CN111886889A - 多频带聚合接收器架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高容量通信的接收信号的频率未知的多频带聚合的系统和方法。所述系统包括两个上变频混频器级和一个下变频混频器级，其中SAW滤波器组或其它带通滤波器组用于根据可配置的多频带组合设置来选择感兴趣的频带进行聚合。所述方法为设计最优多频带聚合配置的设置提供了依据。

Description

多频带聚合接收器架构

相关申请案交叉申请

本申请要求于2018年2月5日递交的发明名称为“多频带聚合接收器架构(Multiband Aggregation Receiver Architecture)”的美国专利申请案第15/888,612号的优先权，其内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于高速通信的系统和方法，并且在特定实施例中，涉及一种用于接收和聚合多频带无线通信信号的系统和方法。

背景技术

由于射频(radio-frequency，RF)前端硬件组件的性能限制，传统无线电接收器架构的频带是特定的。多频带接收器一般采用每个接收器(receiver，Rx)分支有多个并行射频模数转换器(radio-frequency analog-to-digital converter，RF-ADC)分支实现。

图1示出了本领域已知的传统多频带无线电接收器超外差架构100。包括天线112的RF前端硬件单元110向多个RF-ADC分支102、104、106提供输入信号108。每个RF-ADC分支102、104、106包括RF前端滤波器114、低噪声放大器(low-noise amplifier，LNA)116、接收第一本地振荡器(local oscillator，LO)120的本地振荡器输入的第一混频器118、镜像抑制滤波器122、接收第二LO 126的输入的第二混频器124、信道选择滤波器128和模数转换器(analog-to-digital convertor，ADC)130。

然而，一旦接收器分支变得很多时，例如在大规模多输入多输出(mass-multiple-input multi-output，M-MIMO)配置中(例如，64+接收器分支)，这种传统架构的扩展性和性价比都会降低。根据这种覆盖较大RF范围的传统架构，例如子6GHz RF范围：在子6GHz范围内，可能难以设计单个、频率未知的多频带无线电设备，存在许多可能的多频带组合，而传统的架构可能无法通过使用同一硬件的软件配置灵活地支持所有这些多频带组合。

本发明公开了一种方阵无线电架构，该架构实现了多频带聚合，用于蜂窝塔天线等应用：于2014年7月17日递交的标题为“一种用于大容量无线通信的方阵无线电系统架构(Phalanx Radio System Architecture for High Capacity Wireless Communication)”的美国专利申请公开案US 2016/0021552A1，其全部内容以引用的方式并入在本文中。

所公开的方阵无线电架构200的示例如图2所示。每个接收器分支204包括带通滤波器块209，多频带输入信号中的每个频带具有一个带通滤波器。这些分支204的输出由组合器212进行组合，组合器212将组合信号214提供给由时钟单元218计时的高速ADC 216，以产生组合数字输出信号220。在本示例架构200中，对于每个分支204，带通滤波器209的频带是特定的，它们的频带并不是未知的。

然而，先前公开的方阵无线电架构限于预配置的多频带组合，并且可能不够灵活，无法支持大量多频带组合。图3示出了先前公开的方阵无线电架构200的操作的示例，显示了四个接收器分支302、304、306、308接收的信号，通过每个接收器分支302、304、306、308的频带选择和封装过程310处理之前还是312处理之后的信号。在输入频率范围310处的右侧，显示了预处理信号各自具有四个分支302、304、306和308中每个分支重叠的感兴趣的三个频带320、322、324。对应于四个分支302、304、306、308中的每个分支的每个LO 330、332、334、336的频率也显示在范围310中。

经过频带选择和封装过程处理之后，这些感兴趣频带320、322、324重新定位到非重叠频率的左侧范围312中心。当由组合器212组合成组合信号214时，来自四个分支302、304、306、308中的每个分支的这些频带320、322、324以不重叠频率在组合信号214中进行编码。

然而，这种聚合方法要求频带320、322、324具有特定带宽(bandwidth，BW)和它们之间的特定频率间隔，以便有效地将它们组合成组合信号214。因此，该方法和架构可以支持的多频带组合的数量可能有限。

发明内容

根据一实施例，公开了一种用于大容量通信的系统。所述系统包括至少一个接收器分支。每个接收器分支包括第二混频器级。所述混频器级包括多个部分。每个部分包括：二级混频器，用于接收二级输入信号并将信号下变频为二级频率值；滤波器组，用于通过多个带通滤波器中的已选滤波器对下变频后的信号进行路由。每个带通滤波器具有带宽和中心频率，所述滤波器组用于根据接收到的配置指令选择所述多个带通滤波器中的任一个。

根据另一实施例，公开了一种用于优化用于频率未知的M频带多频带接收器的带通滤波器组的设计的方法。所述方法包括以下步骤。首先，提供多个滤波器组，用于根据频带的带宽值设置频带的中心频率，以产生多个多频带组合。其次，对于总载波带宽小于预定阈值(CBWmax)的每个多频带组合，计算每个频带的参数，如下：设置每个频带的频率偏差值为零；设置第一频带的中心频率值等于预定频率范围的预定起始频率加上第一频带的带宽的一半，再加上所述第一频带的偏差值；设置第2频带至第M频带的每个频带的中心频率值等于当前频带的前一频带的中心频率加上所述当前频带的所述前一频带的带宽的一半，再加上预定的最小频率间隔值，再加上所述当前频带的带宽的一半，再加上当前频带偏差值；增大所述第一频带偏差值，设置(第一频带偏差+第一频带带宽+第二频带带宽)的值等于具有相同第二频带带宽的每个多频带组合的所述和；对于第三频带至第M频带中的每个频带，增加当前频带偏差值，设置(第一频带至当前频带偏差加上第一频带至当前频带带宽之和)的值等于具有相同当前频带带宽的每个多频带组合的所述和。

将从以下详细描述和附图中理解所要求保护的主题的其它示例性实施例。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：

图1是本领域已知的传统多频带无线电接收器架构的框图；

图2是本领域已知的示例性方阵无线电架构的框图；

图3为图2的示例已知方阵无线电架构的四个接收器分支处理信号之前和之后的四个信号频域图，以及合并这四个信号的图；

图4是本发明提供的频率未知的多频带聚合无线电架构的实施例的框图；

图5是本发明提供的频率未知的多频带聚合无线电架构的单个接收器分支的实施例的框图；

图6是图5的接收器分支的RF前端和第一混频器级的实施例的框图，示出了由RF前端和第一混频器部分的滤波器生成的信号图；

图7A、7B和7C是图5的接收器分支的三频带(M＝3)的第二混频器级的实施例的框图，示出了由第二混频器级的三个部分中的每个部分的混频器产生的信号的图，以及列出三个部分的每个部分中的滤波器所采用的SAW组的带宽(bandwidth，BW)和中心频率(F_c)的表格；

图8是图5的接收器分支的第三混频器级的实施例的框图，示出了由第三混频器部分中的滤波器产生的信号的图；

图9是图4的框图，示出了由组合器产生并传递到模数转换器(analog-digitalconverter，ADC)的信号的图；

图10是示例性实施例提供的SAW滤波器组的示例电路图，所述SAW滤波器组包括对应于20MHz、40MHz、60MHz、80MHz和100MHz带宽的5个SAW滤波器，用于接收器分支的第二混频器级；

图11是示例性实施例提供的用于计算SAW滤波器组选项的可能组合的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

下文将详细论述当前优选实施例的实现和使用。然而，应该理解的是，本发明可以在各种特定上下文中体现。所论述的具体实施例仅仅说明用以实现和使用本发明的具体方式，而不限制本发明的范围。

本文公开了用于频率未知的多频带聚合接收器架构(frequency-agnosticmultiband aggregation receiver architecture，FAMARA)的系统和方法，用于聚合由无线单元(radio unit，RU)或其它接收器硬件等多个前端硬件单元通过一个或多个通信链路接收的通信信号。该架构在理论上能够支持预定频率范围内的任何多频带组合。这些示例系统和方法可用于许多应用，包括无线基础设施/基站或用户设备。在一些实施例中，这些系统和方法使在中心云位置处使用的公共无线硬件与频率无关，并且利用接收器聚合支持任意多频带组合。在一些实施例中，这可以为运营商带来好处，包括：(1)通过消除处理多个频带和多频带组合所需的多个无线电硬件的差异，减少运营商的逻辑复杂性和成本；(2)通过在中心云位置部署和配置公共无线电硬件部分，使用通用的方法(将在下文详细描述)来确定所需要多频带组合的最优配置，使运营商易于使用和部署；(3)降低硬件成本，特别是大规模多输入多输出(massive-multi-input-multi-output，M-MIMO)，因为多频带接收器聚合使用单个模数转换器(analog-digital converter，ADC)，而模数转换器往往是无线电中最贵的组件。

下文表1示出了典型子6GHz射频频谱分配方案，单个编号频带(例如，频带33)由起始频率(例如，1900MHz)，结束频率(例如，1920MHz)和带宽(例如，20MHz)指示。在这种方案中，每个运营商通常只拥有特定频带的一部分频谱，而不是整个频带，因此，多个运营商可能拥有频带35的60MHz带宽部分，或频带40的100MHz带宽部分。因此，多频带组合的数量可能非常多，而且可能根据区域的变化而变化。

表1

因此，对于运营商来说，部署单个无线电硬件单元的成本效益较高，该硬件单元可以灵活地支持各种多频带组合，而无需多个独特的无线电硬件单元。

结合附图，图4示出了本实施例提供的整体多频带接收器系统400。接收器系统400由N个RF前端单元(图示为第一RF单元402、第二RF单元404和第N RF单元406)组成，天线407为N个接收器(receiver，Rx)分支(图示为第一接收器分支408、第二接收器分支410和第N接收器分支412)提供RF前端无线能力。分支信号组合器414在将所得到的组合信号416传递到单个模数转换器(analog-to-digital convertor，ADC)418之前，组合接收器分支408、410……412中的每个分支的输出409、411……413。该架构允许单个ADC 418用于大量N个接收器分支408、410……412，从而可能有效节省成本。

在一些实施例中，N的值可能受所用ADC硬件的输入带宽的限制。单个ADC的支持带宽越大，理论上可以聚合其输出以由ADC进行处理的接收器分支就越多。这可以通过减少系统使用的ADC硬件单元的数量来降低成本。

图5示出了本实施例提供多频带接收器分支500。图4所示的示例接收器系统400可以在一些实施例中使用此多频带接收器分支500实现所示接收器分支408、410……412中的一个或多个。

多频带接收器分支500的功能是隔离从RF前端单元502接收的多频带输入信号504中的每个频带，然后通过重新定位到频域中的每个频带中心来打包隔离频带，以便将所选频带聚合成接收器系统400的组合信号输出416。这些功能由接收器分支500的三个混频器级执行：第一混频器级510(也称为“上变频混频器级”)、第二混频器级520(也称为“频带隔离混频器级”)和第三混频器级530(也称为“频带组合级”)。

第一混合器级510对来自RF前端单元502的输入信号504中的已选频带的频率进行上变频。第二混频器级520和第三混频器级530执行下变频。在图4至图8的实施例中，第一混频器级510用于对多频带输入信号执行上变频，并消除噪声杂散。第二混合器级520用于对纯信号执行下变频，并将多个频带中的每个频带与多频带信号隔离，从而将频带打包成频带彼此相邻的频带组，使用多个可配置的带通滤波器组来容纳许多不同的多频带组合。第三级530用于对隔离频带组下变频到预定频率范围，该预定频率范围使得图4中的组合器414能够进一步将所有频带组打包在一起。

示例接收器分支500可用于选择和打包M个频带。在一些实施例中，M的值可能受到前端通信单元(例如，RF前端单元502)的带宽容量的限制，以及系统工作频率范围内支持的多频带组合数的限制。

下文详细描述的示例性实施例具有三频带配置(M＝3)，其中每个接收器分支500从接收到的信号504选择并打包三个频带，接收器系统400的组合器414的输出416包含M×N个频带的聚合，N个接收器分支408、410……412中每个接收器分支具有M个频带。

结合图5的实施例，第一混频器级510包括从一级LO 519接收输入的混频器512。在一些实施例中，一级LO 519可与用于N个接收器分支408、410……412中的每个接收器分支的LO相同。一级带通滤波器514对信号进行滤波，产生一级后混频器信号518。然后，通过分离器516将信号分离，以产生作为输入发送到第二混频器级520的M个部分中的每个部分的M个输出信号。

第一混频器级510的混频器512执行的上变频通过将接收到的信号的频带重新定位成以更高的频率范围为中心的方式使其成为标准。这允许对各种多频带组合的灵活频率规划。通过将接收到的信号重新定位成以一个不同的频率范围为中心，接收器能够将带内噪声杂散的风险降至最低。图6示出了从RF前端单元502接收的示例多频带输入信号504的频域图602，示出了以三个频率为中心的三个频带：以约1900MHz为中心的第一频带602；以约2350MHz为中心的第二频带604，以约2600MHz为中心的第三频带606。在本实施例中，一级混频器512将多频带信号504上变频到约13400MHz-14100MHz的范围。然后，上变频后的信号通过一级带通滤波器514，在本实施例中消除12000MHz-14500MHz范围之外的影响较大的无用杂散。由此产生的一级后混频器信号518显示上变频到这些更高频率并针对噪声杂散进行滤波的三个频带602、604、606。如图618所示，第一频带612现在中心位置约为14100MHz，第二频带614约为13650MHz，第三频带616约为13400MHz。

再次结合图5的实施例，第二混频器级520包括M个部分，对应M个感兴趣的频带。在本实施例中，M等于3，且示出3个部分522、523、524。每个部分522、523、524具有从二级LO562、564、566接收输入并执行下变频的混频器525。在该示例性实施例中，将输入信号中感兴趣的频带从约13400MHz-14100MHz范围下变频到最有利于SAW滤波器组等带通滤波器组操作的频率范围，以选择感兴趣的频带，例如1890MHz-2140MHz的频率范围。在一些实施例中，这些二级LO 562、564、566与给定接收器分支500的M个部分中的每个部分不同，但可以由N个分支中的每个分支中的每个对应部分共享。因此，第一接收器分支408的第一部分522和第二接收器分支410的第一部分522以及依次至接收器分支N 412都可使用同一个二级LO562。

每个部分522、523、524还具有对应的带通滤波器组，例如表面声波(surfaceacoustic wave，SAW)滤波器组542、544、546。每个滤波器组542、544、546包括多个带通滤波器，每个带通滤波器具有表征其操作的带宽(bandwidth，BW)和中心频率(F_c)。该M个SAW滤波器组542、544、546由第二混频器级520的M个部分522、523、524用于多频带选择。第二混频器级520的每个部分522、523、524使用自己的SAW滤波器组542、544、546，能够在多频带接收器中支持一个频带，从而可能在单个接收器分支500中支持大量M个频带。参考图7A至图7C，图5中的示例第二混频器级520与对应于第二混频器级520的M＝3个部分中的每个部分的输入信号和SAW滤波器组的图一起示出。在图7A中，第一部分522与第一预SAW组信号552的图720一起示出，显示由第二混频器级混频器525从图618的约13400MHz-14100MHz范围下变频到图720、722、724的约1800MHz-2200MHz范围之后，对应于图6的第一、第二和第三频带602、604、606的三个频带712、714、716。第一部分522接收由第一混频器级的分离器516产生的分离信号的第一分离部分。只有图720中的一个频带(第二频带714)由SAW滤波器组542中的已选SAW滤波器754传播。由第一部分522应用的SAW滤波器组542使用第一SAW组表732中列出的带宽值742和中心频率(F_c)值743来选择在第一预SAW组信号552中存在的该频带714，具体地，本示例中使用SAW滤波器754选择带宽100MHz的以1890MHz为中心的频带。类似地，在图7B至图7C中，其它(M-1＝2)部分523、524中的每个部分具有对应的SAW滤波器组543、544，使用对应SAW组表734、736中列出的带宽值744、746和F_c值745、747，以及使用其SAW滤波器组544、546来选择在第一预SAW组信号554、556中存在的频带716、712。本实施例中的每个部分522、523、524还具有可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)527以调节已选频带相对于其它频带的振幅，以使所需的增益更加平缓。

第二混频器级520执行的下变频使多频带信号中的每个频带712、714、716以由适用的SAW滤波器组542、544、546定义的特定频率为中心。从而完成频带选择功能，便于后续的聚合。在一些实施例中，使用具有多个不同带宽值742、744、746(例如，20MHz、40MHz、60MHz、80MHz、100MHz、200MHz)的SAW滤波器组542、544、546能够灵活支持不同带宽的频带。在频带的带宽介于两个可用滤波器带宽选项之间的情况下，可以使用可用滤波器带宽值稍高的滤波器。

对于每个SAW滤波器组542、544、546，图7A至图7C中示出了五个SAW滤波器740。然而，在其它实施例中，每个SAW滤波器组中可以具有少于5个或多于5个SAW滤波器740。(每个SAW滤波器组中SAW滤波器740的数目可以用P表示，示出的实施例中，P＝5。)

在一些实施例中，第二混频器级520的M个部分522、523……524使用的M个SAW滤波器组542、544……546的集合可以使用与N个接收器分支408、410……412中的每个接收器分支的第二混频器级520的M个SAW滤波器组542、544……546相同的配置的设置。在这种实施例中，为每个接收器分支408、410、412选择SAW滤波器组的选项可以相同。因此，从第一接收器分支408的第一部分522的SAW滤波器组542的SAW滤波器组选项中选择的SAW滤波器740与从第二接收器分支410的第一部分522的对应SAW滤波器组542的SAW滤波器组选项中选择的SAW滤波器740是相同的(例如，带宽和中心频率都相同)。这允许每个接收器分支408、410……412处理多频带配置与每个其它接收器分支相同的的接收到的多频带信号。

图10示出了由第二混频器级520的部分(例如，522)使用的SAW滤波器组1000的示例实现方式。SAW滤波器组1000具有五个SAW滤波器1002(P＝5)，对应于五种不同带宽，例如带宽20MHz、40MHz、60MHz、80MHz和100MHz，以及五种不同中心频率(f_c)，例如1930MHz、1920MHz、1910MHz、1900MHz和1890MHz。在其它实施例中，SAW滤波器的数量P可能不是五个。在一些实施例中，SAW滤波器的带宽和F_c中的至少一个可以与示例中给出的不同(即带宽为20MHz、40MHz、60MHz、80MHz、100MHz，以及F_c为1930MHz、1920MHz、1910MHz、1900MHz、1890MHz)。第一RF开关1010和第二RF开关1020确定SAW滤波器组1002内的哪个SAW滤波器用于在采用SAW滤波器组1000的第二混频器级520的部分522处对预滤波信号552进行滤波。每个SAW滤波器1002具有输入端1004、输出端1006以及具有SAW组表732中列出的预定带宽742和F_c 743特性的滤波器1008。因此，例如，每个SAW滤波器1002对应于SAW组表732中的SAW滤波器740中的一个。SAW滤波器组1000产生SAW滤波器组输出信号1040，该信号由VGA 527接收。

在接收器分支500的示例性实施例中，定义滤波器组中的各种SAW滤波器的Fc，以支持总聚合带宽为200MHz的20MHz、40MHz、60MHz、80MHz、100MHz、200MHz带宽的任何多频带组合。下文表2示出了此实施例中支持的26种SAW滤波器组选项的组合，其中M＝3，用于单频、双频和三频支持。然而，如上所述，在其它实施例中，架构可以缩放到带宽选项不同的三个以上频带(M＞3)。根据图7A至图7C的SAW组表732、734、736中列出的示例SAW滤波器组值，表2中的表项对应于SAW滤波器组滤波器选项的不同组合。表2中的26行中的每行对应于来自表732、734、736中的每张表的SAW组滤波器740的唯一组合：列“组1-BW1”对应于表732中的带宽选项742；列“组2-BW2”对应于表734中的带宽选项744；列“组3-BW3”对应于表736中的带宽选项746；列“组1-Fc1”对应于表732中的F_c选项743；列“组2-Fc2”对应于表734中的F_c选项745；列“组3-Fc3”对应于表736中的F_c选项747。其它列指示用于导出目标带宽和F_c值的输入参数或中间值，详见下文。

表2

表2的示例值示出了单频支持(第一行)、双频支持(第二行)和三频支持(其余24行)。

在示例性实施例中，一种用于计算SAW组滤波器选项的可能组合的方法1100(例如，对于M＝3的接收器分支500的上述表2中的内容以及上述带宽和F_c参数)可以针对M频带接收器分支概括为包括若干步骤，如图11中的示例流程图所示。一旦计算出可能的SAW组滤波器选项，可以制造或编码系统，具有BW和F_c值的这些选项的SAW滤波器。(为便于参考，在以下描述中，可简写表2中使用的示例列名：“组1-BW1”简写为“BW1”，“组1-Fc1”简写为“Fc1”，依次类推。)

在步骤1102处，示例方法1100开始于提供定义待设计系统的运行参数的输入参数1170。这些输入参数1170可以包括最大多频带载波带宽(CBWmax)、频带粒度参数(例如，20MHz、40MHz、60MHz、80MHz、100MHz、200MHz)、聚合频带之间的间隔(SAW间隔)以及该接收器分支的SAW组的起始频率(SAWStartFreq)。

在步骤1104中，列出了唯一的M频带组合(例如，按上文表2等表中行的递增顺序列出)，保持载波总带宽≤CBWmax。该总载波带宽在表2中显示为列“组1-BW1”、“组2-BW2”和“组3-BW3”(M＝3时)之和。

在步骤1106处，每个偏差值(例如，M＝3时，“偏差1”、“偏差2”和“偏差3”)设置为零：偏差1＝偏差2＝偏差3＝……＝偏差M＝0。

在步骤1108处，设置Fc1的值等于：SAWStartFreq+(BW1)/2+偏差1。

在步骤1110处，设置Fc2的值等于：(Fc1)+(BW1)/2+SAW间隔+(BW2)/2+偏差2。

在步骤1112处，设置Fc3的值等于：(Fc2)+(BW2)/2+SAW间隔+(BW3)/2+偏差3。

在步骤1114处，对于M＞3的实施例，设置FcM的值等于：Fc_M-1+BW_M-1/2+SAW间隔+BW_M/2+偏差M。

在步骤1116处，从第一行开始，调整每一行的偏差1以对齐组2中所有相同BW滤波器的Fc2(即，确保对于BW2值相同的每一行，BW1+BW2+偏差1之和相等)。这也将使得组1中所有相同BW滤波器的Fc1都对齐(因为BW1+偏差1之和现在在每行中也设置成一样的值)。列偏差2的值始终为0。

在步骤1118处，从第一行开始，调整每一行的偏差3以对齐组3中所有相同BW滤波器的Fc3(即，确保对于BW3值相同的每一行，BW1+BW2+偏差1+BW3+偏差3之和相等)。

在步骤1120，对于M＞3的实施例，针对每个偏差4至偏差M重复步骤1118以对齐Fc4至Fc_M的值。

该方法1100产生M个频带之间的分离间隔(例如，在表2中，第一频带和第二频带之间的“间隔1”以及第二频带和第三频带之间的“间隔2”)，每个间隔的带宽≥SAW间隔。

该实施例将第二频带定义为参考频带，即偏差为零的频带。然而，其它实施例可以使用不同频带作为参考频带，计算值作相应调整。

在一些实施例中，在步骤1122处，可以通过手动调整偏差(偏差1、偏差2等)来对齐滤波器的中心频率(Fc1、Fc2等)，从而进一步减小聚合带宽(表2中的列“BW”)。例如，在表2中，假设SAW间隔参数为50MHz，则可以通过将偏差3的值减小为零，将最后一行的总聚合带宽从220MHz减小为160MHz，从而使得间隔2值为50MHz，Fc3的值(列“组3-Fc3”)为2070MHz。在该行中，所有其它值保持不变，并且两个间隔值(“间隔1”和“间隔2”)仍将大于或等于SAW间隔参数值50MHz。然而，实现这个特性可能需要使用额外的SAW滤波器组选项，从而在可能更小的带宽间隔与硬件复杂性和成本之间呈现折衷。

在使用中，通过为第二混频器级520的每个部分522、523……524设置SAW滤波器组选项，可以在实地部署之后配置和重新配置由上述方法1100设计的系统400，以支持不同的多频带组合。根据已选多频带组合(例如，表2中一行)，控制二级混频器525的LO 562、564……566用于为每个部分将二级输入信号下变频为正确的F_c，以及设置SAW滤波器组542、544……546通过具有正确BW和F_c值的已选滤波器选项来路由该输入信号。该配置可以针对系统400的每个分支500独立设置。一旦设置，所述配置允许系统400根据已选多频带组合(或每个分支500的不同组合)接收和聚合多频带信号。可以在任何时候重新配置系统400接收和聚合不同的多频带组合(或每个分支500的不同多频带组合)。这种重配置性意味着单个此系统400可以实地部署并且通过所支持多频带信号组合中的任意多个变化而保持使用。

在第二混频器级的每个部分522、523……524应用其SAW滤波器组542、544……546之后，第三混频器级530执行另一下变频，这一次，将第二混频器级520的M个部分522、523……524选择的M个频带包装在一起。一些实施例可以在没有任何频带分离要求的情况下执行该过程。结合图5和图8，第三混频器级530具有第三混频器级组合器532，以组合M个部分522、523……524的输出。然后，第三混频器级530将第三混频器级带通滤波器534应用于组合信号，产生净化的合成第三混频器级信号538，如频带812、814、816组合和分离的图802中所绘制。然后，三级混频器536执行进一步的下变频，以促进与接收器系统400中的其它N-1个接收器分支408、410……412的输出的组合。这种下变频将频带812、814、816打包到该分支500特有的频率范围内，将每个分支的输出聚合为单个信号，如下文进一步详细描述。

在一些实施例中，对于每个接收器分支408、410……412的第三混频器级530，需要唯一的LO 539。每个分支408、410……412用于将第三混频器级530的输出打包到该分支特有的频率范围内。在一些实施例中，这意味着控制三级混频器536的LO 539对于每个分支408、410……412必须是唯一的。

图9示出了多个接收器分支408、410……412的输出如何在由单个ADC 418接收之前由组合器414组合，从而聚合每个分支的输出。接收器分支输出信号409、411……413已分别由其各自的三级混频器536下变频到唯一的非重叠聚合频率范围，如组合信号416的图902所绘制。在该示例中，示出了四个此类非重叠范围909、911、912、913，对应于具有N＝4个分支的接收器系统400。范围909对应于第一分支输出信号409；范围911对应于第二分支输出信号411；范围912对应于图4中未示出的另一分支输出信号(在第二分支410和第N分支412之间的省略号内)；范围913对应第N分支输出信号413(其中N＝4)。如上所述，其它实施例可以具有比此处所示的N＝4更小或更大的N。在这些实施例中，非重叠范围909、911、912……913配置有带宽和中心频率，以避免重叠，但允许分支输出信号409、411……413在这些范围内。

系统400的实施例可以通过接收配置指令来配置或重新配置，例如通过通信链路或通过用户输入。在一些实施例中，接收到的配置指令对应于由算法生成的配置选项集合中的一个。因此，在设计用于接收三频带信号的实施例中，算法接收作为输入的系统工作的每个频带的中心频率和带宽，然后生成给定系统400的SAW滤波器组和LO的最优配置。此算法的输出包括每个SAW组542、544、546的已选选项的设置以及每个LO 519、562、564、566、539的设置。在多分支系统400中，为每个分支408、410、412提供配置设置。

在一些实施例中，该算法搜索用于操作多频带组合的最优解决方案。例如，考虑到混频器、滤波器、ADC和SAW滤波器组等射频组件的性能，算法可以识别并配置最优频率规划以避免带内杂散。该算法可以通过以下方式做到这一点：首先根据操作的多频带组合识别要使用的SAW滤波器组选项，然后考虑到上述关键射频组件的性能限制，遍历第一混频器级和第二混频器级的允许频率范围，以避免带内杂散。

上述实施例通过第一混频器级510执行上变频。这可以使频率未知的支持变得非常灵活。然而，在一些实施例中，可以省略第一混频器级510(例如混频器512和LO 519)的上变频特征，从而一些频率规划可能不那么灵活。

上述实施例在具有第二混频器级520中的三个部分(M＝3)以支持三频带功能。然而，如先前所讨论，部分的数量(M)可以更大程度或更小程度取决于多频带接收器中同时支持的频带数。在一些实施例中，频率间隔紧密的频带可被视为单个频带，以减少部分M的数量。

如上所述的第三混频器级530能够将来自多个第二混频器级部分522、523……524的多频带信号聚合。然而，如果不需要聚合到ADC 418中，则在一些实施例中可以省略该第三混频器级530的一些组件。例如，一些实施例可以省略三级混频器536，这可能导致每个分支408、410……412的输出占用相同的频率范围，而不是每个分支具有其唯一的非重叠频率范围909、911、912……913。这种实施例将要求每个分支408、410……412使用自己的ADC418，因为每个分支的输出在由单个ADC 418处理之前不能聚合为单个非重叠信号。在某些情况下，例如所使用的ADC硬件不能容纳比单个分支的输出更大的信号带宽，这种实现方式是合理的。一些此类实施例甚至可以实现多频带接收器作为单个宽带分支，从消除对多个分支输出的聚合的需求。

如上所述，一些实施例可以将6GHz频率范围内的应用作为目标。然而，在一些实施例中，所描述的架构可用于更高频率(例如，厘米波或毫米波)。在这些更高频率下使用所述架构时，可能依赖于所使用的硬件组件的性能。

本发明中提到20MHz、40MHz、60MHz、80MHz、100MHz、200MHz频带支持，但也可以使用其它带宽选项。

在一些实施例中，该接收器架构通过使用同一硬件简单地更改本地振荡器的频率来支持指定频率范围(例如，子6MHz)内的任何频带和多频带组合。这可能比传统的接收器架构更具优势，因为传统接收器架构通常依赖硬件变化来支持不同的频带和多频带变化。

在一些实施例中，该接收器架构支持来自多个接收链的多频带聚合，而不限制频带带宽或频带之间的频率间隔。这可能比先前描述的现有技术的方阵架构更具优势，因为方阵架构通常仅最优地聚合具有特定带宽和频带之间的特定频率间隔的特定频带组合。此外，这可能比传统接收器架构更具优势，因为传统接收器架构不执行聚合。

上述实施例参考了用于通过无线通信链路接收信号的射频前端硬件。其它实施例可以使用其它前端硬件和其它类型的通信链路，例如光或电链路和硬件，或其组合。

上述实施例参考了SAW滤波器和SAW滤波器组。其它实施例可使用其它带通滤波器技术，例如薄膜体声波谐振器(film bulk acoustic resonator，FBAR)或体声波(bulkacoustic wave，BAW)带通滤波器和滤波器组。

尽管进行了详细的描述，但应理解，可在不脱离由所附权利要求书界定的本发明范围的情况下，对本文做出各种改变、替代和更改。此外，本发明的范围不希望限于本文中所描述的特定实施例，所属领域的一般技术人员将从本发明中容易了解到，过程、机器、制造工艺、物质成分、构件、方法或步骤(包括目前存在的或以后将开发的)可执行与本文所述对应实施例大致相同的功能或实现与本文所述对应实施例大致相同的效果。相应地，所附权利要求范围包括这些流程、机器、产品、合成物质、方式、方法及步骤。

Claims (15)

1.一种用于多频带通信的系统，其特征在于，所述系统包括：

至少一个接收器分支，每个接收器分支包括：

频带隔离级，包括多个部分，每个部分包括：

频带隔离级混频器，用于接收频带隔离级输入信号，并将所述频带隔离级输入信号下变频为频带隔离级频率值；

滤波器组，包括多个带通滤波器，用于：

根据接收到的配置指令选择所述多个带通滤波器中的一个；

通过所述已选带通滤波器对下变频后的信号进行路由。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个接收器分支还包括：

上变频级，包括：

上变频级混频器，用于将接收到的信号上变频为更高的频率；

分离器，用于将上变频后的信号路由到所述频带隔离级的多个部分。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述至少一个接收器分支包括多个接收器分支，每个接收器分支还包括频带组合级，所述频带组合级包括：

频带组合级组合器，用于组合所述接收器分支的所述频带隔离级的每个部分的输出信号以产生组合信号；

频带组合级混合器，用于通过频率组合级频率偏差值将所述组合信号下变频，从而产生频带组合级输出信号；

所述系统还包括分支信号组合器，用于将所述多个分支的多个频带组合级输出信号组合成聚合信号。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括模数转换器(analog-to-digital，ADC)，用于将所述聚合信号转换为数字信号。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的系统，其特征在于，每个上变频级还包括上变频级带通滤波器，用于在所述分离器将所述上变频后的信号分离之前，消除所述上变频后的信号中的噪声杂散。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述多个接收器分支中的每一个的所述上变频级混频器从上变频级本地振荡器(local oscillator，LO)接收本地振荡器输入。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述多个频带隔离级部分中的每一个还包括可变增益放大器(variable gain amplifier，VGA)，用于在所述频带组合级接收到所述频带隔离级部分的输出信号之前，独立调整所述频带隔离级部分的输出信号的功率。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述滤波器组包括表面声波滤波器组。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的系统，其特征在于，还包括多个本地振荡器，用于向所述上变频级混频器、所述频带隔离级混频器和所述频带组合级混频器提供本地振荡器输入，

其中，所述配置指令包括：

一个或多个本地振荡器频率设置；

每个滤波器组的滤波器组选项设置；

其中，根据接收到的配置指令选择所述多个带通滤波器中的一个包括根据所述滤波器组选项设置选择所述多个带通滤波器中的一个；

所述系统根据接收到的本地振荡器频率设置来设置所述多个本地振荡器中的一个或多个本地振荡器的频率。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述频带组合级还包括用于消除所述组合信号中的噪声杂散的带通滤波器。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的系统，其特征在于，

所述多个接收器分支至少包括第一接收器分支和第二接收器分支；

所述第一接收器分支的频带隔离级的第一部分从第一部分本地振荡器接收本地振荡器输入；

所述第二接收器分支的频带隔离级的第一部分从所述第一部分本地振荡器接收本地振荡器输入。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的系统，其特征在于，

所述频带隔离级包括至少三个部分；

所述频带隔离级的每个部分的所述多个带通滤波器包括具有以下带宽之一的带通滤波器：20MHz、40MHz、60MHz、80MHz和100MHz。

13.根据权利要求3至11中任一项所述的系统，其特征在于，

所述频带隔离级包括至少两个部分；

所述频带隔离级的每个部分的所述多个带通滤波器包括具有100MHz带宽的带通滤波器。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述频带隔离级的每个部分的所述多个带通滤波器包括具有200MHz带宽的至少一个带通滤波器。

15.一种用于多频带通信的方法，其特征在于，包括：

接收多个频带隔离级部分的配置指令；

接收所述多个频带隔离级部分的频带隔离级输入信号；

在每个频带隔离级部分：

将所述频带隔离级输入信号下变频为频带隔离级频率值；

根据所述接收到的配置指令选择所述多个带通滤波器中的一个；

通过所述已选的带通滤波器对下变频后的信号进行路由，以传播接收到的频带隔离级输入信号的频带。

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