一種非異頻上行載波聚合電路及裝置的製作方法
2023-08-04 03:40:01
本實用新型涉及移動通信領域的上行載波聚合(ULCA，Uplink Carrier Aggregation)技術，尤其涉及一種非異頻ULCA電路及裝置。
背景技術：
隨著移動寬帶的飛速發展，移動終端用戶如手機用戶已經習慣在社交媒體上進行高清視頻和圖片的分享，因此，大多數網絡中，上行傳輸速率逐漸成為提升用戶體驗的瓶頸。為滿足用戶上行傳輸速率和系統容量提升的要求，一種最直接的方法就是採用ULCA技術增加系統傳輸帶寬。ULCA技術是將多個長期演進(LTE，Long Term Evolution)成員載波(CC，Component Carrier)聚合在一起，實現最大的傳輸帶寬，從而有效提高上行傳輸速率。
在4G+技術演進中，載波聚合(CA，Carrier Aggregation)對高頻射頻指標提出了更高要求，很多推薦電路大都採用多天線ULCA方案，即：將低頻段、中頻段、高頻段的射頻信號通過不同天線分開傳輸，使得射頻通路環節沒有合路器的損耗，高頻的射頻性能可以滿足要求的指標。然而，在實際應用中，對於帶有金屬外殼的移動終端如手機，由於主天線受結構限制，一般很難將高頻和中低頻天線分開，因此，不可避免的出現了單天線ULCA技術，該單天線ULCA技術需要在CA頻段的射頻主通路上增加四工器或合路器等無源器件，以達到非異頻ULCA的目的。這樣，不僅增加了電路的複雜性，無形中還增加了在非CA工作時，射頻通路的損耗，導致射頻信號同樣要經過與CA工作時相同的衰減，造成信號的浪費，同時，使手機電流等射頻指標受到嚴重挑戰，直接影響用戶體驗。
綜上可見，倘若實現多頻段的ULCA，天線數量、頻段的選擇，以及多工器性能之間相互制約，而對於如何在單天線多頻段CA上很好地改善非CA工作狀態時的射頻性能，目前尚未發現很好的解決方案。因此，如何減少CA頻段在非CA模式工作時，射頻通路的損耗，是亟待解決的問題，且對移動通信技術的發展具有重要意義。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型實施例期望提供一種非異頻ULCA電路及裝置，能夠減少CA頻段在非CA模式工作時，射頻通路的損耗，實現多頻段ULCA在非CA工作狀態時射頻性能的優化，提升用戶體驗。
為達到上述目的，本實用新型實施例的技術方案是這樣實現的：
本實用新型實施例提供一種非異頻ULCA電路，所述電路包括：
接收各種頻段的射頻信號的合路器；
由移動產業處理器接口(MIPI，Mobile Industry Processor Interface)輸入的控制信息控制的射頻開關；
接收根據終端當前是否接入ULCA工作模式確定的控制信號並控制所述射頻開關的MIPI接口；
所述射頻開關的輸入端與所述合路器的輸入端連接，所述射頻開關的輸出端與所述合路器的輸出端連接。
上述方案中，所述射頻開關為具有旁路(Bypass)功能的開關。
上述方案中，所述射頻開關的輸入端為Bypass埠；
所述射頻開關的Bypass埠同步接入到CA頻段雙工器的公共端。
上述方案中，所述非異頻ULCA電路還包括：為所述合路器、所述射頻開關、以及所述MIPI接口供電的電源。
本實用新型實施例還提供一種非異頻ULCA裝置，所述非異頻ULCA裝置包括上述任意一種所述的非異頻ULCA電路、以及用於承載所述非異頻ULCA電路的電路結構體；
所述非異頻ULCA電路卡合於所述電路結構體中。
上述方案中，所述電路結構體還包括：射頻晶片、射頻功率放大器、雙工器、天線開關、以及天線；
所述非異頻ULCA電路設置在所述雙工器和天線開關之間，所述雙工器為替換四工器的雙工器。
上述方案中，所述卡合的實現方式至少包括之一：卡槽和卡扣卡合、凸起和凹槽卡合。
本實用新型實施例所提供的非異頻ULCA電路及裝置，在該電路中設置接收各種頻段的射頻信號的合路器；由MIPI接口輸入的控制信息控制的射頻開關；接收根據終端當前是否接入ULCA工作模式確定的控制信號並控制所述射頻開關的MIPI接口；所述射頻開關的輸入端與所述合路器的輸入端連接，所述射頻開關的輸出端與所述合路器的輸出端連接。如此，在天線開關和雙工器之間加入一個具有Bypass功能的非異頻ULCA電路，且將該電路中的合路器設計成支持高、中、低三個頻段，這樣，就能支持基本上所有國家的ULCA組合，具有一定的通用性。並且，在非CA模式工作時，將雙工器公共端自動切換至Bypass埠，就可以大大減少CA頻段在非CA模式工作時，射頻通路的損耗，實現多頻段ULCA在非CA工作狀態時射頻性能的優化，改善用戶體驗。
附圖說明
圖1為現有技術中非載波多模LTE電路的組成結構示意圖；
圖2為現有技術中雙天線ULCA電路的組成結構示意圖；
圖3為現有技術中單天線ULCA電路的組成結構示意圖；
圖4為本實用新型實施例非異頻ULCA裝置的組成結構示意圖；
圖5為本實用新型實施例非異頻ULCA電路的組成結構示意圖；
圖6為本實用新型實施例使用該非異頻ULCA電路實現非異頻ULCA的方法流程示意圖。
具體實施方式
LTE現在是家喻戶曉、應用廣泛的移動通信系統，LTE是由第三代合作夥伴計劃(3GPP，The 3rd Generation Partnership Project)組織制定的通用移動通信系統(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)技術標準的長期演進系統。圖1給出了非載波多模LTE電路的組成結構示意圖，從圖1可以看出，在非CA的終端的LTE電路中，時分雙工(TDD，Time Division Duplexing)和頻分雙工(FDD，Frequency Division Duplexing)發送和接收的射頻信號在LTE頻段上通常是多模共用一個天線，即：通過天線開關將射頻信號接入到天線中。
LTE的ULCA電路和非載波多模LTE電路有所不同，CA是LTE-A中的一項關鍵技術，可以將同一頻段內、及跨頻段內的多個LTE的CC整合在同一無線信道上進行傳輸，用以提升用戶的數據傳輸速率，並減少數據傳輸延遲。雖然目前的LTE移動終端能夠支持多個LTE射頻信道，但每次只能通過一個信道上傳數據；而LTE的CA技術可以實現同時在兩個或多個LTE射頻信道上上傳數據，這有助於充分利用晶片組的額定LTE數據速率。
在實際應用中，如果要實現兩個或者兩個以上的射頻信道同時工作，且這兩個信道屬於同一頻段，對於射頻電路來說，電路結構基本變化不大。但是，對於不同頻段的不同信道實現CA，目前推薦的射頻方案是使用多天線實現。這裡，以雙天線為例進行說明，圖2給出了雙天線ULCA電路的組成結構示意圖，如圖2所示，TDD Band Y和FDD Band X的發送、接收的射頻信號共用天線1，即：通過天線開關1將TDD Band Y和FDD Band X的發送、接收的射頻信號接入到天線1中，同理，TDD Band Z和FDD Band Q的發送、接收的射頻信號共用天線2，即：通過天線開關2將TDD Band Z和FDD Band Q的發送、接收的射頻信號接入到天線2中。根據上述圖2所示的雙天線ULCA電路方案，能夠靈活實現如圖2所示的BandX+Z、Z+Q、Y+Z、Y+Q的載波聚合要求。
通過比較圖1和圖2的電路結構，可以發現：雙天線的CA方案在射頻通路上與非CA電路相比，在電路結構上沒有增加新的元器件，且雙天線CA電路的射頻性能指標與非CA電路的射頻性能指標基本相當。然而，若使用雙天線結構，對於移動終端如手機的設計來說，設計要求過高，尤其是對於現如今大多帶有金屬外殼的手機，若要設置雙天線結構，則設計難度會增大。因此，很多手機設計方案並沒有選擇雙天線結構，而是選擇一種新的電路-單天線ULCA電路來替代。
圖3給出了單天線ULCA電路的組成結構示意圖，從圖3可以看出：該方案對於FDD頻段的信號傳輸，增加了四工器；對於TDD頻段的信號傳輸，增加了二合一合路器，從而實現了BandX+Y和BandZ+Q的雙上行載波聚合。但是，該方案有如下幾個明顯的缺點：
1、由於器件廠家諸如四工器或合路器的選擇性有限，直接制約了所需求的ULCA頻段的選擇；
2、四工器的插損較大，直接影響射頻指標的性能，從而影響用戶體驗；
3、由於在設計電路時，射頻器件已選定，對於已經選用四工器及合路器的頻段，在非CA工作狀態時，也必須要接受這些額外器件所帶來的損耗，影響射頻性能。
經過上述分析，本實用新型實施例正是基於以上缺點，提出一種新的ULCA方案，在不使用有較大插損的四工器，仍然使用低插損、電路簡便的雙工器的基礎上，在天線開關和雙工器之間加入一個具有Bypass功能的非異頻ULCA電路，可以減少CA頻段在非CA模式工作時，射頻通路的損耗，實現多頻段ULCA在非CA工作狀態時射頻性能的優化，提升用戶體驗。
為了能夠更加詳盡地了解本實用新型實施例的特點與技術內容，下面結合附圖對本實用新型實施例的實現進行詳細闡述，所附附圖僅供參考說明之用，並非用來限定本實用新型。
本實用新型實施例非異頻ULCA裝置的組成結構如圖4所示，所述非異頻ULCA裝置包括：非異頻ULCA電路41和電路結構體，所述非異頻ULCA電路41卡合於所述電路結構體中；這裡，可以通過設置卡槽和卡扣來完成卡合；也可以通過設置凸起和凹槽來完成卡合；還可以是其它任何能實現卡合的機構。其中，
所述非異頻ULCA電路41，用於實現非異頻ULCA；
所述電路結構體，用於承載所述非異頻ULCA電路41；其中，所述電路結構體還包括：射頻晶片421、射頻功率放大器422、雙工器423、天線開關424、以及天線425。
這裡，所述非異頻ULCA電路41設置在所述雙工器423和天線開關424之間，所述雙工器423為替換四工器的雙工器。
本實用新型實施例非異頻ULCA電路的組成結構如圖5所示，該非異頻ULCA電路包括：
合路器51，用於接收各種頻段的射頻信號；
射頻開關52，用於由MIPI接口53輸入的控制信息控制；
MIPI接口53，用於接收根據終端當前是否接入ULCA工作模式確定的控制信號並控制所述射頻開關52。
這裡，在該電路中，所述射頻開關52的輸入端與所述合路器51的輸入端連接；所述射頻開關52的輸出端與所述合路器51的輸出端連接。
其中，所述合路器51接收的射頻信號所處的頻段，按照頻率的大小可以分為高、中、低三種頻率範圍；由MIPI接口53輸入的控制信息可以控制射頻開關52的開啟和關閉。
這裡，所述射頻開關52為具有Bypass功能的開關。
在實際使用中，可將所述射頻開關52的輸入端作為Bypass埠，所述射頻開關52的Bypass埠同步接入到CA頻段雙工器的公共端，這樣，可以保證在非CA工作模式時，雙工器公共端能夠自動切換到Bypass埠，使終端進入傳統的LTE工作模式，從而優化CA頻段非CA工作狀態時的射頻性能。
這裡，由基站根據終端接收的基站信息，判斷所述終端當前是否可以接入ULCA工作模式，若基站判斷出所述終端當前可以接入所述ULCA工作模式，則根據MIPI接口輸入的與接入所述ULCA工作模式相對應的控制信號，控制所述射頻開關52開啟，並將輸入的不同頻段的射頻信號通過所述合路器51進行傳輸；若基站判斷出所述終端當前未能接入所述ULCA工作模式，則根據MIPI接口輸入的與未能接入所述ULCA工作模式相對應的控制信號，控制所述射頻開關52關閉，並將輸入的不同頻段的射頻信號通過所述射頻開關52的Bypass埠進行傳輸。
其中，MIPI是MIPI聯盟發起的、為移動應用處理器制定的開放標準和規範；所述MIPI接口53可以由控制晶片，如現場可編程門陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、數位訊號處理器(DSP，Digital Signal Processor)等實現。
該非異頻ULCA電路還包括：電源54，用於為所述合路器51、所述射頻開關52、以及所述MIPI接口53供電。
其中，所述電源54包括鋰離子電池、以及開關電源或穩壓器。
本實用新型實施例的這種非異頻ULCA裝置的設計優點是：1、使用單天線結構，使得移動終端的天線設計更加容易實現；2、避免了四工器的選擇，使用傳統的雙工器，減小了設計中帶來的插損；3、由於非異頻ULCA電路中的合路器支持高、中、低三個頻段，使得任何三個分布在高中低頻頻段的射頻信號都可以接入，從而使得ULCA的設計更加簡便；4、加入了具有Bypass功能的射頻開關，使得CA頻段在非CA工作狀態時，可以回歸到傳統的LTE通路，從而減少射頻通路的插損，改善工作電流，提升用戶體驗。
本實用新型實施例使用該非異頻ULCA電路實現非異頻ULCA的方法的實現流程如圖6所示，該流程包括以下步驟：
步驟601：初始化非異頻ULCA電路；
步驟602：根據終端接收的基站信息，判斷所述終端當前是否可以接入ULCA工作模式，若是，則執行步驟603，否則執行步驟604；
需要說明的是，本步驟的實現可以由基站完成。
步驟603：打開射頻開關，將不同頻段的射頻信號通過合路器進行CA的傳輸，結束本次處理流程；
這裡，所述射頻開關為具有Bypass功能的開關。
步驟604：關閉射頻開關，將不同頻段的射頻信號通過所述射頻開關的Bypass埠進行傳輸。
這裡，所述射頻開關的輸入端為Bypass埠，此時，將所述射頻開關的Bypass埠接入到CA頻段雙工器的公共端。
這裡，需要說明的是，當判斷出所述終端當前未能接入ULCA工作模式，則表明所述終端已經脫離ULCA基站，進入單一(standalone)模式，此時，所述終端收到相應的控制信號後，關閉射頻開關，則所述終端進入傳統的LTE工作模式。
本實用新型實施例在該非異頻ULCA電路中設置接收各種頻段的射頻信號的合路器；由MIPI接口輸入的控制信息控制的射頻開關；接收根據終端當前是否接入ULCA工作模式確定的控制信號並控制所述射頻開關的MIPI接口；所述射頻開關的輸入端與所述合路器的輸入端連接，所述射頻開關的輸出端與所述合路器的輸出端連接。如此，在天線開關和雙工器之間加入一個具有Bypass功能的非異頻ULCA電路，且將該電路中的合路器設計成支持高、中、低三個頻段，這樣，就能支持基本上所有國家的ULCA組合，具有一定的通用性。並且，在非CA模式工作時，將雙工器公共端自動切換至Bypass埠，就可以大大減少CA頻段在非CA模式工作時，射頻通路的損耗，實現多頻段ULCA在非CA工作狀態時射頻性能的優化，改善用戶體驗。
以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。