CN106849984A - 一种多模射频共用的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多模射频共用的方法及系统，该方法适用于时分双工(TDD)及频分双工(FDD)通信系统的终端产品，将至少1个基带处理器集成到一个应用处理器，所述基带处理器基于时分双工、频分双工选择不同的收发通路和射频前端，并通过波形切换选择接收或发射通路。采用本发明实现的终端系统产品，将天线合并，芯片数量大幅减少，各模块之间共用一个或多个基带处理器(CP)，或者一个应用处理器含1组或多组相互独立的基带处理器(CP)，芯片面积大幅缩小，功耗降低，从而降低多种通信模式下终端产品的整体的体积及功耗，利于小型化系统集成。

Description

一种多模射频共用的方法及系统
技术领域
本发明属于通信领域，涉及一种多模射频共用的方法及系统。
背景技术
随着专用终端产品的迅速发展，市场对多种制式通信终端产品的需求日益增加，为实现多种制式的融合，如图1所示，目前主流做法是将各种制式的通信功能做成独立的模块，再将模块堆叠到一个终端整机中，实现多模集成。采用这种方式实现的终端产品，天线多、体积大、功耗高。这种实现方式使用一个独立的应用处理器(AP)，实现通信应用处理。应用处理器(AP)有多个接口，将模块1、模块2、…、模块N组合成一个系统。其中模块1、模块2、…、模块N为带有独立基带处理(CP)及射频电路的模块，每个模块都有各自独立的天线。采用这种方式实现的终端产品，天线多、体积大、功耗高，不利于小型化终端产品的系统集成。
中国专利CN1337840A公开了一种用于多频多模手机的射频模块，由直接射频正交调制器、可变增益放大器(VGA)、功率放大器、收发双工器及天线、接收前端、中频SAW滤波器、正交解调器，以及锁相频率综合源和SPMT开关组成，其中射频正交调制器的输出端直接与可变增益放大器(VGA)连接；锁相频率综合源直接与正交调制器、正交解调器及接收前端连接。该方法虽然实现多模射频共用，但电路结构复杂，对FDD、TDD的双工模式没有区分，因而难以适应未来LTE、第五代通信系统演进的需求。
发明内容
本发明提供了一种多模射频共用的方法及系统，以解决移动终端的天线多、体积大、功耗高的不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种多模射频共用的方法，将至少1个基带处理器集成到一个应用处理器，所述基带处理器基于时分双工、频分双工选择不同的收发通路和射频前端，并通过波形切换选择接收或发射通路。
进一步地，基于时分双工(TDD)时，发射通路将基带信号依次经过混频、滤波、低噪声放大后通过开关接入到射频前端，射频前端将信号放大、滤波之后经射频开关将信号传输到天线辐射出去；接收到的信号通过射频开关切换接收通路，然后经滤波、低噪声放大后通过开关选择不同的接收通路，接着经过接收通路的低噪放、混频、滤波处理后传输到基带处理器完成信号的数字化处理。
进一步地，基于频分双工(FDD)时，发射通路将基带信号依次经过滤波、低噪声放大、合路后接入到射频前端，射频前端将信号放大、滤波之后经射频开关将信号传输到天线辐射出去；接收到的信号通过射频开关切换接收通路，然后经滤波、低噪声放大后通过合路器的不同频带进入不同的接收通路，接着信号经过接收通路的低噪声放大、滤波处理后传输到基带处理器完成信号的数字化处理。
本发明还提供了一种多模射频共用的系统，包括应用处理器、基带处理器、接收通路、发射通路、射频前端，所述基带处理器可单个或多个集成到应用处理中，用于发生基带信号至发射通路或接收接收通路的信号；所述接收通路用于将接收信号的放大、滤波后传输到基带处理器完成信号的数字化处理；所述发射通路用于将基带信号的混频、滤波后放大，再通过开关或合路的方式传送至射频前端；所述射频前端用于切换接收通路或发送通路，并对接收通路或发送通路的多路信号进行滤波、放大、合路。
作为优选的方案，所述接收通路包括至少1个滤波器、至少1个LNA；所述发射通路包括至少1个滤波器、至少1个LNA。
进一步地，所述接收通路在TDD模式下包括至少1个单刀多掷开关、至少1个混频器；所述发射通路在TDD模式下包括至少1个单刀多掷开关、至少1个混频器。
进一步地，所述接收通路在FDD模式下包括至少1个多通道合路器；所述发射通路在FDD模式下包括至少1个多通道合路器。
更进一步地，所述多通道合路器内的频段之间间隔大于50MHz。
本发明还提供了一种包括上述多模射频共用的系统的SOC芯片和终端。
本发明所述的多模射频共用包括但不限于双模双卡移动终端、多模多卡移动终端，且所述多模射频共用可以为单待、双待或多待。同时，所述多模射频共用的模式包括但不限于目前的2G、3G以及各种演进网络，比如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、TD-LTE、FDD-LTE、GPS、北斗系统、集群等，多模移动终端可以选择上述任一模式作为工作模式。
本发明的有益效果是：
1、解决系统集成产品多天线的问题
采用射频多模共用技术后，多种工作模式共用射频部分，将天线设计为单个覆盖所有模式的宽频段天线，解决终端产品中的天线多问题。
2、降低终端产品功耗
多模射频共用技术，除了可将多模射频通过开关切换活着合路器的形式，变成单一射频通路外，也包含基带处理器(CP)的共用，同样减少基带处理器(CP)的使用数量，器件数量减少，整机功耗也相应减少。
3、解决小型化系统集成
采用本发明的多模射频共用方法，工作在相同频率或者不同频率的各种通信模式信号，都使用同一射频通路，器件数量大幅减少，功耗降低，在终端系统设计中有利于减小其结构尺寸，可相同功能的产品中，将结构尺寸做到更小。
4、便于终端灵活升级
根据TDD、FDD的不同模式选择不同的射频电路，以适应LTE(Long Term Evolution长期演进)或第五代通信系统演进的需求，即可通过更换处理器即可完成终端的升级。
附图说明
图1是现有技术的常规射频结构图；
图2是本发明的时分双工多模射频共用结构示意图；
图3是本发明的频分双工(FDD)多模射频共用结构示意图；
图4是本发明的双CP并发多模射频共用结构示意图；
图5是本发明的宽频收发接口时分双工(TDD)多模射频共用结构示意图；
图6是本发明的宽频收发接口频分双工(FDD)多模射频共用结构示意图；
图7是本发明的双CP频分双工(FDD)多模射频共用结构示意图；
图8是本发明的扩展的时分双工(TDD)多模射频共用结构示意图；
图9是本发明的扩展的频分双工(FDD)多模射频共用示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明所提出的技术方案，下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步阐述。
如图2所示，基于时分双工(TDD)多模射频共用方法的实现框图：含Rx(收)、Tx(发)信号的Mix(混频器)、Filter(滤波器)、LNA(低噪放)，具体说明如下：发射通路对应的Tx1、Tx2为Tx11、Tx22与LO1经过Mix1混频后的实际信号；所述的Tx1、Tx2，为实际发射信号；所述的Tx11、Tx22，为基带处理器(CP)的发射信号；所述的LO1为本振信号。相同地，接收通路的Rx1、Rx2与LO2混频后，产生Rx11、Rx22信号；所述的Rx1、Rx2，为实际接收信号；所述的Rx11、Rx22，为基带处理器(CP)的接收信号；所述的LO2为本振信号。因收、发信号都会经过混频处理，将信号混频到基带处理器(CP)能处理的频率内，所以这种方式对基带处理器(CP)端口Tx11、Tx22、Rx11、Rx22的频率范围没有特别要求，可适用工作频率范围广。本发明的发明点在于，工作中，这两种不同的通信模式采用相同的基带处理器(CP)，选择其中一路工作，工作时通过基带处理器(CP)波形切换，选择使用Tx1/Rx1或者Tx2/Rx2通路，而射频前端电路，则通过SW1(开关1)及SW2(开关2)控制，所述的SW1及SW2，为满足Tx1/Tx2及Rx1/Rx2工作频段的射频开关。任意一路发射通路工作时，信号经过PA放大，所述PA为功率放大器，工作频率覆盖Tx1及Tx2频段；放大后的信号经过Filter5滤波，所述Filter5为满足Tx1及Tx2频段的带通滤波器,滤波后的信号经过SW3将信号传输到天线辐射出去，所述SW3，为覆盖Tx1/Tx2及Rx1/Rx2工作频率的射频开关；类似地，接收通路信号从天线接收后，通过射频开关SW3切换到接收通路，经过Filter6滤波，所述的Filter6，为满足Rx1/Rx2频段的带通滤波器；信号滤波后通过LNA5放大，所述的LNA5为噪声放大器；放大后的信号经过开关SW2切换到工作的通路，所述的SW2，为覆盖Rx1/Rx2工作频率的射频开关；进行LNA(放大)、Mix(混频)、Filt(滤波)，再传输到基带处理器(CP)完成信号的数字化处理。
如图3基于频分双工(TDD)的多模射频共用方法实现框图所示，这种方式与时分双工(TDD)的区别在于，收、发信号需要同时传输，所以收、发信号在天线端用一个Combiner(合路器)将2路信号合路，通过同一天线实现信号收、发功能。
基于图2、图3框图所示的多模射频共用方法实现的系统，特点是共用基带处理器(CP)，在使用中，实现单模通信，在双模双待或者双模同时工作时，需要采用如图4所示的双CP并发多模射频共用实现方式。图4所述的处理器含一个应用处理器(AP)及基带处理器(CP1)、基带处理器(CP2)，2个基带处理器可并行工作,Tx1/Rx1及Tx2/Rx2通路可实现多模多待功能，这种实现方式中，Tx1及Tx2采用Combiner1合路，所述Combiner1为频率为Tx1工作频段及Tx2工作频段的合路器，所以，只Tx1及Tx2之间必须有一定的频率间隔。相同地，Rx1与Rx2采用Combiner2合路，所述Combiner2为Rx1工作频段及Rx2工作频段的合路器，所以，只Tx1工作频段及Tx2工作频段之间、Rx1工作频段及Rx2工作频段之间不能有频段重合，从合路器的实现难易度考虑，频段之间的间隔越大越好，最好超过50MHz。
进一步地，如图5、图6、图7所示的实现方式是本发明的实施例的另一种形式的。在本实施例中，基带处理器的Tx11、Tx22、Rx11、Rx22工作频段满足实际信号需要的工作频段，所述Tx11、Tx22为基带处理器的射频发信号端口，Rx11、Rx22为基带处理器的射频接收信号端口；Tx11、Tx22信号经过射频滤波、放大处理后，直接变为Tx1、Tx2,传输到天线辐射出去；而接收到的Rx1、Rx2，经射频前端的滤波、低噪声放大处理后，直接送到基带处理器(CP)进行信号处理。
如图8、图9所示，本发明的多模射频共用技术可适用于处理器演进到多CP并行处理。图8是扩展的时分双工(TDD)多模射频共用框图，在多CP的情况下，所述的SW1、SW2为多刀单掷开关；图9是扩展的频分双工(FDD)多模射频共用框图，在多CP情况下，所述的合路器Combiner1及Combiner2都为多通道合路器，其他多模射频共用部分与前述的实施例一致，不再累述。
本发明还提供了一种包括的多模射频共用的系统的SOC芯片和一种包括多模射频共用的系统的终端包括：支持多种制式的多模智能手机或平板电脑。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式的相关模块和软件架构做适应性变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种多模射频共用的方法，其特征在于，将至少1个基带处理器集成到一个应用处理器，所述基带处理器基于时分双工、频分双工选择不同的收发通路和射频前端，并通过波形切换选择接收或发射通路。
2.根据权利要求1所述的一种多模射频共用的方法，其特征在于，
基于时分双工时，发射通路将基带信号依次经过混频、滤波、低噪声放大后通过开关接入到射频前端，射频前端将信号放大、滤波之后经射频开关将信号传输到天线辐射出去；接收到的信号通过射频开关切换接收通路，然后经滤波、低噪声放大后通过开关选择不同的接收通路，接着经过接收通路的低噪放、混频、滤波处理后传输到基带处理器完成信号的数字化处理。
3.根据权利要求2所述的一种多模射频共用的方法，其特征在于，
基于频分双工时，发射通路将基带信号依次经过滤波、低噪声放大、合路后接入到射频前端，射频前端将信号放大、滤波之后经射频开关将信号传输到天线辐射出去；接收到的信号通过射频开关切换接收通路，然后经滤波、低噪声放大后通过合路器的不同频带进入不同的接收通路，接着信号经过接收通路的低噪声放大、滤波处理后传输到基带处理器完成信号的数字化处理。
4.一种多模射频共用的系统，包括应用处理器、基带处理器、接收通路、发射通路、射频前端，其特征在于，
所述基带处理器可单个或多个集成到应用处理器中，用于发生基带信号至发射通路或接收接收通路的信号；
所述接收通路用于将接收信号的放大、滤波后传输到基带处理器完成信号的数字化处理；
所述发射通路用于将基带信号的混频、滤波后放大，再通过开关或合路的方式传送至射频前端；
所述射频前端用于切换接收通路或发送通路，并对接收通路或发送通路的多路信号进行滤波、放大、合路。
5.根据权利要求4所述的多模射频共用的系统，其特征在于，所述接收通路包括至少1个滤波器、至少1个LNA；所述发射通路包括至少1个滤波器、至少1个LNA。
6.根据权利要求5所述的多模射频共用的系统，其特征在于，所述接收通路在TDD模式下包括至少1个单刀多掷开关、至少1个混频器；所述发射通路在TDD模式下包括至少1个单刀多掷开关、至少1个混频器。
7.根据权利要求4所述的多模射频共用的系统，其特征在于，所述接收通路在FDD模式下包括至少1个多通道合路器；所述发射通路在FDD模式下包括至少1个多通道合路器。
8.根据权利要求7所述的多模射频共用的系统，所述多通道合路器内的频段之间间隔大于50MHz。
9.一种包括根据权利要求4-8任一项所述的多模射频共用的系统的SOC芯片。
10.一种包括根据权利要求4-8任一项所述的多模射频共用的系统的终端。
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