用于多流射頻拉遠(yuǎn)頭應(yīng)用的rfic架構(gòu)的制作方法【專(zhuān)利說(shuō)明】用于多流射頻拉遠(yuǎn)頭應(yīng)用的RFIC架構(gòu)[0001]相關(guān)串請(qǐng)[0002]本申請(qǐng)要求2014年8月15日提交的，發(fā)明人為HansWang、TaoLi和ShihHsiungMo的，題為“RFICArchitectureSuitableforLTE/ffCDMARemoteRad1Head(RRH)Applicat1n”的，美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/038，013，代理人案卷號(hào)AVC14-1007PSP的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0003]本公開(kāi)總體上涉及射頻集成電路(RFIC)芯片。更具體地，本公開(kāi)涉及適用于在為多個(gè)天線(xiàn)或多個(gè)服務(wù)提供信號(hào)的射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)中使用的RFIC架構(gòu)?！?br>背景技術(shù)：
】[0004]射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中扮演重要角色。RRH裝備被用于將基站的覆蓋范圍擴(kuò)展到像鄉(xiāng)村地區(qū)或隧道的區(qū)域。在實(shí)踐中，RRH裝備使用通用公共射頻接口(CPRI)協(xié)議經(jīng)由光纖光纜連接到基站。[0005]典型的RRH包括基站的射頻(RF)電路，諸如RF收發(fā)器和RF前端、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、用于與基站交互的光學(xué)收發(fā)器以及處理CPRI的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)。在部署時(shí)，RRH經(jīng)常被安裝在接近天線(xiàn)的戶(hù)外場(chǎng)所，諸如在蜂窩塔的頂端。在很多要求中，低單位成本、小形式因子和低功耗是RRH系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)要求。【
發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了用于無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)。RRH包括具有多個(gè)功能塊的第一集成電路(1C)芯片和至少包括上轉(zhuǎn)換器和下轉(zhuǎn)換器的第二1C芯片。多個(gè)功能塊至少包括處理單元、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。上轉(zhuǎn)換器被配置成將從第一1C芯片接收的中頻(IF)信號(hào)轉(zhuǎn)換到射頻(RF)域，并且下轉(zhuǎn)換器被配置成將從天線(xiàn)接收的RF信號(hào)轉(zhuǎn)換到將向第一1C芯片發(fā)送的IF信號(hào)。[0007]在對(duì)該實(shí)施例的變形中，RRH進(jìn)一步包括被封裝至系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)模塊中的多個(gè)RF前端部件。[0008]在對(duì)該實(shí)施例的變形中，處理單元被配置成促進(jìn)基站和RRH之間的通信接口，并且通信接口包括通用公共射頻接口(CPRI)和開(kāi)放式基站架構(gòu)發(fā)起組織(0BSAI)接口之一。[0009]在對(duì)該實(shí)施例的變形中，處理單元被配置成:從基站接收同相(I)基帶數(shù)據(jù)流和對(duì)應(yīng)的正交(Q)基帶數(shù)據(jù)流，以及將I基帶數(shù)據(jù)流和Q基帶數(shù)據(jù)流數(shù)字調(diào)制成實(shí)IF數(shù)據(jù)流，從而允許使用單個(gè)DAC信道使實(shí)IF數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換到模擬域。[0010]在進(jìn)一步的變形中，第二1C芯片進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)放大器，并且放大器具有基帶數(shù)據(jù)流的帶寬的至少兩倍的的增益帶寬。[0011]在進(jìn)一步的變形中，增益帶寬是至少40MHz。[0012]在對(duì)該實(shí)施例的變形中，ADC被配置成使用單個(gè)信道將下轉(zhuǎn)換的IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF信號(hào)，并且處理單元被配置成將數(shù)字IF信號(hào)解調(diào)成同相(I)數(shù)據(jù)流和正交數(shù)據(jù)流。[0013]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了用于使用射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)發(fā)射用于無(wú)線(xiàn)通信的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在運(yùn)行期間，該系統(tǒng)通過(guò)RRH從基站接收包括同相數(shù)據(jù)流和正交(Q)數(shù)據(jù)流的基帶數(shù)據(jù)；將1數(shù)據(jù)流和Q數(shù)據(jù)流數(shù)字調(diào)制成實(shí)中頻(IF)數(shù)據(jù)流；將實(shí)IF數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成模擬IF信號(hào)；將模擬IF信號(hào)頻率上轉(zhuǎn)換成模擬RF信號(hào)；以及發(fā)射經(jīng)上轉(zhuǎn)換的射頻信號(hào)。[0014]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了用于使用射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)接收用于無(wú)線(xiàn)通信的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在運(yùn)行期間，該系統(tǒng)通過(guò)RRH從天線(xiàn)接收射頻(RF)信號(hào)；將射頻信號(hào)頻率下轉(zhuǎn)換成中頻(IF)信號(hào)；將IF信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字IF數(shù)據(jù)流；將IF數(shù)據(jù)流數(shù)字解調(diào)成同相(I)基帶數(shù)據(jù)流和正交(Q)基帶數(shù)據(jù)流；以及向基站發(fā)送I和Q基帶數(shù)據(jù)流。[0015]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了實(shí)現(xiàn)在射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)中的射頻集成電路(RFIC)芯片。RFIC芯片被配置成經(jīng)由第二集成電路芯片與基站通信。RFIC芯片至少包括上轉(zhuǎn)換器和下轉(zhuǎn)換器。上轉(zhuǎn)換器被配置成將從第二1C芯片接收的中頻(IF)信號(hào)轉(zhuǎn)換到射頻(RF)域，并且下轉(zhuǎn)換器被配置成將從天線(xiàn)接收的RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成將向第二1C芯片發(fā)送的IF信號(hào)。[0016]在對(duì)該實(shí)施例的變形中，RFIC芯片進(jìn)一步包括多個(gè)信號(hào)路徑以允許多個(gè)IF信號(hào)上轉(zhuǎn)換到RF域并且同時(shí)多個(gè)RF信號(hào)下轉(zhuǎn)換到IF域?！靖綀D說(shuō)明】[0017]圖1展示了圖示實(shí)現(xiàn)射頻拉遠(yuǎn)頭的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)的圖。[0018]圖2展示了圖示常規(guī)單信道RRH的架構(gòu)的圖(現(xiàn)有技術(shù))。[0019]圖3展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多流RRH的示例性架構(gòu)的圖。[0020]圖4展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)在多流RRH中的SoC模塊的示例性架構(gòu)的圖。[0021]圖5展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的RFIC模塊的示例性架構(gòu)的圖。[0022]圖6展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的低IFRFIC的示例性架構(gòu)的圖。[0023]圖7展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在RX方向上的RRH的示例性架構(gòu)的圖。[0024]圖8A展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在RFIC的每個(gè)接收路徑的輸入處的RF信號(hào)的頻譜的圖。[0025]圖8B展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在RFIC的每個(gè)接收路徑的輸出處的IF信號(hào)的頻譜的圖。[0026]圖9展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在TX方向上的RRH的示例性架構(gòu)的圖。[0027]圖10A展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在DAC輸出處的信號(hào)的頻譜的圖。[0028]圖10B展示了圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在每個(gè)BPF的輸出處的信號(hào)的頻譜的圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0029]以下描述被提出以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明，并且在具體的應(yīng)用及其要求的背景下提供。對(duì)公開(kāi)的實(shí)施例的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，并且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本文定義的一般原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施例和應(yīng)用。因此，本發(fā)明不限于示出的實(shí)施例，而是應(yīng)當(dāng)被賦予與本文所公開(kāi)的原理和特征一致的最寬的范圍。[0030]概述[0031]本發(fā)明的實(shí)施例提供用于多流射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)的應(yīng)用的RFIC架構(gòu)。所提出的RFIC架構(gòu)包括將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成低中頻(IF)信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換器。更具體地，在發(fā)射(TX)方向上，該低IFRFIC架構(gòu)允許正交調(diào)制的基帶信號(hào)的I和Q信道在向用于DA轉(zhuǎn)換的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)發(fā)送之前組合成實(shí)IF信號(hào)，因此將所需的DAC信道減少一半。在接收(RX)方向上，RF信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換成低IF信號(hào)，并且然后向模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)發(fā)送用于A(yíng)DR換。減少的AD/DA信道的數(shù)量導(dǎo)致更小的器件尺寸和更低的功耗，除此之外，低IFRFIC架構(gòu)還放寬了對(duì)DC偏移和IQ失衡的校準(zhǔn)要求，因此降低RRH的維護(hù)費(fèi)用。[0032]多流射頻柃遠(yuǎn)頭[0033]在諸如長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)以及寬帶碼分多址(WCDMA)之類(lèi)的現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，RRH已經(jīng)成為關(guān)鍵部件。RRH的部署可以在改善覆蓋效果的同時(shí)降低載波對(duì)站點(diǎn)資源和投入的需求。而且，將RRH放置在靠近天線(xiàn)的位置處降低了饋線(xiàn)損耗。RRH也可以支持對(duì)特殊位置處的覆蓋的要求，諸如沿著尚速鐵路。[0034]圖1展示了圖示實(shí)現(xiàn)射頻拉遠(yuǎn)頭的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)的圖。在圖1中，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)100包括基站102和若干塔，諸如塔110、112和114。注意，基站102可以只包括基本的基帶處理模塊，諸如數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和控制電路。其他RF前端功能由RRH處理。每個(gè)塔可以具備耦合至位于塔上的一個(gè)或者多個(gè)天線(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)RRH。例如，信號(hào)塔110包括RRH104，信號(hào)塔112包括RRH106以及信號(hào)塔114包括RRH108。典型的RRH可以包括標(biāo)準(zhǔn)RF前端部件，諸如ADC/DAC、調(diào)制器/解調(diào)器、放大器、濾波器、開(kāi)關(guān)等。此外，RRH經(jīng)常包括用于與該基站通信的光學(xué)接口。高集成度、低功耗和小尺寸是RRH的核心設(shè)計(jì)要求。這些要求可以是挑戰(zhàn)，尤其是在實(shí)現(xiàn)多輸入多輸出(ΜΙΜ0)技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中。[0035]在LTE網(wǎng)絡(luò)中，有各種ΜΜ0實(shí)施方式，諸如:接收分集(單個(gè)數(shù)據(jù)流在一個(gè)當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4