;

图5是具体实施例4多射频收发信机终端结构示意图；

图6是具体实施例5射频收发信机射频收发过程流程图；

具体实施方式

为进一步说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例结合附图详细说明。

具体实施例1

本实施例为本发明射频收发信机的一种优选实施方式；总体结构如图1所示，包括：

N个射频接收通道，Rx_RF1～Rx_RFN；M个射频发射通道Tx_RF1～Tx_RFM；

Rx_RFn与射频前端连接，从所述射频前端接收下行射频信号；

Tx_RFm与射频前端连接，发射上行射频信号到所述射频前端；

其中，n为射频接收通道序号，n=1，2，......，N；m为射频发射通道序号，m=1，2，......，M；

其中，N和M可以根据终端的实际需求设定：

如终端需要能够支持最大载波数量和最大MIMO数量的射频同时收发，则所述N=N1×K1;所述N1为射频收发信机所支持的下行MIMO数量；所述M=M1×K2;所述M1为射频收发信机所支持的最大上行MIMO数量；所述K1为终端支持的下行载波数量；所述K2为终端支持的上行载波数量。

根据3GPP的规定，LTE-A所支持的最大下行MIMO数量为8，最大上行MIMO数量为4；最大下行载波数量为5，最大上行载波数量为5;LTE-A终端可以在这一范围内选择所需支持的M1、N1、K1、K2。

如终端仅需要满足最大载波数量或最大MIMO数量中的一种情况，则所述N可以是最大上行载波数量和最大上行MIMO数量中的较大值；所述M可以是最大下行载波数量和最大下行MIMO数量中的较大值。

射频频综模块，包括K个射频频综单元；每个所述射频频综单元独立生成一个射频本振信号；根据控制接口模块接收到的基带芯片控制信息生成各载波的射频本振信号；

本实施例中，所述射频频综单元可以是锁相环电路，射频频综单元的参考时钟为终端系统时钟；各射频频综单元利用参考时钟生成不同频率的射频本振信号。

其中，所述射频本振信号用于设置射频接收通道接收频点和/或射频发射通道发射频点；所述K为终端所支持的载波数量。

对于时分双工增强型长期演进（简称，TDD LTE-A）终端，由于上/下行信号可以采用相同的频率，所述K可以为K1和K2中的较大值；对于频分双工增强型长期演进（简称，FDDLTE-A）终端，由于上/下行信号必需采用不同的频率，所述K=K1+K2；

射频本振选择开关，与各射频接收通道、各射频发射通道、所述射频频综模块连接，根据控制接口模块接收到的基带芯片控制信息分别为各射频接收通道和/或各射频发射通道选择射频本振信号；

接收数据接口模块，从各射频接收通道获得到下行模拟信号，进行模数转换，发送转换后的下行数字信号到基带芯片；

发射数据接口模块，从基带芯片获得上行数字信号，进行数模转换，发送转换后的上行模拟信号到各射频发射通道；

控制接口模块，与基带芯片连接，从所述基带芯片接收基带芯片控制信息，设置射频收发信机个模块状态；控制所述射频收发信机执行射频信号接收和/或发射；

本实施例中，所述控制接口模块与所述基带芯片的连接可以优选的采用通用串行数据总线（简称，SPI）和通用输入/输出接口（简称，GPIO）。也可以采用任意一种其他连接方式，本实施例对所述控制接口模块与基带芯片的连接方式没有限制。

时钟模块，生成射频接口时钟作为接收数据接口模块和发射数据接口模块的接口时钟。

本实施例中，所述时钟模块的参考时钟为系统时钟。

具体实施例2

本实施例为具体实施例1射频收发信机的接收数据接口模块的优选实施方式，所述接收数据接口模块包括：

N个模数转换器ADC1～ADCN；

第一选择器；所述第一选择器优选为N路输入、单路输出的多入单出复用器，其每路输入的位数和输出的位数不大于ADCn的位数；

ADCn的输入端与Rx_RFn连接，ADCn的输出端连接到第一选择器的输入端n；第一选择器的输出端与基带芯片连接；

ADCn对Rx_RFn输出的下行模拟信号进行模数转换，生成下行数字信号；第一选择器依次选通各ADCn，将选通的ADCn输出的下行数字信号发送到基带芯片。

本实施例中：

所述第一选择器的控制信号为接口时钟；

所述接收数据接口模块还包括，第一分频器，对所述接口时钟进行分频，将分频后的时钟信号作为ADCn的采样时钟；

其中，所述第一分频器的分频系数由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置为I,I为本次进行射频接收的射频接收通道数量。

作为本实施例的一种优选实现方案，所述接收数据接口模块还可以包括：

所述并串转换器对所述第一选择器输出下行数字信号进行并串转换后发送到所述基带芯片；

其中，所述并串转换器的工作时钟为接口时钟。

作为本实施例的又一种优选实现方案，所述接收数据接口模块还可以如图2所示，包括：

第二选择器，所述第二选择器优选为2路输入、单路输出的多入单出复用器，其每路输入的位数和输出的位数不大于ADCn的位数；

所述第二选择器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一选择器的输出端和所述并串转换器的输出端连接；所述第二选择器输出端与所述基带芯片连接；

所述第二选择器可以由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置选通第一选择器的输出端或并串转换器的输出端。

本优选实现方案中，所述接收数据接口模块能够提供并行和串行两种接口方式，使得本实施例的射频收发信机能够适用于不同接口形式的基带芯片。

具体实施例3

本实施例为具体实施例1射频收发信机的发射数据接口模块的优选实施方式，所述发射数据接口模块包括：

M个数模转换器DAC1～DACM；

第三选择器；所述第三选择器优选为单路输入、M路输出的单入多出复用器，其每路输出的位数和输入的位数不小于DACm的位数；

DACm的输入端与Tx_RFm连接，DACm的输入端连接到第三选择器的输出端m；第三选择器的输入端与基带芯片连接；

第三选择器依次选通各DACm，由选通的DACm对基带输出的上行数字信号进行数模转换，生成上行模拟信号发送到Tx_RFm。

本实施例中，

所述第三选择器的控制信号为接口时钟；

所述发射数据接口模块还包括，第二分频器，对所述接口时钟进行分频，将分频后的时钟信号作为DACm的采样时钟；

其中，所述第三分频器的分频系数由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置为J,J为本次进行射频发射的射频发射通道数量。

作为本实施例的一种优选实现方案，所述发射数据接口模块还可以包括：

串并转换器，所述串并转换器的输入端所述基带芯片连接；所述串并转换器的输出端与所述第三选择器的输入端连接；

所述串并转换器对所述基带芯片输出的上行数字信号进行串并转换后发送到所述第三选择器；

其中，所述串并转换器的工作时钟为接口时钟。

作为本实施例的又一种优选实现方案，所述发射数据接口模块还可以如图3所示，包括：

第四选择器，所述第四选择器优选为2路输出、单路输入的单入多出复用器，其每路输出的位数和输入的位数不小于DACm的位数；

所述第四选择器的第一输出端和第二输出端分别与所述第三选择器的输入端和所述串并转换器的输入端连接；所述第四选择器输入端与所述基带芯片连接；

所述第四选择器可以由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置选通第一选择器的输入端或并串转换器的输入端。

本优选实现方案中，所述发射数据接口模块能够提供并行和串行两种接口方式，使得本实施例的射频收发信机能够适用于不同接口形式的基带芯片。

具体实施例4

本实施例为具体实施例1射频收发信机的时钟模块的优选实施方式，所述时钟模块包括：

模数频综电路，生成射频接口时钟作为接口时钟传送给接收数据接口模块、发射数据接口模块和基带芯片；

作为本实施例的一种优选实现方案，所述时钟模块还可以包括：

本优选实现方案中，增加了基带接口时钟输入端和时钟相位锁定电路，这样，当基带芯片使用基带接口时钟作为发射数据接口时钟时，可以避免射频收发信机发射数据接口模块的接口时钟与基带接口时钟相位不同步造成的数据发射错误。

作为本实施例的又一种优选实现方案，所述时钟模块还可以如图4所示，包括：

射频接口时钟输入端CLKIN_RTR，接收来自外部的射频接口时钟；

本优选实现方案中，通过所述射频接口时钟输入端和时钟选择开关，在使用多个射频收发信机的终端中，可以将一个射频收发信机作为主机，其他的射频收发信机作为从机，如图5所示，从机可以从主机接收射频接口时钟作为从机的接口时钟，以实现多个射频收发信机接口时钟的同步。

图5中：

CLKOUT_BTR端口用于射频收发信机发送接口时钟给基带芯片；

CLKIN_BTR端口用于基带芯片发送基带接口时钟给射频收发信机；

CLKIN_RTR端口用于从射频收发信机接收来自主射频收发信机的射频接口时钟；

CLKOUT_RTR端口用于主射频收发信机发送射频接口时钟到从射频收发信机；

SYSCLK_IN端口用于系统时钟输入；

SYSCLK_OUT端口用于系统时钟输出。

需要说明的是，为了描述方便，图中省略其余部分的结构，所述主射频收发信机和从射频收发信机都可以是本优选实现方案中的射频收发信机，包括本优选实现方案射频收发信机的全部结构。

具体实施例5

本实施例为本发明射频收发信机射频收发实现过程的优选实施方式，具体流程如图6所示，包括：

1、基带芯片发送控制信息到射频收发信机的控制接口模块；

2、控制接口模块根据所述控制信息设置所述射频频综模块生成各载波所需的本振信号；

3、控制接口模块根据所述控制信息选通相应数量的射频接收通道和射频发射通道；

控制接口模块根据控制信息中所配置的接收射频信号的路数和发射射频信号的路数选通数量的射频接收通道和射频发射通道；

其中，接收射频信号路数=本次接收的下行载波数量×本次接收的下行MIMO数量；发射射频信号路数=本次发射的上行载波数量×本次发射的上行MIMO数量；

4、射频本振选择开关分别为各射频接收通道和各射频发射通道选择一路本振信号；

5、各射频接收通道从射频前端接收射频信号，进行射频处理获得模拟信号，通过接收数据接口模块转换为数字信号发送到基带芯片；

6、发射数据接口模块从基带芯片获取数字信号进行数模转换获得模拟信号输出到各射频发射通道，各射频发射通道进行射频处理后通过射频前端发射射频信号。

需要说明的是，所述步骤5和步骤6之间并没有时间上的顺序关系。也即是说，射频接收和射频发射过程并不存在时间顺序上的先后关系。

为了进一步说明本发明射频收发信机的射频收发流程，下面以下行2载波、4路MIMO，上行2载波、单入单出（简称，SISO）为例对所述射频收发方案进行描述，为了方便描述，以包括8个射频接收通道，4个射频发射通道、12个射频频综单元的射频收发信机为例：

1、基带芯片发送控制信息给射频收发信机的控制接口模块；

2、控制接口模块根据控制信息中的收发载波配置设置射频频综模块生成各载波对应的本振信号；

对于TDD LTE-A终端，由于上下行使用相同的载波，因此，射频收发的载波数量为2，可以设置射频频综单元1生成载波1对应的本振信号，射频频综单元2生成载波2对应的本振信号；关闭其他射频频综单元；

对于FDD LTE-A终端，由于上下行使用不同的载波，因此，射频收发的载波数量为4，可以设置射频频综单元1～射频频综单元4分别生成下行载波1、下行载波2、上行载波1、上行载波2对应的本振信号；关闭其他射频频综单元；

3、控制模块选通Rx_RF1～Rx_RF8、Tx_RF1～Tx_RF2,关闭其他射频发射通道；

本方案中，对于TDD LTE-A终端，选择射频频综单元1生成的本振信号作为Rx_RF1～Rx_RF4、Tx_RF1的本振信号；选择射频频综单元2生成的本振信号作为Rx_RF5～Rx_RF8、Tx_RF2的本振信号；

对于FDD LTE-A终端,选择射频频综单元1生成的本振信号作为Rx_RF1～Rx_RF4的本振信号，选择射频频综单元2生成的本振信号作为Rx_RF5～Rx_RF8的本振信号，选择射频频综单元3生成的本振信号作为Tx_RF1的本振信号，选择射频频综单元4生成的本振信号作为Tx_RF2的本振信号;

5、Rx_RF1～Rx_RF8从射频前端接收各路下行射频信号，进行射频处理获得模拟信号，通过接收数据接口模块转换为数字信号发送到基带芯片；

6、Tx_RF1～Tx_RF2接收基带芯片发送并经发射数据接口模块数模转换的各路模拟信号，进行射频处理获得各路上行射频信号发送给射频前端。

本领域的一般技术人员显然应该清楚并且理解，本发明所举的以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明。在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形均属于本发明的权利要求保护范围。

Claims

1.一种射频收发信机，包括，至少两个射频接收通道、至少两个射频发射通道、时钟模块、接收数据接口模块、发射数据接口模块、控制接口模块、其特征在于，还包括：

射频频综模块，所述射频频综模块根据控制接口模块接收到的基带控制信息产生各载波的射频本振信号；

射频本振选择开关，所述射频本振选择开关和各射频接收通道、各射频发射通道、所述射频频综模块连接，根据控制接口模块接收到的基带芯片控制信息分别为各射频接收通道和/或各射频发射通道选择一个射频本振信号；

所述接收数据接口模块包括:N个模数转换器，每个模数转换器连接到一个射频接收通道；各模数转换器分别连接到第一选择器的各输入端；第一选择器，

其中，所述N为射频收发信机的射频接收通道数量；

所述接收数据接口模块包括：

并串转换器，所述并串转换器的输入端与所述第一选择器的输出端连接；

所述并串转换器对所述第一选择器输出的下行数字信号进行并串转换后发送到所述基带芯片；

所述接收数据接口模块包括：第二选择器，所述第二选择器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一选择器的输出端和所述并串转换器的输出端连接；所述第二选择器输出端与所述基带芯片连接；

射频发射机采用FDD或TDD两种工作方式。

2.一种射频收发信机，包括，至少两个射频接收通道、至少两个射频发射通道、时钟模块、接收数据接口模块、发射数据接口模块、控制接口模块、其特征在于，还包括：

所述发射数据接口模块包括：M个数模转换器，每个数模转换器连接到一个射频发射通道；各数模转换器分别连接到第三选择器的各输出端；第三选择器，

其中，所述M为射频收发信机的射频发射通道数量；

所述发射数据接口模块包括：串并转换器，所述串并转换器的输出端与所述第三选择器的输入端连接；

所述串并转换器对所述基带芯片输出的上行数字信号进程串并转换后发送到所述第三选择器；

所述发射数据接口模块包括：第四选择器，所述第四选择器的第一输出端和第二输出端分别与所述第三选择器的输入端和所述串并转换器的输入端连接；

射频发射机采用FDD或TDD两种工作方式。

3.根据权利要求1或2所述的射频收发信机，其特征在于，所述时钟模块包括：

模数频综电路，产生射频接口时钟传送到接收数据接口模块、发射数据接口模块和基带射频接口时钟输出端，输出所述模数频综电路所生成的射频接口时钟。

4.根据权利要求3所述的射频收发信机，其特征在于，所述时钟模块包括：

基带接口时钟输入端，从基带芯片接收基带接口时钟传送到时钟相位锁定电路；

时钟相位锁定电路，将模数频综电路生成的射频接口时钟的相位匹配到所述基带接口时钟的相位；将相位匹配后的射频接口时钟作为接口时钟传送到发射数据接口模块。

5.根据权利要求3所述的射频收发信机，其特征在于，所述时钟模块包括：射频接口时钟输入端，接收来自外部的射频接口时钟；

时钟选择开关，选择所述模数频综电路产生的射频接口时钟或所述射频接口时钟输入端接收到射频接口时钟作为接口时钟。

6.一种射频收发方法，其特征在于，包括：

基带芯片发送控制信息到射频收发信机的控制接口模块；

控制接口模块根据所述控制信息配置所述射频频综模块生成各载波所需的本振信号；控制接口模块根据所述控制信息选通相应数量的射频接收通道和射频发射通道；

射频收发信机执行射频接收和/或射频发射；

第一选择器依次选通各模数转换器，将选通的模数转换器输出的下行数字信号发送到基并串转换器和第二选择器；

第二选择器由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置选通第一选择器的输出端或并串转换器的输出端。

7.一种射频收发方法，其特征在于，包括：

基带芯片发送控制信息到射频收发信机的控制接口模块；

射频收发信机执行射频接收和/或射频发射；

第三选择器依次选通各数模转换器，由选通的数模转换器对串并转换器或第四选择器输出的上行数字信号进行数模转换；

第四选择器由控制接口模块根据基带芯片的控制信息设置选通第三选择器的输入端或串并转换器的输入端。