具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请实施例所涉及到的无线通信设备可以包括各种具有无线通信功能的电子设备、基站或者服务器,其中,电子设备包括以下任意一种:手持设备、车载设备、可穿戴设备(例如:智能手环、智能手表、可穿戴眼镜、无线耳机等等)、无线充电接收器、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备,以及各种形式的用户设备(user equipment,UE),移动台(mobile station,MS),终端设备(terminal device)等等。为方便描述,上面提到的设备统称为电子设备。
目前,手机的SRS切换switching 4天线发射功能是中国移动通信集团CMCC在《中国移动5G规模试验技术白皮书_终端》中的必选项,在第三代合作伙伴计划3GPP中为可选,其主要目的是为了基站通过测量手机4天线上行信号,进而确认4路信道质量及参数,根据信道互易性再针对4路信道做下行最大化多输入多输出Massive MIMO天线阵列的波束赋形,最终使下行4x4MIMO获得最佳数据传输性能。
为满足4天线SRS切换switching发射要求,本申请实施例提出的以简化的4PnT天线开关为核心的射频架构,和现有的3P3T/DPDT/多路小开关切换方案比较,可以减少各路径串联开关数量(将所有或部分开关集合到4PnT的主开关中),从而减少链路损耗,优化终端整体的发射接收性能。下面对本申请实施例进行详细介绍。
其中,本申请中的P端口英文全称是Port(极化)端口,本申请中用于天线开关中连接天线的端口的称谓;T端口英文全称是Throw(投、掷),本申请中用于天线开关中连接射频模块的端口的称谓。如4P10T开关指的是有4个P端口连接天线,10个T端口连接射频电路。
其中,本申请实施例所描述的多路选择开关中T端口与P端口之间的连接、全连接等概念,均是指T端口通过开关管连接P端口的状态,通过该开关管可以控制T端口与P端口之间的通路导通。
其中,所述支持通过探测参考信号SRS在发射天线间轮发,发送4端口SRS的功能是指无线通信设备通过轮询机制与基站交互确定每个天线对应的上行信道质量的过程。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供了一种多路选择开关10的结构示意图,该多路选择开关应用于无线通信设备100,所述无线通信设备100包括天线系统20和射频电路30,所述天线系统20包括4支天线,所述多路选择开关10包括10个T端口和4个P端口,所述10个T端口用于连接所述射频电路,所述4个P端口用于连接所述天线系统,所述10个T端口包括2个第一T端口,所述2个第一T端口与所述4个P端口全连接;
所述多路选择开关10用于连接所述射频电路30和所述天线系统20以实现所述无线通信设备100的预设功能,所述预设功能为支持通过探测参考信号SRS在发射天线间轮发,发送4端口SRS的功能。
其中,发射天线是指所述4支天线中支持发射功能的天线。
其中,所述无线通信设备具体可以是5G NR手机终端或其他5G NR终端设备,例如客户签约设备(customer premise equipment,CPE)或者便携式宽带无线装置(mobilewifi,MIFI),该无线通信设备可支持双频双发工作模式。
其中,由于10个T端口中包括全连接所述4个P端口的2个第一T端口,且其他T端口只固定连接1支天线做接收使用,如此可减少4P10T开关内置场效应管数量/体积/成本,提升性能。
在一个可能的实施例中,所述10个T端口还包括8个第二T端口,所述8个第二T端口的每个T端口单独连接所述4个P端口中的一个P端口,所述8个第二T端口中对应同一频段的T端口所连接的P端口互不相同;所述第一T端口仅支持发射功能,所述第二T端口仅支持接收功能。
其中,由于多路选择开关10由第一T端口和第二T端口组成,且第二T端口的数量不为0,故而该多路选择开关10相对于全部T端口全连接P端口的形态减少了开关数量,即减少无线通信设备射频系统发射路径和/或接收路径的开关数量,减少路径损耗,从而提升发射功率/灵敏度,改善5G NR中数据传输速率,改善手机上下行覆盖范围,减少功耗和成本。
其中,上述双频双发工作模式是指无线通信设备100最大能力可以支持双频段、UL双发射通路或者DL4接收通路的工作模式。
如图2所示的多路选择开关10的示例结构图,所述多路选择开关10由场效应管构成,10个T端口中2个T端口均全连接4个P端口,该多路选择开关10的场效应管的数量为10+(2*4+(10-2)*1)*3+4=49。
可见,通过限定T端口中全连接4个P端口的T端口的数量,可以有效减少无线通信设备射频系统的开关数量。也就是说,该全连接型T端口的数量对射频系统的性能有着较大影响。
请参阅图3,图3为本申请实施例图2所示结构对应的多路选择开关示例结构图。如图3所示,多路选择开关包括10个T端口和4个P端口,分别为两个第一T端口为TX端口,TX端口为支持信号发射功能的端口,8个第二T端口为RX端口,RX端口为仅支持信号接收功能的端口,P端口连接天线系统的端口(连接对应的天线)。
可以看出,本申请实施例提供一种多路选择开关,应用于支持双频双发的无线通信设备,无线通信设备包括天线系统、射频电路和多路选择开关,该天线系统具体包括4支天线,多路选择开关包括10T端口和4个P端口,且该多路选择开关连接所述射频电路和所述天线系统以实现所述无线通信设备的支持通过探测参考信号SRS在发射天线间轮发。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路;所述射频电路物理形态上由2个独立电路模块组成;
所述2个独立电路模块包括2个第一独立电路模块,每个第一独立电路模块包括1个第一端口和4个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口一对一连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接。
具体的,接收信号处理电路中的低噪声放大器LNA可以同时工作,因为功率低,耗电低,通过设计可以规避互相影响,所以同频段的多路接收信号处理电路中的多个LNA可在同一个电路模块中出现。但是由于同一个频段的2个功率放大器PA会出现同时工作的情况(对应UL MIMO模式),此时发射功率较大,2路信号会相互干扰,并且2个PA同时工作时影响散热效率。本申请实施例存在4路发射信号处理电路,因此同一频段可存在2个PA,而同一频段的2个PA不能设置于同一电路模块,因此,需要至少2个独立电路模块。
当所述射频电路物理形态上由2个独立电路模块组成时,对应的无线通信设备100的示例结构可以参考图4所示。
请参阅图4,图4为本申请实施例提供的另一种无线通信设备的射频系统的结构示意图,如图4所示,当所述射频电路401物理形态上由2个第一独立电路模块41组成时,每个第一独立电路模块包括1组发射信号集成处理电路和4路接收信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第一独立电路模块的1个第一端口连接,所述4路接收信号处理电路的接收端口与所述第一独立电路模块的4个第二端口一对一连接。
可以理解的是,上述射频电路和多路选择开关的匹配形态包括且不限于该附图结构,此处仅为示例。
此外,所述无线通信设备还可包括射频收发器402,该射频收发器连接所述射频电路,并与射频电路、多路选择开关403以及天线系统组成该无线通信设备的射频系统。
,所述接收信号处理电路包括1个低噪声放大器LNA、1个滤波器filter,所述filter的输入端口连接所述独立电路模块的第一端口或第二端口,所述filter的输出端口连接所述LNA的输入端口,所述LNA的输出端口连接射频接收器中对应的端口;
所述发射信号集成处理电路包括2个PA,2个filter、1个耦合器coupler和一个switch开关,所述PA的输入端口连接所述射频发射器中对应的端口,所述PA的输出端口连接所述filter的输入端口,所述filter的输出端口连接所述coupler的输入端口,所述coupler的输出端口连接所述switch的一个选择端口,所述switch的公共端口与所述独立电路模块的第一端口连接。
其中,一个第一独立模块中,发射信号集成处理电路的switch连接开关选择电路的一个第一T端口,发射信号集成处理电路的2个PA连接射频收发器的TX_CH0_Nx(NX频段的第一发射通路的发射端口)引脚以及TX-CH0-NY(NY频段的第一发射通路的发射端口)引脚。第一接收信号处理电路的filter连接所述开关选择电路的一个(第一)第二T端口,第一接收信号处理电路的LNA连接所述射频收发器的RX1-NX(NX频段的第一接收端口)引脚。第二接收信号处理电路的filter连接所述开关选择电路的另一个(第二)第二T端口,第二接收信号处理电路的LNA连接所述射频收发器的RX2-NX(NX频段的第二接收端口)引脚。第三接收信号处理电路的filter连接所述开关选择电路10的另一个(第三)第二T端口,第三接收信号处理电路的LNA连接所述射频收发器的RX3-NX(NX频段的第三接收端口)引脚。第四接收信号处理电路的filter连接所述开关选择电路10的另一个(第四)第二T端口,第四接收信号处理电路的LNA连接所述射频收发器的RX4-NX(NX频段的第四接收端口)引脚。
无线通信设备通过控制开关管可以控制多路选择开关10的T端口连接P端口的状态以实现所述无线通信设备100支持通过探测参考信号SRS在发射天线间的轮发,发送4端口SRS的功能。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路,所述射频电路物理形态上由3个独立电路模块组成。
具体的,当所述射频电路物理形态上由3个独立电路模块组成时,对应的无线通信设备100的示例结构可以参考图5A或图5B所示;
,如图5A所示,当所述射频电路物理形态上由3个独立电路模块组成时,所述独立电路模块包括:第二独立电路模块51和第三独立电路模块52;
3个独立电路模块包括2个第二独立电路模块51和1个第三独立电路模块52,所述第二独立电路模块包括1个第一端口,所述第三独立电路模块包括8个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口一对一连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接;
所述第二独立电路模块包括1组发射信号集成处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第二独立电路模块的1个第一端口连接;所述第三独立电路模块包括8路接收信号处理电路,所述8路接收信号处理电路的接收端口与所述第三独立电路模块的8个第二端口一对一连接。
,如图5B所示,当所述射频电路物理形态上由3个独立电路模块组成时,所述独立电路模块包括:第二独立电路模块53和第三独立电路模块54;
3个独立电路模块包括2个第二独立电路模块53和1个第三独立电路模块54,所述第二独立电路模块包括1个第一端口和2个第二端口,所述第三独立电路模块包括4个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口一对一连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接。
所述第二独立电路模块包括1组发射信号集成处理电路和2路接收信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第二独立电路模块的1个第一端口连接;所述第三独立电路模块包括4路接收信号处理电路,所述4路接收信号处理电路的接收端口与所述第三独立电路模块的4个第二端口一对一连接。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路;
所述射频电路物理形态上由4个独立电路模块组成,所述4个独立电路模块包括2个第四独立电路模块和2个第五独立电路模块,所述第四独立电路模块包括1个第一端口,所述第五独立电路模块包括4个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接。
如图6所示,所述第四独立电路模块61包括1组发射信号集成处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第四独立电路模块的1个第一端口连接;
所述第五独立电路模块62包括4路接收信号处理电路,所述4路接收信号处理电路的接收端口与所述第五独立电路模块的4个第二端口一对一连接。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路;
所述射频电路物理形态上由6个独立电路模块组成,所述6个独立电路模块包括2个第六独立电路模块和4个第七独立电路模块,所述第六独立电路模块包括1个第一端口,所述第七独立电路模块包括2个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接。
如图7所示,所述第六独立电路模块71包括1组发射信号集成处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第六独立电路模块71的1个第一端口连接;
所述第七独立电路模块72包括2路接收信号处理电路,所述2路接收信号处理电路的接收端口与所述第七独立电路模块72的2个第二端口一对一连接。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路;
所述射频电路物理形态上由8个独立电路模块组成,所述8个独立电路模块包括2个第八独立电路模块和6个第九独立电路模块,所述第八独立电路模块包括1个第一端口和1个第二端口,所述第九独立电路模块包括1个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口连接,所述第二端口与所述第二T端口一对一连接。
如图8所示,所述第八独立电路模块81包括1组发射信号集成处理电路和1路接收信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第八独立电路模块的1个第一端口连接,所述1路接收信号处理电路的接收端口与所述第八独立电路模块的1个第二端口连接;
所述第九独立电路模块82包括1路接收信号处理电路,所述1路接收信号处理电路的接收端口与所述第九独立电路模块的1个第二端口连接。
在一个可能的实施例中,所述无线通信设备100的射频电路20逻辑上包括4路发射信号处理电路和8路接收信号处理电路;
所述射频电路物理形态上由10个独立电路模块组成,所述10个独立电路模块包括2个第十独立电路模块和8个第十一独立电路模块,所述第十独立电路模块包括1个第一端口,所述第十一独立电路模块包括1个第二端口,所述第一端口与所述第一T端口连接,所述第二端口与所述第二T端口连接。
如图9所示,所述第十独立电路模块91包括1组发射信号集成处理电路,所述1组发射信号集成处理电路包括工作在不同频段的2路发射信号处理电路,所述1组发射信号集成处理电路的发射端口与所述第十独立电路模块91的1个第一端口连接;
所述第十一独立电路模块92包括1路接收信号处理电路,所述1路接收信号处理电路的接收端口与所述第十一独立电路模块92的1个第二端口连接。
图5A-图9中射频收发器、射频电路20以及多路选择开关10的连接关系与上述图4中射频收发器、射频电路20以及多路选择开关10的连接关系类似,此处不再赘述。
在一个可能的实施例中,所述4根天线包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线,所述第一天线和所述第四天线为支持长期演进LTE频段和第五代新空口5G NR频段的天线,所述第二天线和所述第三天线为仅支持5G NR频段的天线。
其中,所述5G NR频段例如可以包括3.3GHz-3.8GHz,4.4GHz-5GHz。
在一个可能的实施例中,所述4根天线包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线,所述第一天线和所述第四天线为支持长期演进LTE频段和第五代新空口5G NR频段的天线,所述第二天线和所述第三天线为仅支持5G NR频段的天线。
,所述4根天线包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线,所述第一天线和所述第四天线为支持长期演进LTE频段和第五代新空口5G NR频段的天线,所述第二天线和所述第三天线为仅支持5G NR频段的天线。
其中,第一和第四天线是为了支持LTE终端上个别频段的DL 4x4MIMO。其2支接收天线与5G NR的天线共用。所述LTE频段例如可以包括1880-1920MHz、2496-2690MHz。
可见,本示例中,由于同一个频段的2个PA会出现同时工作的情况(对应UL MIMO模式),此时发射功率较大,2路信号会相互干扰,并且2个PA同时工作时影响散热效率,故而需要至少2个独立电路模块来设置发射信号处理电路中的PA,有利于降低干扰,提高射频系统信号处理效率和散热效率。
,如图10所示,所述天线系统30还包括第一合路器和第二合路器,其中,所述第一合路器的第一端口用于连接所述第一天线,所述第一合路器的第二端口用于连接所述无线通信设备的LTE 4x4MIMO中的第一接收通路,所述第一合路器的第三端口用于连接所述多路选择开关中对应的P端口;所述第二合路器的第一端口用于连接所述第四天线,所述第二合路器的第二端口用于连接所述无线通信设备的LTE 4x4MIMO中的第二接收通路,所述第二合路器的第三端口用于连接所述多路选择开关中对应的P端口。
其中,所述LTE 4*4MIMO是下行LTE接收电路,可以定义为第三接收通路。因为当前LTE已经有2路接收。在支持LTE 4x4MIMO时,会有增加第三和第四接收通道。
其中,无线通信设备100会根据实际4支天线情况,将性能较好的1支天线留给电路中主集接收PRX做待机使用,且开关中第一T端口具备收发功能的,即其可以做TX和PRX功能,可任意切换天线,因此不需要对此处的共用天线做连接端口的限制。
,如图11所示,所述天线系统还包括第一单刀双掷SPDT开关和第二SPDT开关,其中,所述第一SPDT开关的第一端口用于连接所述第一天线,所述第一SPDT开关的第二端口用于连接所述无线通信设备的LTE 4x4MIMO中的第一接收通路,所述第一SPDT开关的第三端口用于连接所述多路选择开关中对应的P端口;所述第二SPDT开关的第一端口用于连接所述第四天线,所述第二SPDT开关的第二端口用于连接所述无线通信设备的LTE 4x4MIMO中的第二接收通路,所述第二SPDT开关的第三端口用于连接所述多路选择开关中对应的P端口。
此外,如图12所示,本申请实施例所描述的天线系统中的4支天线还可以被上述无线通信设备,如无线充电接收器所复用,具体的,该无线充电接收器包括接收天线、接收控制电路,该接收天线与无线充电发射器的发射天线匹配(频率相同或相近情况下谐振,以辐射性谐振磁耦合的方式,将能量通过无线传送的方式传输),接收控制电路通过环形阵列天线将能量转变为直流电DC输出给电池充电,接收控制电路能够动态调整该环形阵列天线的频率,并使之与无线充电发射器的发射天线的频率匹配,以实现配对充电,或者,实时与无线充电发射器进行频率变化范围交互,以实现“专属加密”无线充电模式。
其中,所述接收天线可以是由4支天线中的至少1支天线所组成的天线(多支情况下天线与天线之间通过开关选通)。
例如:如图13所示,该接收天线为由上述4支天线构成的环形阵列天线,4支天线具体包括天线1、天线2、天线3、天线4,其中天线1和天线4支持LTE和5G NR频段,天线2和天线3仅支持5G NR频段,天线1的端口和天线4的端口作为该环形阵列天线的端口,其中相邻天线之间通过具有隔离功能的选通电路170连接,该选通电路170包括隔离片171和开关172,隔离片171为导体,开关172还连接控制器,无线通信设备在无线充电模式下可以连通每个选通电路170的开关172,以形成环形阵列天线接收能量。通过在天线间加入隔离片171,该选通电路170一方面降低了设备在正常通信模式下的多天线间的互耦性,提升了多天线间的隔离度,优化了天线性能,另一方面通过开关171能够将多天线串联形成环形阵列天线,以便于更好的匹配发射天线以传输能量,此外,由于天线1和天线4能力强于天线2和天线3,如此设置的环形阵列天线可以尽可能减少能量传输损耗。
请参阅图14,图14是本申请实施例提供了一种射频系统的结构示意图,该射频系统包括天线系统、射频电路以及上述任一实施例所述的多路选择开关;
所述多路选择开关用于连接所述射频电路和所述天线系统以实现无线通信设备的预设功能,所述预设功能为支持通过探测参考信号SRS在发射天线间轮发,发送4端口SRS的功能,其中,多路选择开关具有10个T端口和4个P端口。
请参阅图15,图15是本申请实施例公开的一种无线通信设备,包括天线系统、射频电路以及多路选择开关;
所述多路选择开关用于连接所述射频电路和所述天线系统以实现所述无线通信设备的预设功能,所述预设功能为支持通过探测参考信号SRS在发射天线间轮发,发送4端口SRS的功能;
所述无线通信设备至少包括以下任意一种:电子设备、基站、服务器。
以上是本申请实施例的实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请实施例原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。