CN104135295A - 用于载波聚合的接收机前端架构 - Google Patents

Abstract

一种接收机前端，包括被配置成接收输入信号的接收路径。此外，该接收机前端还包括具有共同输入级和多个单独的输出级的低噪声放大器，其中每一个单独的输出级都被配置成是单独激活并与接收信号混合器相连的，所述接收信号混合器则通过使用其中一个接收机载波聚合来提供对于输入信号的信号解调处理。

Description

用于载波聚合的接收机前端架构

技术领域

本申请主要涉及通信系统，尤其涉及的是接收机前端，用于操作接收机前端的方法以及接收机前端系统。

背景技术

载波聚合是实施先进LTE的主要特征之一。通过两个分量载波的载波聚合，可以允许支持更大的传输带宽。例如，先进LTE应用允许高达40MHz的最大载波聚合（两个20MHz带宽使用两个载波）。当前，使用两个载波的载波聚合需要两条接收机路径，其中每条路径都被专用于一个单独载波。该架构解决了带间实施问题。然而，该结构对于带内应用而言则并不有效，因为每条路径都需要为相同波段重复双工器、匹配网络及低噪声放大器。此外，由于每条路径需要不同的解调振荡器（例如不同的锁相环），因此，该架构在支持多个波段方面也不够灵活。因此，对本领域来说，用于在没有带内硬件重复性的情况下支持带间和带内实施的接收机前端架构的改进将证实是非常有益的。

发明内容

本公开的实施例提供了一种接收机前端，一种用于操作接收机前端的方法以及一种接收机前端系统。

在一个实施例中，接收机前端包括被配置成接收输入信号的接收路径。此外，该接收机前端还包括具有共同输入级和多个单独的输出级的低噪声放大器，其中每一个单独的输出级都被配置成是单独激活并与接收信号混合器相连的，所述接收信号混合器则通过使用其中一个接收机载波聚合来提供对于输入信号的信号解调处理。

在另一个方面中，用于操作接收机前端的方法包括接收与载波聚合相对应的输入信号。所述用于操作接收机前端的方法还包括提供输入信号放大处理，其中所述输入信号放大处理具有共同输入和多个单独的输出，其中每一个输出都能被单独激活，以便使用其中一个接收机载波聚合来解调其中一个输入信号。

在另一个方面中，接收机前端系统包括多条具有与接收机载波聚合相对应的接收信号的接收信号路径。该接收机前端系统还包括相应的多个低噪声放大器，并且每一个低噪声放大器都具有共同输入级以及多个单独的输出级，其中多个单独的输出级中的每一个都能单独激活，并且能够连接到接收信号混合器，所述接收信号混合器则使用其中一个接收机载波聚合来提供对于其中一个接收信号的解调。

以上概述了本公开的优选和替换特征，由此，本领域技术人员可以更好地理解以下关于本公开的详细描述。在下文中将会描述构成本公开的权利要求主题的附加特征。本领域技术人员将会了解，他们很容易即可使用所公开的概念和具体实施例作为基础，从而设计或修改用于执行与本公开相同的用途的其他结构。

附图说明

现在将结合附图来参考以下描述，其中：

图1示出的是可以在接收机中使用的不同载波聚合模式，其中所述载波聚合模式使用了第一和第二频段A和B，并且是用105、110以及115总体表示的。

图2示出的是根据本公开的原理构造的用于载波聚合的接收机前端的实施例的框图。

图3A、3B示出的是依照本公开的原理构造的低噪声放大器的示意性示例。

图4示出的是根据本公开的原理构造的用于载波聚合的接收机前端系统的实施例的框图。

图5示出的是根据本公开的原理构造的另一个接收机前端系统的实施例。

图6示出的是根据本公开的原理执行的用于操作接收机前端的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1显示的是可以在接收机中使用的不同载波聚合模式，其中该载波聚合模式使用了第一和第二频段A和B，并且是用105、110以及115总体表示的。载波聚合模式105显示了频段A中的两个带内非连续载波，并且显示出在频段B中没有载波。载波聚合模式115则显示了处于频段A和B中的两个带间载波，因为带间载波始终位于不同的频段。

本公开的实施例使用了一种新颖的接收机前端构造模块来有效适应这些载波聚合模式。为了简化论述，在后续论述中往往仅仅用两个频段来示出这些实施例。然而，本公开的实施例适用于比两个频段更多的多个频段。虽然为了简单起见而显示的是单端信号应用，但是本公开的原理同样支持差分信号以及IQ调制应用。

此外，所述新颖的接收机前端构造模块包括一个具有共同输入级和多个单独的输出级的低噪声放大器，其中每一个单独的输出级都被配置成是单独激活的（即独立激活），并且被配置成与一个接收信号混合器相连，所述接收信号混合器则使用接收机载波聚合之一来提供对于输入信号的信号解调处理。对于带内信号来说，所使用的每一个低噪声放大器所具有所有的多个单独输出级通常都是激活的。对于带间信号来说，在所使用的每一个低噪声放大器的多个单独的输出级中通常只有一个输出级会被激活。

图2示出的是根据本公开的原理构造并用200总体表示的用于载波聚合的接收机前端的一个实施例的框图。接收机前端200是在接收带内信号的应用中使用的，其中如图1的载波聚合模式105、110所示，所使用的可以是连续或非连续的带内载波。虽然将接收机前段200显示成仅仅用于两个频段，但是接收机前段200也可以被扩展成与更多的频段相适应。此外，这其中的每一个载波可以使用不同的带宽（作为示例，在一个示例中，该带宽可以是1.4、3、5、10、15以及20MHz）。

接收机前端200包括接收路径205，低噪声放大器（LNA）210，第一载波混合器（CA1MIXER）220A，第二载波混合器（CA2MIXER）220B，具有第一除法器级228A的第一载波锁相环（CA1PLL）225A，以及具有第二除法器级228B的第二载波锁相环（CA2PLL）225B。如所示，接收路径205包括一个双工器和一个匹配网络。LNA210包括输入级211以及多个单独的输出级212（即本示例中的第一和第二输出级），其中所述输出级的激活是由激活控制信号213确定的。

通常，接收信号是由接收路径205适应并由LNA210放大的。在这个带内信号应用中，输入级211与第一及第二输出级（与多个单独的输出级212相对应）都是激活并被使用的。作为替换，对于带间信号应用来说，在第一或第二输出级中只有一个输出级会被激活并使用。

第一输出级向第一载波混合器（CA1MIXER）220A提供第一输出（OUPUT1），其中所述第一输出由第一接收载波CA1（与第一频段相对应）解调成第一基带信号（BASEBAND1）。同样，第二输出级将第二输出（OUTPUT2）提供给第二载波混合器（CA2MIXER）220B，并且所述第二输出由第二接收载波CA2（与第二波段相对应）解调到第二基带信号（BASEBAND2）。

第一接收载波CA1是由第一载波锁相环（CA1PLL）225A以及第一除法器级228B提供的，并且第二接收载波CA2是由第二载波锁相环（CA2PLL）225B以及第二除法器级228B提供的。第一接收载波CA1由第一压控振荡器（VCO1）在CA1PLL225A中产生，其中所述VCO1的频率在第一除法器级228A中与N1相除。同样，第二接收载波CA2是由第二压控振荡器（VCO2）在CA2PLL225B中产生的，并且所述VCO2的频率在第二除法器级228B中与N2相除。为使带宽较小为了避免在VCO1与VCO2的频率之间出现“拉伸”，N1与N2是不同的。举例来说，对于小带宽而言，N1可以是4并且N2可以是8。依据带宽频率，N1与N2的其他组合同样是可能的。

图3A、3B示出的是根据本公开的原理构造并用300、320总体表示的低噪声放大器的示意性示例。

LNA300包括输入级305和多个单独的输出级310、315（即本示例中的两个单独的输出级）。在本实施方式中，输入级305包括跨导（Gm）单元，其可以是共同的源极或共同的栅极布置。Gm单元提供了一个与其输入电压（LNA RF输入）成比例的输出电流IGm。所述多个单独的输出级310、315包括一个共源共栅设备和一个负载。该负载可以是电阻性或电感性的，并且被用于改变其输出级的增益。由于共源共栅设备与Gm单元305之间具有较高的输出阻抗，因此，该架构有助于减小两个输出级之间的串扰。输出级310、315是在通过第一或第二激活信号（ACTIVATE1，ACTIVATE2）将共源共栅设备置于导电状况的时候激活的。

LNA320包括输入级325和多个单独的输出级330、335（同样与仅有的两个单独的输出级相对应）。通常，输入级325和输出级330、335的操作是与LNA300中的输入级和输出级平行的。然而，在本实施方式中，输入级325使用了一个运用电感变性的公共源极布置，并且第一和第二输出级330、335的增益是由可编程电阻器控制的。同样，由于共源共栅设备与输入级325之间具有较高的输入阻抗，因此可以减小两个输出级之间的串扰。

图4示出的是根据本公开的原理构造并用400总体表示的用于载波聚合的接收机前端熊的实施例的框图。接收机前端系统400使用的架构与图2所示的架构相同，并且是在如图1所示的只使用两个波段的接收带间信号的应用中使用的。如前所述，每一个LNA只有一个输出级是激活并用于带间信号应用的。同样，本公开的原理可以应用于比数量大于2的多个频段。

接收机前端系统400包括第一和第二接收机前端405、410，其中所述接收机前端是参考图2所述的接收机前端的每个部分。此外，接收机前端系统400还包括共享载波生成器415，其包含了使用第一除法器级的第一载波锁相环（CA1PLL）以及使用第二除法器级的第二载波锁相环（CA2PLL）。

在这里，每一条接收机路径都被指定给特定的波段。在所示出的实施例中，第一接收机前端405处理第一频段（例如图1的第一频段A），并且第二接收机前端410处理第二频段（例如图1的第二频段B）。此外，每一个LNA都具有由所有的两个PLL驱动的混合器。然而如所示，每一条路径都仅仅激活了一个混合器。如所示，第一接收机前端405被激活成只使用CA1MIXER，并且第二接收机前端410被激活成只使用CA2MIXER。N1与N2仍旧是不同的，由此避免在两个波段之间出现拉伸机制。

图5示出的是根据本公开的原理构造并用500总体表示的另一个接收机前端系统的实施例。接收机前端系统500是一个通用的接收机前端系统，并且包括数量为N的多个接收信号路径，其中所述信号路径具有与M个接收机载波的聚合相对应的N个接收信号。接收机前端系统500还包括相应的N个低噪声放大器，并且每一个低噪声放大器都具有共同输入级以及M个单独的输出级。在这里，M个单独的输出级中的每一个都能单独激活，并且能够分别连接到M个接收信号混合器之一，以便使用M个接收机载波的聚合中的一个聚合来提供针对N个接收信号中的一个相应接收信号的解调。所述接收机前端系统500还包括向M个接收信号混合器相应地提供M个接收机载波的M个PLL。

图6示出的是根据本公开的原理执行并用600总体表示的用于操作接收机前端的方法的实施例的流程图。方法600始于步骤605，并且在步骤610中接收与载波聚合相对应的输入信号。然后，在步骤615，提供一个具有共同输入和多个单独输出的输入信号放大处理，其中每一个输出都能单独激活，以便使用接收机载波聚合之一来解调其中一个输入信号。

在一个实施例中，提供输入信号放大的处理包括提供低噪声信号放大。在另一个实施例中，多个单独输出中的每一个都提供了与剩余输出之间的信号反馈隔离处理。在另一个实施例中，接收输入信号和提供输入信号放大的处理包括对单端信号、差分信号或是IQ调制信号进行处理。

在另一个实施例中，接收机载波聚合包括与带内信号或带间信号相对应的载波。在其他实施例中，多个单独输出中的至少一部分会被激活，以便处理带内信号。在更进一步的实施例中，在多个单独的输出中只激活了一个输出，以便处理带间信号。在步骤620，方法600结束。

虽然这里公开的方法是参考按照特定顺序执行的特定步骤来进行描述和显示的，然而应该理解，在不脱离本公开的教导的情况下，这些步骤可被组合、细分或重新排序，从而形成等价的方法。相应地，除非在这里特别指示，否则这些步骤的顺序或分组不会对本公开构成限制。

本申请的领域的技术人员将会了解，针对所描述的实施例的其他以及更进一步的补充、删除、替换和修改都是可行的。

Claims (10)

1.一种接收机前端，包括：

接收路径，其被配置成接收输入信号；以及

具有共同输入级和多个单独输出级的低噪声放大器，其中每一个单独输出级被配置成是单独激活并与接收信号混合器相连的，所述接收信号混合器使用接收机载波聚合之一来提供对于所述输入信号的信号解调处理。

2.如权利要求1所述的接收机前端，其中所述接收路径包括双工器和匹配网络。

3.如权利要求1所述的接收机前端，其中所述多个单独输出级中的每一个都提供与剩余的输出级分离的信号反馈隔离处理。

4.如权利要求1所述的接收机前端，其中所述接收机载波聚合包括与带内信号或带间信号相对应的载波。

5.如权利要求1所述的接收机前端，其中所述多个单独输出级中的至少一部分是被激活用于处理带内信号的。

6.如权利要求1所述的接收机前端，其中在所述多个单独输出级中只有一个输出级被激活用于处理带间信号。

7.如权利要求1所述的接收机前端，其中所述接收路径和所述低噪声放大器被配置成处理单端信号、差分信号或IQ调制信号。

8.一种接收机前端系统，包括：

多条接收信号路径，其具有与接收机载波聚合相对应的接收信号；以及

相应的多个低噪声放大器，其中每一个低噪声放大器都具有共同输入级以及多个单独输出级，其中多个单独输出级中的每一个都能单独激活，并且能够连接到接收信号混合器，所述接收信号混合器通过使用其中一个接收机载波聚合来提供对于其中一个接收信号的解调处理。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述多个单独输出级中的每一个提供与剩余输出级分离的信号反馈隔离处理。

10.如权利要求8或9所述的系统，其中所述接收机载波聚合包括与带内或带间信号相对应的载波。