节省载波切换时间的射频模块及载波切换方法与流程

1.本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种节省载波切换时间的射频模块及载波切换方法。


背景技术：

2.lte(long term evolution，长期演进)是由3gpp(the 3rd generation partnership project，第三代合作伙伴计划)组织制定的umts(universal mobile telecommunications system，通用移动通信系统)技术标准的长期演进。在该系统及后续的通信标准中，为解决用户设备(ue，user equipment)与基站(gnodeb)在长距离传输过程中信号衰减的问题，在用户设备侧引入了通常上行链路(normal uplink，nul)和补充上行链路(supplementary uplink，sul)。
3.现有技术中，由于用户设备本身的发射功率限制，上行方向的小区覆盖往往会小于下行方向上的小区覆盖。针对这种情况，用户设备可自频率较高的通常上行链路载波切换至频率较低的补充上行链路载波上，以获得更大的覆盖范围。相应地，在物理层上需要进行一系列的锁频等操作，以实现对载波的切换。
4.但是，在实际实施过程中，发明人发现，当用户设备不支持nul和sul进行并发时，通常需要先在射频模块中，将工作于nul载波上的发射通路进行关闭，随后对本地振荡信号进行切换，将其锁频至对应于sul载波的振荡频率，随后再开启发射通路，以使得发射通路能够根据更新后的本地振荡信号在sul载波上进行工作。由于本地振荡信号的锁频时间较长，通常大于80us，再加上基带模块和射频之间的控制字发送的开销，则用户设备需上报载波切换能力至少140us，造成了较大的切换延时。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种节省载波切换时间的射频模块。
6.具体技术方案如下：
7.一种节省载波切换时间的射频模块，包括：
8.第一锁相环模块，所述第一锁相环模块生成第一本振信号；
9.第二锁相环模块，所述第二锁相环模块生成第二本振信号；
10.发射通路，所述发射通路分别连接所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块；
11.所述射频模块依照外部输入的控制指令，选择向所述发射通路输入所述第一本振信号或所述第二本振信号，以使得所述发射通路产生的载波频率对应于通常上行链路或补充上行链路。
12.另一方面，所述第一锁相环模块依照第一晶体振荡器输出的第一晶振信号生成所述第一本振信号；
13.所述第二锁相环模块依照第二晶体振荡器输出的第二晶振信号生成所述第二本振信号。
14.另一方面，所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块分别连接至第三晶体振荡器，所述第三晶体振荡器生成第三晶振信号；
15.所述第一锁相环模块依照所述第三晶振信号生成所述第一本振信号，所述第二锁相环模块依照所述第三晶振信号生成所述第二本振信号。
16.另一方面，所述通常上行链路的所述载波频率在1626.5mhz-5000 mhz之间，所述补充上行链路的所述载波频率在880mhz-1660.5mhz之间。
17.另一方面，所述发射通路包括：第一发射通路和第二发射通路；
18.所述第一发射通路连接所述第一锁相环模块并接收所述第一本振信号；
19.当用户设备工作在所述通常上行链路时，所述射频模块采用所述第一发射通路产生上行信号；
20.所述第二发射通路连接所述第二锁相环模块并接收所述第二本振信号；
21.当所述用户设备工作在所述补充上行链路时，所述射频模块采用所述第二发射通路产生所述上行信号。
22.另一方面，所述发射通路包括：第三发射通路，所述第三发射通路分别连接所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块；
23.当用户设备工作在所述通常上行链路时，所述第三发射通路基于所述第一本振信号产生上行信号；
24.当所述用户设备工作在所述补充上行链路时，所述第三发射通路基于所述第二本振信号产生所述上行信号。
25.另一方面，所述发射通路的输入端连接外部的基带模块，所述发射通路的输出端连接外部的射频功率放大器；
26.所述射频模块还包括接收通路。
27.一种载波切换方法，适用于上述的射频模块，包括：
28.步骤s1：获取用户设备与基站之间的信号连接质量；
29.步骤s2：根据所述信号连接质量和预先配置的门限值判断通信质量是否较差；
30.若是，转向步骤s3；
31.若否，转向步骤s4；
32.步骤s3：基于第二本振信号控制发射通路的载波频率切换至补充上行链路；
33.步骤s4：基于第一本振信号控制发射通路的载波频率切换至通常上行链路。
34.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
35.针对现有技术中的载波切换方案耗时较长的问题，本方案通过在射频模块中引入第一锁相环模块和第二锁相环模块，分别产生频率不同的第一本振信号和第二本振信号。当需要从通常上行链路切换至补充上行链路时，仅需要关闭发射通路、改变输入的本振信号再进行初始化即可，使得切换时间缩短至35us，有效降低了nul载波和sul载波之间进行切换时的耗时。
附图说明
36.参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
37.图1为本发明实施例的整体示意图；
38.图2为本发明实施例中控制方法示意图；
39.图3为本发明第一实施例示意图；
40.图4为本发明第二实施例示意图；
41.图5为本发明第三实施例示意图；
42.图6为本发明第四实施例示意图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
46.本发明包括：
47.一种节省载波切换时间的射频模块，如图1所示，包括：
48.第一锁相环模块1，第一锁相环模块1生成第一本振信号；
49.第二锁相环模块2，第二锁相环模块2生成第二本振信号；
50.发射通路3，发射通路3分别连接第一锁相环模块和第二锁相环模块；
51.射频模块101依照外部输入的控制指令，选择向发射通路3输入第一本振信号或第二本振信号，以使得发射通路3产生的载波频率对应于通常上行链路或补充上行链路。
52.依照协议规定，通常上行链路的载波频率在1626.5mhz-5000 mhz之间，补充上行链路的载波频率在880mhz-1660.5mhz之间。
53.其中，射频模块101内还包括接收通路4，接收通路4分别连接至第一锁相环模块1和第二锁相环模块2；由于基站侧的发射功率较高，其下行方向的小区覆盖往往大于上行方向上的小区覆盖，因此通常情况下，接收通路4仅接收第一锁相环模块1输入的第一本振信号进行接收；但是，在部分情况下，也可切换至第二锁相环模块2输入的第二本振信号进行接收。
54.射频模块101的前级设置有基带模块100，用于接收物理层芯片(phy)输出的相关信号并与基带信号进行调制，或者对接收通路4传入的信号进行解调；射频模块101的后级设置有射频功率放大器102和天线103，射频功率放大器的输入端连接发射通路3的输出端，对发射通路3输出的信号进行增益放大后输出至天线103进行发射；天线103还连接接收通路4，用于向接收通路4中发送接收信号。
55.具体地，针对现有技术中的射频模块，在用户设备需要从通常上行链路的载波切换至补充上行链路的载波的过程中，需要控制本地振荡电路重新进行锁频导致切换时间较长的问题，本实施例中，在射频模块101中分别引入了第一锁相环模块1和第二锁相环模块2。其中，第一锁相环模块1用于产生第一本振信号，第二锁相环2用于产生第二本振信号，二者的频率不同，以分别对应于不同的载波所需的时钟频率。随后，用户设备在与基站的交互
过程中，上层依照预先配置好的协议来判断当前应当基于通常上行链路的载波或补充上行链路的载波进行交互，从而生成对应的控制指令，使得射频模块101依照相应的指令选择向发送通路3中输入相应频率的第一本振信号或第二本振信号。由于不需要控制锁相环(pll)回路重新进行锁频，仅需要关闭发送通路、重新给如对应的本振信号(lo)即可完成切换，因此能够大幅缩短其切换时间。
56.基于上述的电路结构，可实现如下的切换方法：
57.一种载波切换方法，适用于上述的射频模块，如图2所示，包括：
58.步骤s1：获取用户设备与基站之间的信号连接质量；
59.步骤s2：根据信号连接质量和预先配置的门限值判断通信质量是否较差；
60.若是，转向步骤s3；
61.若否，转向步骤s4；
62.步骤s3：基于第二本振信号控制发射通路的载波频率切换至补充上行链路；
63.步骤s4：基于第一本振信号控制发射通路的载波频率切换至通常上行链路。
64.在实施过程中，当需要发生切换时，依照上述的射频模块，发射通路3需要先进行关闭，随后初始化并选择第一本振信号或第二本振信号作为实际采用的本振频率，基于该本振频率来切换至目标载波上。
65.在实施过程中，考虑到不同产品中的成本限制、多载波并行的需求等，可采用不同数量的晶体振荡器(xo)配合上述的第一锁相环模块1和第二锁相环模块2来产生本振信号(lo)，也可配置不同数量的发射通路来进行载波切换。具体可采用如下实施例：
66.实施例一：
67.如图3所示，在该实施例中，第一锁相环模块1接收第一晶体振荡器51输出的第一晶振信号，第一锁相环模块1依照第一晶振信号生成第一本振信号；
68.第二锁相环模块2接收第二晶体振荡器52输出的第二晶振信号，第二锁相环模块2照第二晶振信号生成第二本振信号。
69.具体地，为实现较快的切换效果，本实施例中，在射频模块101中分别设置了两组晶体振荡器，包括第一晶体振荡器51和第二晶体振荡器52，二者产生的晶振频率不同，以使得第一锁相环模块1和第二锁相环模块2分别锁定至不同的频率来产生本振信号。在该类射频模块中，第一锁相环模块1和第二锁相环模块2自启动后分别产生频率不同的第一本振信号和第二本振信号，发射通路3通过切换开关、选择电路等方式依照当前的链路状态选择实际输入的本振信号。
70.实施例二：
71.如图4所示，在该实施例中，第一锁相环模块1和第二锁相环模块2分别连接至第三晶体振荡器53，第三晶体振荡器53生成第三晶振信号；
72.第一锁相环模块1依照第三晶振信号生成第一本振信号，第二锁相环模块2依照第三晶振信号生成第二本振信号。
73.具体地，在某些产品中，考虑到设置额外的晶体振荡器会导致ic成本上升和可能导致的额外功耗的问题，本实施例中，仅设置了一路第三晶体振荡器53，通过该第三晶体振荡器53分别连接至第一锁相环模块1和第二锁相环模块2来提供晶体振荡信号；在该实施例中，第一锁相环模块1中设置第一分频电路，第二锁相环模块2中设置第二分频电路，第一分
频电路和第二分频电路的目标频率不同，以匹配nul载波所需的第一本振频率和sul载波所需的第二本振频率。在该实施例中，由于仅设置了一路第三晶体振荡器53，其电路结构得以简化，功耗和成本得以降低。
74.实施例三：
75.如图5所示，在该实施例中，发射通路3包括：第一发射通路31和第二发射通路32；
76.第一发射通路31连接第一锁相环模块1并接收第一本振信号；
77.当用户设备工作在通常上行链路时，射频模块101采用第一发射通路31产生上行信号；
78.第二发射通路32连接第二锁相环模块2并接收第二本振信号；
79.当用户设备工作在补充上行链路时，射频模块101采用第二发射通路32产生上行信号。
80.具体地，针对部分产品需要实现nul载波和sul载波并行的需求，本实施例中，将发射通路3配置为第一发射通路31和第二发射通路32的集合。其中，第一发射通路31的输入端连接基带模块100，第一发射通路31的输出端连接射频功率放大器102，第一发射通路31接收第一锁相环模块1传入的第一本振信号，以工作在通常上行链路对应的载波频率上；第二发射通路32的输入端连接基带模块100，第二发射通路32的输出端连接射频功率放大器102，第二发射通路32接收第二锁相环模块2传入的第二本振信号，以工作在补充上行链路对应的载波频率上。通过上述设置可以使得用户设备的通常上行链路和补充上行链路同时在网；当通信质量发生变化，需要切换上行信号的实际发送链路时，仅需要由上层选择实际发送的发送通路即可。
81.实施例四：
82.如图6所示，在该实施例中，发射通路3包括：第三发射通路33，第三发射通路33分别连接第一锁相环模块1和第二锁相环模块2；
83.当用户设备工作在通常上行链路时，第三发射通路33基于第一本振信号产生上行信号；
84.当用户设备工作在补充上行链路时，第三发射通路33基于第二本振信号产生上行信号。
85.具体地，针对部分产品仅支持单天线收发的情况，本实施例中，在射频模块101中仅配置了一路第三发射通路33，该第三发射通路33分别连接第一锁相环模块1和第二锁相环模块2，并且能够通过选择电路来选择实际输入第三发射通路33中的本振信号为第一本振信号或第二本振信号。基于上述配置，当用户设备工作在通常上行链路时，第三发射通路33可选择第一本振信号进行输入；当用户设备工作在补充上行链路时，第三发射通路33可选择第二本振信号进行输入；在链路状态发生切换的过程中，仅需要关闭第三发射通路33、由选择电路改变输入的本振信号，再重新打开第三发射通路33即可，不需要对第一锁相环模块1或第二锁相环模块2重新进行锁频，提高了处理效率。
86.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种节省载波切换时间的射频模块，其特征在于，包括：第一锁相环模块，所述第一锁相环模块生成第一本振信号；第二锁相环模块，所述第二锁相环模块生成第二本振信号；发射通路，所述发射通路分别连接所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块；所述射频模块依照外部输入的控制指令，选择向所述发射通路输入所述第一本振信号或所述第二本振信号，以使得所述发射通路产生的载波频率对应于通常上行链路或补充上行链路。2.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述第一锁相环模块依照第一晶体振荡器输出的第一晶振信号生成所述第一本振信号；所述第二锁相环模块依照第二晶体振荡器输出的第二晶振信号生成所述第二本振信号。3.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块分别连接至第三晶体振荡器，所述第三晶体振荡器生成第三晶振信号；所述第一锁相环模块依照所述第三晶振信号生成所述第一本振信号，所述第二锁相环模块依照所述第三晶振信号生成所述第二本振信号。4.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述通常上行链路的所述载波频率在1626.5mhz-5000 mhz之间，所述补充上行链路的所述载波频率在880mhz-1660.5mhz之间。5.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述发射通路包括：第一发射通路和第二发射通路；所述第一发射通路连接所述第一锁相环模块并接收所述第一本振信号；当用户设备工作在所述通常上行链路时，所述射频模块采用所述第一发射通路产生上行信号；所述第二发射通路连接所述第二锁相环模块并接收所述第二本振信号；当所述用户设备工作在所述补充上行链路时，所述射频模块采用所述第二发射通路产生所述上行信号。6.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述发射通路包括：第三发射通路，所述第三发射通路分别连接所述第一锁相环模块和所述第二锁相环模块；当用户设备工作在所述通常上行链路时，所述第三发射通路基于所述第一本振信号产生上行信号；当所述用户设备工作在所述补充上行链路时，所述第三发射通路基于所述第二本振信号产生所述上行信号。7.根据权利要求1所述的射频模块，其特征在于，所述发射通路的输入端连接外部的基带模块，所述发射通路的输出端连接外部的射频功率放大器；所述射频模块还包括接收通路。8.一种载波切换方法，其特征在于，适用于权利要求1-7任意一项所述的射频模块，包括：步骤s1：获取用户设备与基站之间的信号连接质量；步骤s2：根据所述信号连接质量和预先配置的门限值判断通信质量是否较差；若是，转向步骤s3；
若否，转向步骤s4；步骤s3：基于第二本振信号控制发射通路的载波频率切换至补充上行链路；步骤s4：基于第一本振信号控制发射通路的载波频率切换至通常上行链路。

技术总结
本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种节省载波切换时间的射频模块及载波切换方法，包括：第一锁相环模块，生成第一本振信号；第二锁相环模块，生成第二本振信号；射频模块依照外部输入的控制指令，选择向发射通路输入第一本振信号或第二本振信号，以使得发射通路产生的载波频率对应于通常上行链路或补充上行链路。有益效果在于：通过在射频模块中引入第一锁相环模块和第二锁相环模块，分别产生频率不同的第一本振信号和第二本振信号。当需要从通常上行链路切换至补充上行链路时，仅需要关闭发射通路、改变输入的本振信号再进行初始化即可，使得切换时间缩短至35us，有效降低了NUL载波和SUL载波之间进行切换时的耗时。NUL载波和SUL载波之间进行切换时的耗时。NUL载波和SUL载波之间进行切换时的耗时。


技术研发人员：刘丰威
受保护的技术使用者：南京新基讯通信技术有限公司
技术研发日：2023.07.21
技术公布日：2023/10/8