WO2018036102A1 - 一种非异频上行载波聚合电路及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非异频上行载波聚合(ULCA)电路，包括：接收各种频段的射频信号的合路器；由移动产业处理器接口(MIPI)输入的控制信息控制的射频开关；接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关的MIPI接口；所述射频开关的输入端与所述合路器的输入端连接，所述射频开关的输出端与所述合路器的输出端连接。本发明还同时公开了一种非异频ULCA装置。
Description
本发明涉及移动通信领域的上行载波聚合(ULCA，Uplink Carrier Aggregation)技术，尤其涉及一种非异频ULCA电路及装置。
随着移动宽带的飞速发展，移动终端用户如手机用户已经习惯在社交媒体上进行高清视频和图片的分享，因此，大多数网络中，上行传输速率逐渐成为提升用户体验的瓶颈。为满足用户上行传输速率和系统容量提升的要求，一种最直接的方法就是采用ULCA技术增加系统传输带宽。ULCA技术是将多个长期演进(LTE，Long Term Evolution)成员载波(CC，Component Carrier)聚合在一起，实现最大的传输带宽，从而有效提高上行传输速率。
在4G+技术演进中，载波聚合(CA，Carrier Aggregation)对高频射频指标提出了更高要求，很多推荐电路大都采用多天线ULCA方案，即：将低频段、中频段、高频段的射频信号通过不同天线分开传输，使得射频通路环节没有合路器的损耗，高频的射频性能可以满足要求的指标。然而，在实际应用中，对于带有金属外壳的移动终端如手机，由于主天线受结构限制，一般很难将高频和中低频天线分开，因此，不可避免的出现了单天线ULCA技术，该单天线ULCA技术需要在CA频段的射频主通路上增加四工器或合路器等无源器件，以达到非异频ULCA的目的。这样，不仅增加了电路的复杂性，无形中还增加了在非CA工作时，射频通路的损耗，导致射频信号同样要经过与CA工作时相同的衰减，造成信号的浪费，同时，使手机电流等射频指标受到严重挑战，直接影响用户体验。
综上可见，倘若实现多频段的ULCA，天线数量、频段的选择，以及多工器性能之间相互制约，而对于如何在单天线多频段CA上很好地改善非CA工作状态时的射频性能，目前尚未发现很好的解决方案。因此，如何减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，是亟待解决的问题，且对移动通信技术的发展具有重要意义。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种非异频ULCA电路及装置，能够减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，实现多频段ULCA在非CA工作状态时射频性能的优化，提升用户体验。
为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种非异频ULCA电路，所述电路包括：
接收各种频段的射频信号的合路器；
由移动产业处理器接口(MIPI，Mobile Industry Processor Interface)输入的控制信息控制的射频开关；
接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关的MIPI接口；
所述射频开关的输入端与所述合路器的输入端连接，所述射频开关的输出端与所述合路器的输出端连接。
上述方案中，所述射频开关为具有旁路(Bypass)功能的开关。
上述方案中，所述射频开关的输入端为Bypass端口；
所述射频开关的Bypass端口同步接入到CA频段双工器的公共端。
上述方案中，所述非异频ULCA电路还包括：为所述合路器、所述射频开关、以及所述MIPI接口供电的电源。
本发明实施例还提供一种非异频ULCA装置，所述非异频ULCA装置包括上述任意一种所述的非异频ULCA电路、以及用于承载所述非异频ULCA电路的电路结构体；
所述非异频ULCA电路卡合于所述电路结构体中。
上述方案中，所述电路结构体还包括：射频芯片、射频功率放大器、双工器、天线开关、以及天线；
所述非异频ULCA电路设置在所述双工器和天线开关之间，所述双工器为替换四工器的双工器。
上述方案中，所述卡合的实现方式至少包括之一：卡槽和卡扣卡合、凸起和凹槽卡合。
本发明实施例所提供的非异频ULCA电路及装置，在该电路中设置接收各种频段的射频信号的合路器；由MIPI接口输入的控制信息控制的射频开关；接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关的MIPI接口；所述射频开关的输入端与所述合路器的输入端连接，所述射频开关的输出端与所述合路器的输出端连接。如此，在天线开关和双工器之间加入一个具有Bypass功能的非异频ULCA电路，且将该电路中的合路器设计成支持高、中、低三个频段，这样，就能支持基本上所有国家的ULCA组合，具有一定的通用性。并且，在非CA模式工作时，将双工器公共端自动切换至Bypass端口，就可以大大减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，实现多频段ULCA在非CA工作状态时射频性能的优化，改善用户体验。
图1为现有技术中非载波多模LTE电路的组成结构示意图；
图2为现有技术中双天线ULCA电路的组成结构示意图；
图3为现有技术中单天线ULCA电路的组成结构示意图；
图4为本发明实施例非异频ULCA装置的组成结构示意图；
图5为本发明实施例非异频ULCA电路的组成结构示意图；
图6为本发明实施例使用该非异频ULCA电路实现非异频ULCA的方法流程示意图。
LTE现在是家喻户晓、应用广泛的移动通信系统，LTE是由第三代合作伙伴计划(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)组织制定的通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)技术标准的长期演进系统。图1给出了非载波多模LTE电路的组成结构示意图，从图1可以看出，在非CA的终端的LTE电路中，时分双工(TDD，Time Division Duplexing)和频分双工(FDD，Frequency Division Duplexing)发送和接收的射频信号在LTE频段上通常是多模共用一个天线，即：通过天线开关将射频信号接入到天线中。
LTE的ULCA电路和非载波多模LTE电路有所不同，CA是LTE-A中的一项关键技术，可以将同一频段内、及跨频段内的多个LTE的CC整合在同一无线信道上进行传输，用以提升用户的数据传输速率，并减少数据传输延迟。虽然目前的LTE移动终端能够支持多个LTE射频信道，但每次只能通过一个信道上传数据；而LTE的CA技术可以实现同时在两个或多个LTE射频信道上上传数据，这有助于充分利用芯片组的额定LTE数据速率。
在实际应用中，如果要实现两个或者两个以上的射频信道同时工作，且这两个信道属于同一频段，对于射频电路来说，电路结构基本变化不大。但是，对于不同频段的不同信道实现CA，目前推荐的射频方案是使用多天线实现。这里，以双天线为例进行说明，图2给出了双天线ULCA电路的组成结构示意图，如图2所示，TDD Band Y和FDD Band X的发送、接收的射频信号共用天线1，即：通过天线开关1将TDD Band Y和FDD Band X的发送、接收的射频信号接入到天线1中，同理，TDD Band Z和FDD Band Q的发送、接收的射频信号共用天线2，即：通过天线开关2将TDD Band Z和FDD Band Q的发送、接收的射频信号接入到天线2中。根据上述图2所示的双天线ULCA电路方案，能够灵活实现如图2所示的BandX+Z、Z+Q、Y+Z、Y+Q的载波聚合要求。
通过比较图1和图2的电路结构，可以发现：双天线的CA方案在射频通路上与非CA电路相比，在电路结构上没有增加新的元器件，且双天线CA电路的射频性能指标与非CA电路的射频性能指标基本相当。然而，若使用双天线结构，对于移动终端如手机的设计来说，设计要求过高，尤其是对于现如今大多带有金属外壳的手机，
若要设置双天线结构，则设计难度会增大。因此，很多手机设计方案并没有选择双天线结构，而是选择一种新的电路-单天线ULCA电路来替代。
图3给出了单天线ULCA电路的组成结构示意图，从图3可以看出：该方案对于FDD频段的信号传输，增加了四工器；对于TDD频段的信号传输，增加了二合一合路器，从而实现了BandX+Y和BandZ+Q的双上行载波聚合。但是，该方案有如下几个明显的缺点：
1、由于器件厂家诸如四工器或合路器的选择性有限，直接制约了所需求的ULCA频段的选择；
2、四工器的插损较大，直接影响射频指标的性能，从而影响用户体验；
3、由于在设计电路时，射频器件已选定，对于已经选用四工器及合路器的频段，在非CA工作状态时，也必须要接受这些额外器件所带来的损耗，影响射频性能。
经过上述分析，本发明实施例正是基于以上缺点，提出一种新的ULCA方案，在不使用有较大插损的四工器，仍然使用低插损、电路简便的双工器的基础上，在天线开关和双工器之间加入一个具有Bypass功能的非异频ULCA电路，可以减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，实现多频段ULCA在非CA工作状态时射频性能的优化，提升用户体验。
为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
本发明实施例非异频ULCA装置的组成结构如图4所示，所述非异频ULCA装置包括：非异频ULCA电路41和电路结构体，所述非异频ULCA电路41卡合于所述电路结构体中；这里，可以通过设置卡槽和卡扣来完成卡合；也可以通过设置凸起和凹槽来完成卡合；还可以是其它任何能实现卡合的机构。其中，
所述非异频ULCA电路41，用于实现非异频ULCA；
所述电路结构体，用于承载所述非异频ULCA电路41；其中，所述电路结构体还包括：射频芯片421、射频功率放大器422、双工器423、天线开关424、以及天线425。
这里，所述非异频ULCA电路41设置在所述双工器423和天线开关424之间，所述双工器423为替换四工器的双工器。
本发明实施例非异频ULCA电路的组成结构如图5所示，该非异频ULCA电路包括：
合路器51，用于接收各种频段的射频信号；
射频开关52，用于由MIPI接口53输入的控制信息控制；
MIPI接口53，用于接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关52。
这里，在该电路中，所述射频开关52的输入端与所述合路器51的输入端连接；
所述射频开关52的输出端与所述合路器51的输出端连接。
其中，所述合路器51接收的射频信号所处的频段，按照频率的大小可以分为高、中、低三种频率范围；由MIPI接口53输入的控制信息可以控制射频开关52的开启和关闭。
这里，所述射频开关52为具有Bypass功能的开关。
在实际使用中，可将所述射频开关52的输入端作为Bypass端口，所述射频开关52的Bypass端口同步接入到CA频段双工器的公共端，这样，可以保证在非CA工作模式时，双工器公共端能够自动切换到Bypass端口，使终端进入传统的LTE工作模式，从而优化CA频段非CA工作状态时的射频性能。
这里，由基站根据终端接收的基站信息，判断所述终端当前是否可以接入ULCA工作模式，若基站判断出所述终端当前可以接入所述ULCA工作模式，则根据MIPI接口输入的与接入所述ULCA工作模式相对应的控制信号，控制所述射频开关52开启，并将输入的不同频段的射频信号通过所述合路器51进行传输；若基站判断出所述终端当前未能接入所述ULCA工作模式，则根据MIPI接口输入的与未能接入所述ULCA工作模式相对应的控制信号，控制所述射频开关52关闭，并将输入的不同频段的射频信号通过所述射频开关52的Bypass端口进行传输。
其中，MIPI是MIPI联盟发起的、为移动应用处理器制定的开放标准和规范；所述MIPI接口53可以由控制芯片，如现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)等实现。
该非异频ULCA电路还包括：电源54，用于为所述合路器51、所述射频开关52、以及所述MIPI接口53供电。
其中，所述电源54包括锂离子电池、以及开关电源或稳压器。
本发明实施例的这种非异频ULCA装置的设计优点是：1、使用单天线结构，使得移动终端的天线设计更加容易实现；2、避免了四工器的选择，使用传统的双工器，减小了设计中带来的插损；3、由于非异频ULCA电路中的合路器支持高、中、低三个频段，使得任何三个分布在高中低频频段的射频信号都可以接入，从而使得ULCA的设计更加简便；4、加入了具有Bypass功能的射频开关，使得CA频段在非CA工作状态时，可以回归到传统的LTE通路，从而减少射频通路的插损，改善工作电流，提升用户体验。
本发明实施例使用该非异频ULCA电路实现非异频ULCA的方法的实现流程如图6所示，该流程包括以下步骤：
步骤601：初始化非异频ULCA电路；
步骤602：根据终端接收的基站信息，判断所述终端当前是否可以接入ULCA工作模式，若是，则执行步骤603，否则执行步骤604；
需要说明的是，本步骤的实现可以由基站完成。
步骤603：打开射频开关，将不同频段的射频信号通过合路器进行CA的传输，结束本次处理流程；
这里，所述射频开关为具有Bypass功能的开关。
步骤604：关闭射频开关，将不同频段的射频信号通过所述射频开关的Bypass端口进行传输。
这里，所述射频开关的输入端为Bypass端口，此时，将所述射频开关的Bypass端口接入到CA频段双工器的公共端。
这里，需要说明的是，当判断出所述终端当前未能接入ULCA工作模式，则表明所述终端已经脱离ULCA基站，进入单一(standalone)模式，此时，所述终端收到相应的控制信号后，关闭射频开关，则所述终端进入传统的LTE工作模式。
本发明实施例在该非异频ULCA电路中设置接收各种频段的射频信号的合路器；由MIPI接口输入的控制信息控制的射频开关；接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关的MIPI接口；所述射频开关的输入端与所述合路器的输入端连接，所述射频开关的输出端与所述合路器的输出端连接。如此，在天线开关和双工器之间加入一个具有Bypass功能的非异频ULCA电路，且将该电路中的合路器设计成支持高、中、低三个频段，这样，就能支持基本上所有国家的ULCA组合，具有一定的通用性。并且，在非CA模式工作时，将双工器公共端自动切换至Bypass端口，就可以大大减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，实现多频段ULCA在非CA工作状态时射频性能的优化，改善用户体验。
本发明涉及移动通信领域的上行载波聚合技术，在天线开关和双工器之间加入一个具有Bypass功能的非异频ULCA电路，能支持基本上所有国家的ULCA组合，具有一定的通用性。并且，可以大大减少CA频段在非CA模式工作时，射频通路的损耗，实现多频段ULCA在非CA工作状态时射频性能的优化，改善用户体验。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
- 一种非异频上行载波聚合ULCA电路，包括：接收各种频段的射频信号的合路器；由移动产业处理器接口MIPI输入的控制信息控制的射频开关；接收根据终端当前是否接入ULCA工作模式确定的控制信号并控制所述射频开关的MIPI接口；所述射频开关的输入端与所述合路器的输入端连接，所述射频开关的输出端与所述合路器的输出端连接。
- 根据权利要求1所述的非异频ULCA电路，其中，所述射频开关为具有旁路Bypass功能的开关。
- 根据权利要求2所述的非异频ULCA电路，其中，所述射频开关的输入端为Bypass端口；所述射频开关的Bypass端口同步接入到载波聚合CA频段双工器的公共端。
- 根据权利要求1至3任一项所述的非异频ULCA电路，其中，所述非异频ULCA电路还包括：为所述合路器、所述射频开关、以及所述MIPI接口供电的电源。
- 一种非异频ULCA装置，包括权利要求1至4任一项所述的非异频ULCA电路、以及用于承载所述非异频ULCA电路的电路结构体；所述非异频ULCA电路卡合于所述电路结构体中。
- 根据权利要求5所述的非异频ULCA装置，其中，所述电路结构体还包括：射频芯片、射频功率放大器、双工器、天线开关、以及天线；所述非异频ULCA电路设置在所述双工器和天线开关之间，所述双工器为替换四工器的双工器。
- 根据权利要求5或6所述的非异频ULCA装置，其中，所述卡合的实现方式至少包括之一：卡槽和卡扣卡合、凸起和凹槽卡合。
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