CN109120278A - 一种载波聚合射频接收机及接收方法 - Google Patents

一种载波聚合射频接收机及接收方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种载波聚合射频接收机及接收方法，所述射频接收机包括天线，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；振荡器，用于生成N路本振信号，N＞1；第一混频器，用于将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号；谐波重组模块，用于对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。采用本申请实施例所提供的技术方案，可以将相距较远的多个载波信号作为一个整体同时下变频至基频或中频，然后通过谐波重组将载波信号对应的下变频信号分离开，无需增加多余的滤波器件。

Description

一种载波聚合射频接收机及接收方法
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种载波聚合射频接收机及接收方法。
背景技术
随着通信技术的发展，通信系统的带宽需求越来越高。例如，在长期演进网络的演进(long term evolution advanced，LTE-A)标准中规定，系统的最大带宽为100MHz。但是，由于自然界中的频谱资源有限，使得运营商很难找到满足其带宽需求的频谱资源。在该技术环境下，载波聚合(carrier aggregation，CA)技术被提出，即将同一频段或不同频段的载波(component carrier，CC)聚合在一起实现所需通信带宽。
第三代合作伙伴计划(3rd generation partnership project，3GPP)协议R11中定义了三种CA应用场景：频段内连续载波聚合(intra-band contiguous CA)、频段内不连续载波聚合(intra-band non-contiguous CA)和频段间不连续载波聚合(inter-bandnon-contiguous CA)。图1为一种CA应用场景示意图，在图1中示出了上述三种CA应用场景。其中，图1-a为intra-band contiguous CA应用场景示意图，在该应用场景中CC1、CC2和CC3均位于频段A内，且相互连续；图1-b为intra-band non-contiguous CA应用场景示意图，在该应用场景中CC1、CC2和CC3均位于频段A内，但CC2和CC3在频段内不连续；图1-c为inter-band non-contiguous CA应用场景示意图，在该应用场景中CC1和CC2位于频段A内，CC3位于频段B内，则CC2和CC3在频段间不连续。
对于intra-band contiguous CA应用场景，由于聚合的CC在频段上是连续的，因此可以沿用传统接收机的架构设计，仅需增加模拟滤波器的带宽。但是，在intra-bandnon-contiguous CA和inter-band non-contiguous CA应用场景中，聚合的CC在频段上是不连续的，给射频接收机的设计带来一定的挑战。对于intra-band non-contiguous CA和inter-band non-contiguous CA应用场景，相关技术中一种可能的射频接收机设计方案为：在射频接收机的前端增加频段分离器件，将载波聚合信号分割成多路，每路分别对至少一个频段的载波进行处理。
但是，该方案在射频接收机的前端引入频段分离器件，给射频接收机带来插损，影响接收灵敏度，且将载波聚合信号分成多路分别进行处理，造成功耗、芯片面积以及成本成倍的增加。另外，将载波聚合信号分割成多路还会引入多个频率综合器，多个频率综合器的同时工作将会带来不可避免的互扰，影响射频接收机的接收性能。
发明内容
本申请实施例中提供了一种载波聚合射频接收机及接收方法，以解决现有技术中在射频接收机的前端将载波聚合信号分成多路分别进行处理所产生的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种载波聚合射频接收机，包括：天线，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；振荡器，用于生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1；第一混频器，用于将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号；谐波重组模块，用于对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，将相距较远的多个载波信号作为一个整体同时下变频至基频或中频，然后通过谐波重组将载波信号对应的下变频信号分离开，无需增加多余的滤波器件，避免了在射频接收机的前端引入频段分离器件所产生的技术问题。
在第一方面第一种可能的实现方式中，所述射频接收机，还包括：第二混频器，用于将所述M路谐波重组信号中的第一谐波重组信号下变频混频，获得基频信号，其中，所述第一谐波重组信号对应的下变频信号为中频信号。
在本申请实施例中，同时包含零中频和超外差两种架构，以满足频段跨度较大的载波聚合信号的接收需求。
在第一方面第二种可能的实现方式中，所述谐波重组模块和所述第二混频器之间还设有第一开关模块；所述第一开关模块，用于切换所述谐波重组模块和所述第二混频器的连接状态。
在本申请实施例中，通过第一开关模块可以控制一路信号在零中频和超外差两种架构之间切换，以满足不同的载波聚合场景。
在第一方面第三种可能的实现方式中，所述第二混频器与所述振荡器相连；所述第二混频器，具体用于将所述M路谐波重组信号中的第一谐波重组信号与所述振荡器产生的本振信号下变频混频，获得基频信号。
在本申请实施例中，采用同一路本振信号源对载波信号进行两次下变频混频，可以减少射频接收机的元器件数量。
在第一方面第四种可能的实现方式中，所述射频接收机，还包括：信号分离模块，用于将所述M路谐波重组信号中的第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，其中，所述第二谐波重组信号对应的一组载波信号中包括两个或两个以上载波信号。
在本申请实施例中，以频率相近的载波信号组为单位进行信号处理，通过信号分离模块可以将同一载波信号组中的不同信号分离。
在第一方面第五种可能的实现方式中，所述信号分离模块包括模拟滤波器；所述模拟滤波器，用于对所述M路谐波重组信号中的第二谐波重组信号进行模拟滤波，使所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
第二方面，本申请实施例提供了一种载波聚合射频接收机，包括：天线，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；振荡器，用于生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1；P个第一混频器，其中，第i个第一混频器用于将所述载波信号分别与所述Ni路第i本振信号下变频混频，获得Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M；P个谐波重组模块，其中，第i个谐波重组模块用于对所述Ni路第i下变频信号进行Mi次谐波重组，获得Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，通过组合的方式实现载波聚合信号的接收，对于载波的数量较多且频段跨度较大的载波聚合场景优势较为明显。
在第二方面第一种可能的实现方式中，所述天线与所述P个第一混频器之间还设有第二开关模块；所述第二开关模块，用于切换所述天线与所述P个第一混频器的连接状态。
第三方面，本申请实施例提供了一种载波聚合信号接收方法，包括：接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1；将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号；将所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在第三方面第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若所述M路谐波重组信号中存在第一谐波重组信号，则将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，其中，所述第一谐波重组信号对应的下变频信号为中频信号。
在第三方面第二种可能的实现方式中，将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，包括：若所述第一谐波重组信号的频率与所述本振信号的频率相匹配，则将所述第一谐波重组信号与所述本振信号下变频混频，获得基频信号。
在第三方面第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：若所述M路谐波重组信号中存在第二谐波重组信号，则将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，其中，所述第二谐波重组信号对应的一组载波信号中包括两个或两个以上载波信号。
在第三方面第四种可能的实现方式中，将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，包括：对所述第二谐波重组信号进行模拟滤波，使所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
在第三方面第五种可能的实现方式中，所述生成N路本振信号，包括：生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1；将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，包括：将所述载波聚合信号分别与所述P份本振信号下变频混频，获得P份下变频信号，其中，第i份下变频信号中包括Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M；对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，包括：分别对所述P份下变频信号中的每一份下变频信号进行谐波重组，获得P份谐波重组信号，其中，第i份谐波重组信号中包括Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
本申请实施例所提供的技术方案，将相距较远的多个载波信号作为一个整体同时下变频至基频或中频，然后通过谐波重组将载波信号对应的下变频信号分离开，无需增加多余的滤波器件，避免了在射频接收机的前端引入频段分离器件所产生的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种CA应用场景示意图；
图2为本申请实施例提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图；
图3为本申请实施例一提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种环形多相位振荡器的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种下变频信号的相位角示意图；
图6为本申请实施例提供的第一谐波重组单元的谐波重组示意图；
图7为本申请实施例二提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图；
图8为本申请实施例三提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种载波聚合信号接收方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例对射频接收机的架构不进行限定。例如，可以是超外差式接收机、低中频接收机和零中频接收机。
其中，超外差式接收机是指射频信号首先经过射频带通滤波器和低噪声放大器后进行第一次下变频，产生固定频率的中频信号；然后，经过中频滤波器后再进行二次正交混频产生基带信号。
低中频接收机与超外差式接收机架构基本相似，其不同之处在于降低了中频信号的频率，以及采用两次复混频。
零中频接收机是指本振信号与射频信号频率相同，接收到的射频信号与本振信号混频后直接产生基带信号。
本申请实施例涉及的载波聚合信号包括频段内连续载波聚合(intra-bandcontiguous CA)信号、频段内不连续载波聚合(intra-band non-contiguous CA)信号和频段间不连续载波聚合(inter-band non-contiguous CA)信号。
随着通信技术的发展，5G移动通信系统的频谱将会同时部署在高频频段和低频频段上。具体来说，除了3-5GHz以及24-40GHz的高频频段以外，其也将会应用百兆赫兹的低频频段。考虑到频谱资源和部署需求，在未来的5G移动通信系统中将会引入高频+低频的载波聚合需求。
从接收端来看，由于高频+低频的载波聚合信号在频段上的跨度较大，因此仅增加模拟滤波器的带宽并不能满足该应用场景的需求。基于此，相关技术中的一种做法为在射频接收机的前端增加频段分离器件，将载波聚合信号分割成多路，每路分别对至少一个频段的载波进行处理，以解决高频+低频的载波聚合信号在频段上跨度较大的问题。但是该方式同样会给射频接收机带来一定的弊端。例如，在射频接收机的前端引入频段分离器件，给射频接收机带来插损，影响接收灵敏度，且将载波聚合信号分成多路分别进行处理，造成功耗、芯片面积以及成本成倍的增加。另外，将载波聚合信号分割成多路还会引入多个频率综合器，多个频率综合器的同时工作将会带来不可避免的互扰，影响射频接收机的接收性能等。
针对上述问题，本申请实施例提供了一种载波聚合射频接收机，图2为本申请实施例提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图，如图2所示，该载波聚合射频接收机包括天线201、低噪声放大器205、振荡器202、第一混频器203和谐波重组模块204，天线201通过低噪声放大器205与第一混频器203的输入端相连，振荡器202与第一混频器203的输入端相连，第一混频器203的输出端与谐波重组模块204相连。
其中，天线201，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1。
在本申请实施例中，天线201既可以为单个天线，又可以由两个或两个以上天线共同组成。另外，天线201既可以工作在某一频段上，又可以工作在某几个频点上，本领域技术人员可以根据实际需要配置天线201的射频信号接收能力。例如，某一载波聚合信号包括三组载波信号，其频率分别为fLO、3fLO和5fLO。为了将该三组载波信号全部接收下来，天线201既可以工作在fLO-5fLO的全频带宽上，又可以工作在fLO、3fLO和5fLO的频点上。其中，当天线201工作在频点上时，频点处的带宽可以根据部署地区的实际需要进行配置。
本申请实施例涉及的一组载波信号既可以包括一个载波信号，又可以包括两个或两个以上载波信号。例如，当载波信号CC1和CC2分布在频率fLO附近时，可以将载波信号CC1和CC2作为一组载波信号，将频率fLO作为该组载波信号的频率。在后面的器件中，以载波信号组为单位对载波信号进行处理。
低噪声放大器205，是一个小信号放大器，其可以在抑制噪声的同时对信号进行放大并兼顾满足电路的线性要求。在本申请实施例中，天线201接收到的载波聚合信号经低噪声放大器205处理后，传输至第一混频器203。需要指出的是，低噪声放大器205在本实施例中用于提高载波聚合信号的质量，本领域技术人员如果能够采用其它手段提高载波聚合信号的质量，也可以不使用低噪声放大器303，本申请实施例对其不做限定。
振荡器202，用于生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1。
在本申请实施例中，为了将载波聚合信号中的M组载波信号同时下变频到基频或中频，本振信号的频率应当与M组载波信号的频率相匹配。例如，载波聚合信号包括两组载波信号，其频率分别为fLO和3fLO，为了将位于fLO和3fLO处载波信号同时下变频到基频，本振信号的频率应当包括fLO和3fLO。
另外，为了在后面器件中利用不同信号的相位差进行谐波重组，本申请实施例为所述N路本振信号配置不同的相位。由于谐波重组需要保证有两路或两路以上的信号，因此本振信号的数量N应当大于1。
第一混频器203，用于将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，每一路所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号。
例如，载波聚合信号分别与8路本振信号下变频混频，获得8路下变频信号。由于本振信号的频率与载波聚合信号的频率相匹配，因此，在每一路下变频信号中均包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号。另外，由于该8路本振信号的相位不同，载波聚合信号与本振信号混频后，得到的下变频信号仍然携带有本振信号中相位差信息，即混频后的8路下变频信号的相位不同。
其中，由于下变频信号中对应多个频率的载波信号，且不同频率处信号的角速度不同，使得任意两路下变频信号在不同频率处的相位差不同。例如，本振信号的频率包括fLO和3fLO，位于1fLO处的信号从0°相位角变化到45°相位角时，3fLO处的信号已经从0°相位角变化到135°相位角。
谐波重组模块204，用于对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，利用N路下变频信号在不同频率处相位角的差异性，配合不同的加权值，使得不需要的谐波信号被加权为0，需要的谐波信号得到加强，进而将M组载波信号对应的下变频信号分离出来。
例如，天线201接收的载波聚合信号中包括三组载波信号，其频率分别为fLO、3fLO和5fLO。在第一次谐波重组中，通过加权值设计，对3fLO和5fLO处的谐波信号进行抑制，仅保留fLO处的谐波信号。同理，在第二路谐波重组信号中仅保留3fLO处的谐波信号；在第三路谐波重组信号中仅保留5fLO处的谐波信号，进而将fLO、3fLO和5fLO处的谐波信号分离开。其中，fLO、3fLO和5fLO处的谐波信号是指fLO、3fLO和5fLO处的载波信号对应的下变频信号。
采用本申请实施例所提供的技术方案，将相距较远的多个载波信号作为一个整体同时下变频至基频或中频，然后通过谐波重组将载波信号对应的下变频信号分离开，无需增加多余的滤波器件。
可理解，在上述实施例中获得的载波聚合信号既可以为载波信号对应的中频信号，又可以为载波信号对应的基频信号，其取决于载波信号的频率与本振信号的频率之间的对应关系。其中，为了将所有载波信号下变频至基频，若载波聚合信号中存在中频信号，还需要设置第二混频器，以便将该中频信号下变频至基频。
将载波信号一次下变频到基频属于零中频架构，将载波信号下变频至中频后再做一次下变频属于超外差架构。也就是说，在在本申请实施例中，同时包含零中频和超外差两种架构，以满足频段跨度较大的载波聚合信号的接收需求。
在一种可选实施例中，可以为该第二混频器单独设置一个振荡器提供相应的本振信号。但是，在一些特殊的场景中，如果中频信号的频率与振荡器202生成的本振信号的频率相匹配，例如成整数倍关系，则第二混频器可以利用振荡器202产生的本振信号进行混频处理。
例如，某一载波聚合信号包括两组载波信号C1和C2，其频率分别为700MHz和4900MHz，振荡器202生成的本振信号的频率为fLO、3fLO、5fLO、……，其中，fLO＝700MHz。在该参数配置下，载波聚合信号与本振信号下变频混频后，载波信号C1被下变频到基频，载波信号C2被下变频至1400MHz处(中频)，则需要对载波信号C2对应的中频信号再做一次下变频，得到相应的基频信号。其中，由于振荡器202生成的本振信号的频率fLO＝700MHz，与该中频信号成整数倍关系，则可以继续利用振荡器202生成的本振信号对该中频信号进行下变频混频。
也就是说，在本申请实施例中，采用同一路本振信号源对载波信号进行两次下变频混频，可以减少射频接收机的元器件数量。
另外，由于在第一混频器203和谐波重组模块204中均是以谐波信号组为单位进行的信号处理。如果一组载波信号包括两个或两个以上载波信号，则在相应的谐波重组信号中同样包括该两个或两个以上载波信号对应的基频信号或中频信号。为了将同一组中的两个或两个以上载波信号对应的基频信号或中频信号分离，本申请实施例还包括信号分离模块。具体地，可以对相应的谐波重组信号进行模拟滤波，使该谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
在一些应用场景中，射频接收机支持的载波的数量较多且跨度较大，同一路本振信号源并不能覆盖所有的载波频率。例如，当载波聚合信号的频率包括900MHz、1500MHz、2700MHz、4500MHz时，奇数倍fLO＝900MHz的本振信号可以覆盖900MHz和2700MHz的载波信号，并不能覆盖1500MHz和4500MHz的载波信号。
为了解决该问题，本申请实施例可以将载波聚合信号在射频前端分成多路进行处理，则在每一路中均需要配置相应的第一混频器和谐波重组模块，且需要为每一路提供相应的本振信号。
例如，将载波聚合信号分成P路进行处理，则所述振荡器，具体用于生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1。
所述第一混频器的数量为P个，其中，第i个第一混频器用于将所述载波信号分别与所述Ni路第i本振信号下变频混频，获得Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M，M为载波聚合信号中载波信号的总数量。
所述谐波重组模块的数量为P个，其中，第i个谐波重组模块用于对所述Ni路第i下变频信号进行Mi次谐波重组，获得Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，通过组合的方式实现载波聚合信号的接收，对于载波的数量较多且频段跨度较大的载波聚合场景优势较为明显。
为了便于本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下结合具体实施例进行详细说明。
实施例一：
在实施例一中以900MHz、2700MHz和4500MHz的载波聚合场景为例进行说明。其中，由于900MHz落在LTE Band5/8覆盖的频段范围，2700MHz落在LTE Band38/41/40/7覆盖的频段范围，4500MHz落在5G移动通信目前较为主要讨论的部署频段范围，因此实施例一给出了一种4G+5G的载波聚合场景下，射频接收机的解决方案。
图3为本申请实施例一提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图，如图3所示，该载波聚合射频接收机包括天线301、接口电路302、低噪声放大器303、振荡器304、第一混频器305、谐波重组模块306、可变放大器307、低通滤波器308和模数转换器309。
其中，天线301用于接收载波聚合信号，将位于900MHz、2700MHz和4500MHz的载波信号全部接收下来。其中，天线301既可以工作在900MHz-4500MHz的全频带宽上，又可以工作在900MHz、2700MHz和4500MHz的频点上，本领域技术人员可以根据实际需要配置天线301的信号接收能力。其中，当天线301工作在900MHz、2700MHz和4500MHz的频点上时，可以根据部署地区的实际需要配置每个频点上的带宽。
接口电路302，用于连接天线301和低噪声放大器303。由于射频接收机常常与sawless技术绑定在一起，因此天线301与其后端器件之间通常引入一个接口电路302，完成天线301与其后端器件的匹配。但是，天线301同样也可以与其后端器件直接耦合，本申请实施例对其不做限定。
低噪声放大器303，是一个小信号放大器，其可以在抑制噪声的同时对信号进行放大并兼顾满足电路的线性要求。在本申请实施例中，天线301接收到的载波聚合信号经低噪声放大器303处理后，传输至混频器305。需要指出的是，低噪声放大器303在本实施例中用于提高载波聚合信号的质量，本领域技术人员如果能够采用其它手段提高载波聚合信号的质量，也可以不使用低噪声放大器303，本申请实施例对其不做限定。
振荡器304，用于生成频率相同、相位不同的N路本振信号，并将生成的N路本振信号传输至混频器305。
为了将载波聚合信号下变频至基频，本振信号的频率应该与载波聚合信号的频率相匹配。在本申请实施例中，由于载波聚合信号的频率包括900MHz、2700MHz和4500MHz，因此本振信号的频率也应当包括900MHz、2700MHz和4500MHz。
在本申请实施例中，振荡器304采用环形多相位振荡器。图4为本申请实施例提供的一种环形多相位振荡器的结构示意图，如图4所示，该环形多相位振荡器由4个锁存器串联组成。当使用一个压控振荡器产生4fLO＝3600MHz的振荡信号输入锁存器的时钟接口CLK时，该环形多相位振荡器生成周期性的方波信号。通过傅里叶级数展开可看到，该环形多相位振荡器仅允许奇数倍fLO信号通过，即生成频率为900MHz、2700MHz、4500MHz、……的本振信号。
另外，由于本申请实施例采用了4个锁存器，因此可以生成8路相位不同的本振信号b1-b8，其相位分别为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°。
第一混频器305，分别与低噪声放大器303和振荡器304相连，用于接收低噪声放大器303输出的载波聚合信号以及振荡器304输出的多路本振信号，并将载波聚合信号与多路本振信号分别进行下变频混频处理。
在本申请实施例中，第一混频器305将载波聚合信号分别与环形多相位振荡器产生的8路本振信号下变频混频，得到8路下变频信号，其中，下变频信号中包括900MHz、2700MHz、4500MHz处的载波信号对应的基频信号，且在下变频信号中仍然携带有本振信号的相位差信息。
图5为本申请实施例提供的一种下变频信号的相位角示意图，在图5中示出了8路下变频信号v1-v8，该8路下变频信号分别与环形多相位振荡器产生的8路本振信号b1-b8相对应。其中，下变频信号v1在1fLO、3fLO、5fLO处的谐波信号的相位角均为0°；下变频信号v2在1fLO、3fLO、5fLO处的谐波信号的相位角分别为45°、135°和225°；下变频信号v3在1fLO、3fLO、5fLO处的谐波信号的相位角分别为90°、270°和90°；以此类推。在本申请实施例中，1fLO、3fLO、5fLO处的谐波信号是指1fLO、3fLO、5fLO处的载波信号对应的基频信号。
由图5示出的下变频信号的相位角之间的关系可知，相邻两路下变频信号中不同频率处谐波信号的相位差不同。产生该现象的原因在于，不同频率处信号的角速度不同。例如，在下变频信号v1和v2之间，1fLO处谐波信号的相位角由0°变化为45°，3fLO处谐波信号的相位角由0°变化为135°，5fLO处谐波信号的相位角由0°变化为225°。
谐波重组模块306，用于对下变频信号v1-v8进行谐波重组，以将下变频信号中不同频率处的谐波信号分离。在本申请实施例中，为了将900MHz、2700MHz、4500MHz处的谐波信号分离，需要进行三次谐波重组，每次谐波重组仅保留一个频率处的谐波信号，而将其它频率处的谐波信号抵消。
具体地，在本申请实施例中，谐波重组模块306包括第一谐波重组单元3061、第二谐波重组单元3062和第三谐波重组单元3063。在第一谐波重组单元3061中通过配置相应的加权值，使900MHz处的谐波信号得到加强，2700MHz和4500MHz处的谐波信号被加权为0。
图6为本申请实施例提供的第一谐波重组单元的谐波重组示意图，在本申请实施例中，第一谐波重组单元对下变频信号v1、v2和v3进行谐波重，其加权值如式一所示：
式一：
其中，对于900MHz处的谐波信号，叠加增强；2700MHz和4500MHz处的谐波信号被加权为0。因此，第一谐波重组单元3061输出的谐波重组信号中仅保留900MHz处的谐波信号(900MHz处的载波信号对应的下变频信号)。
同理，在第二谐波重组单元中，通过相应的加权值设计，将900MHz和4500MHz处的谐波信号加权为0，仅保留2700MHz处的谐波信号；在第三谐波重组单元中，将900MHz和2700MHz处的谐波信号加权为0，仅保留4500MHz处的谐波信号。也就是说，在本申请实施例中采用三路谐波重组单元将900MHz、2700MHz、4500MHz处的载波信号对应的基频信号分离开。
可变放大器307，用于调整信号的增益。由于宽带信号的接收对不同频点的信号的放大作用并不一样，且三路载波信号有可能在协议标准中的性能要求有差异性，因此，当载波聚合信号经过谐波重组模块被分离成三路信号时，信号强度可能并不能满足设计要求，这时可增加一级可变放大器。
在本申请实施例中，可变放大器307的数量为三个，分别与三个谐波重组单元相连，对三路谐波重组信号进行处理，调整信号的增益要求。
模拟滤波器308，可能是低通滤波器，也可能是带通滤波器。在零中频接收的情况下，载波聚合信号被一次混频到基带，采用低通滤波器即可；在某一组载波聚合信号包括两个或两个以上载波信号时，可采用带通滤波器。例如，在900MHz处的载波信号的频率可能为850MHz和950MHz，则采用带通滤波器。
在本申请实施例中，模拟滤波器308的数量为三个，分别与三个可变放大器307相连，对三路谐波重组信号进行模拟滤波。
模数转换器309，用于将模拟信号转换为数字信号。
在本申请实施例中，模数转换器309的数量为三个，分别与三个模拟滤波器308相连，将三路模拟信号转换为数字信号。
实施例二：
在实际应用中，通常根据载波聚合信号的频率配置振荡器，使振荡器产生的本振信号的频率与载波聚合信号的频率相匹配，以便将载波聚合信号一次下变频到基频。但是，在某些应用场景中，射频接收机可能需要接收跨度较大的载波聚合信号。对于部分载波信号，与本振信号混频后，可能只能下变频到中频，需要再次下变频。
基于上述应用场景，本申请实施例二提供了一种同时包含零中频和超外差两种架构的射频接收机。在本申请实施例中，以700MHz和4900MHz的载波聚合信号，fLO＝700MHz的应用场景为例进行说明。其中，700MHz落在LTE B13/17覆盖的频道范围，4900MHz落在5G移动通信目前较为主要讨论的部署频段范围，因此本实施例给出了一种4G+5G的载波聚合场景下，射频接收机的解决方案。
图7为本申请实施例二提供的一种载波聚合射频接收机的结构示意图，如图7所示，该载波聚合射频接收机包括天线701、接口电路702、低噪声放大器703、振荡器704、第一混频器705、谐波重组模块706、可变放大器707/7071、低通滤波器708/7081、模数转换器709/7091、第二混频器710和第一开关模块711。本申请实施例与上述实施例一的结构基本相似，为了节约篇幅，下面重点对其区别之处进行介绍，其相同部分可以相互参见。
在本申请实施例中，天线701接收700MHz+4900MHz的载波聚合信号，其中，700MHz的载波信号被1fLO的本振信号下变频至基频，4900MHz的载波信号被5fLO的本振信号下变频至1400GHz处。也就是说，第二谐波重组单元7062输出的谐波信号的频率为1400GHz，该中频频点恰好是fLO的整数倍，可以通过同一路本振信号源再次下变频至基带处。在本实施例中还设有第二混频器710，第二混频器710分别与振荡器704和第二谐波重组单元7062相连，第二谐波重组单元7062输出的中频信号经第二混频器710再次混频后，下变频至基带处。之后，该基频信号再经可变放大器7071、低通滤波器7081、模数转换器7091进行处理，在此不再赘述。
由于在本申请实施例中，4900MHz的载波信号的两次下变频均采用了同一路本振信号源，而无需为其单独设置振荡器，因此减少射频接收机的器件数量。
另外，在某些应用场景中，射频接收机也可能会被用于接收1fLO+5fLO的载波聚合信号，相应地，在5fLO这一路，5fLO处的载波信号同样被一次下变频至基频，则无需再次下变频。基于此，本申请实施例在第二混频器710和第二谐波重组单元7062之间还设有第一开关模块711，通过第一开关模块711的打开或闭合实现5fLO这一路在零中频和超外差式架构之间的切换。
实施例三：
在本申请实施例中，射频接收机可以支持的频段包括900MHz、1500MHz、2700MHz和4500MHz，则将载波聚合信号在射频前端分成两路，将900MHz和2700MHz的载波信号作为一个组合采用实施例一所示的方法进行处理；将1500MHz和4500MHz的载波信号作为一个组合采用实施例一所示的方法进行处理。
如图3所示，本申请实施例三提供的一种载波聚合射频接收机包括天线801、第二开关模块802、第一路信号处理单元803和第二路信号处理单元804，第二开关模块802用于选择天线801与第一路信号处理单元803连接或与第二路信号处理单元804连接。其中，第一路信号处理单元803被配置为对900MHz和2700MHz的载波信号进行处理，第二路信号处理单元804被配置为对1500MHz和4500MHz的载波信号进行处理，其处理方式可以参见实施例一，在此不再赘述。
另外，在本申请实施例中使用一个振荡器为第一路信号处理单元803和第二路信号处理单元804中的第一混频器提供本振信号，其中，该振荡器为两个第一混频器提供的本振信号的频率不同。当然，本领域技术人员也可以根据实际需求设计两个振荡器分别为对应的第一混频器提供本振信号，本申请实施例对此不做限制。
在上述装置实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种载波聚合信号接收方法，图9为本申请实施例提供的一种载波聚合信号接收方法的流程示意图，如图9所示，其主要包括以下步骤。
步骤S901：接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1。
步骤S902：生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1。
步骤S903：将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号。
步骤S904：将所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，将相距较远的多个载波信号作为一个整体同时下变频至基频或中频，然后通过谐波重组将载波信号对应的下变频信号分离开，无需增加多余的滤波器件。
在一种可选实施例中，所述方法还包括：若所述M路谐波重组信号中存在第一谐波重组信号，则将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，其中，所述第一谐波重组信号对应的下变频信号为中频信号。
在本申请实施例中，同时包含零中频和超外差两种架构，以满足频段跨度较大的载波聚合信号的接收需求。
在一种可选实施例中，将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，包括：若所述第一谐波重组信号的频率与所述本振信号的频率相匹配，则将所述第一谐波重组信号与所述本振信号下变频混频，获得基频信号。
在本申请实施例中，采用同一路本振信号源对载波信号进行两次下变频混频，可以减少本振信号源的数量。
在一种可选实施例中，所述方法还包括：若所述M路谐波重组信号中存在第二谐波重组信号，则将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，其中，所述第二谐波重组信号对应的一组载波信号中包括两个或两个以上载波信号。
在一种可选实施例中，将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，包括：对所述第二谐波重组信号进行模拟滤波，使所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
在一种可选实施例中，所述步骤S902具体包括：生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1。
所述步骤S903具体包括：将所述载波聚合信号分别与所述P份本振信号下变频混频，获得P份下变频信号，其中，第i份下变频信号中包括Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M。
所述步骤S904具体包括：分别对所述P份下变频信号中的每一份下变频信号进行谐波重组，获得P份谐波重组信号，其中，第i份谐波重组信号中包括Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
在本申请实施例中，通过组合的方式实现载波聚合信号的接收，对于载波的数量较多且频段跨度较大的载波聚合场景优势较为明显。
本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例中的说明即可。

Claims (14)

1.一种载波聚合射频接收机，其特征在于，包括：
天线，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；
振荡器，用于生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1；
第一混频器，用于将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，每一路所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号；
谐波重组模块，用于对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
2.根据权利要求1所述的射频接收机，其特征在于，还包括：
第二混频器，用于将所述M路谐波重组信号中的第一谐波重组信号下变频混频，获得基频信号，其中，所述第一谐波重组信号对应的下变频信号为中频信号。
3.根据权利要求2所述的射频接收机，其特征在于，所述谐波重组模块和所述第二混频器之间还设有第一开关模块；
所述第一开关模块，用于切换所述谐波重组模块和所述第二混频器的连接状态。
4.根据权利要求2所述的射频接收机，其特征在于，所述第二混频器与所述振荡器相连；
所述第二混频器，具体用于将所述M路谐波重组信号中的第一谐波重组信号与所述振荡器产生的本振信号下变频混频，获得基频信号。
5.根据权利要求1所述的射频接收机，其特征在于，还包括：
信号分离模块，用于将所述M路谐波重组信号中的第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，其中，所述第二谐波重组信号对应的一组载波信号中包括两个或两个以上载波信号。
6.根据权利要求5所述的射频接收机，其特征在于，所述信号分离模块包括模拟滤波器；
所述模拟滤波器，用于对所述M路谐波重组信号中的第二谐波重组信号进行模拟滤波，使所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
7.一种载波聚合射频接收机，其特征在于，包括：
天线，用于接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；
振荡器，用于生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1；
P个第一混频器，其中，第i个第一混频器用于将所述载波信号分别与所述Ni路第i本振信号下变频混频，获得Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M；
P个谐波重组模块，其中，第i个谐波重组模块用于对所述Ni路第i下变频信号进行Mi次谐波重组，获得Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
8.根据权利要求7所述的射频接收机，其特征在于，所述天线与所述P个第一混频器之间还设有第二开关模块；
所述第二开关模块，用于切换所述天线与所述P个第一混频器的连接状态。
9.一种载波聚合信号接收方法，其特征在于，包括：
接收载波聚合信号，所述载波聚合信号包括M组载波信号，M＞1；
生成N路本振信号，所述N路本振信号的频率相同、相位不同，N＞1；
将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，所述下变频信号包括所述M组载波信号对应的中频信号和/或基频信号；
将所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述M路谐波重组信号中存在第一谐波重组信号，则将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，其中，所述第一谐波重组信号对应的下变频信号为中频信号。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述第一谐波重组信号下变频至基频，获得基频信号，包括：
若所述第一谐波重组信号的频率与所述本振信号的频率相匹配，则将所述第一谐波重组信号与所述本振信号下变频混频，获得基频信号。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
若所述M路谐波重组信号中存在第二谐波重组信号，则将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，其中，所述第二谐波重组信号对应的一组载波信号中包括两个或两个以上载波信号。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离，包括：
对所述第二谐波重组信号进行模拟滤波，使所述第二谐波重组信号对应的两个或两个以上载波信号的下变频信号分离。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述生成N路本振信号，包括：生成P份本振信号，其中，所述P份本振信号中的第i份本振信号包括Ni路第i本振信号，所述Ni路第i本振信号的频率相同、相位不同，Ni＞1，P＞1；
将所述载波聚合信号分别与所述N路本振信号下变频混频，获得N路下变频信号，包括：将所述载波聚合信号分别与所述P份本振信号下变频混频，获得P份下变频信号，其中，第i份下变频信号中包括Ni路第i下变频信号，所述第i下变频信号包括Mi组载波信号对应的中频信号和/或基频信号，M1+M2+…+MP＝M；
对所述N路下变频信号进行M次谐波重组，获得M路谐波重组信号，包括：分别对所述P份下变频信号中的每一份下变频信号进行谐波重组，获得P份谐波重组信号，其中，第i份谐波重组信号中包括Mi路谐波重组信号，其中，每一路所述谐波重组信号中保留一组所述载波信号对应的下变频信号。
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