用于时分双工载波聚合的电路和方法
【专利说明】用于时分双工载波聚合的电路和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2014年11月21日提交的美国临时专利申请号62/082,924的权益，所述临时专利申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
[0003]公开领域
[0004]本公开涉及用于改进时分双工(TDD)载波聚合的性能的电路和方法。
[0005]背景
[0006]现代的移动电信标准持续要求不断增大的数据交换速率(数据速率)。增加无线通信设备的数据速率的一种方式是通过使用载波聚合。载波聚合允许单一无线通信设备来跨无线频谱中的一个或多个操作频带聚合带宽。由于载波聚合而实现的增加带宽允许无线通信设备获得比先前可利用的数据速率高的数据速率。
[0007]图1示出描述无线频谱中的多个无线通信操作频带的表。操作频带中的一个或多个可例如用于码分多路存取(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)、长期演进(LTE)或配备LTE升级的无线通信设备。第一栏指示用于操作频带中的每一个的操作频带编号。第二栏和第三栏指示分别用于操作频带中的每一个的上行链路频带和下行链路频带。最后，第四栏指示操作频带中的每一个的双工模式。在非载波聚合配置中，无线通信设备将通常使用单一操作频带内的上行链路频带或下行链路频带的单一部分来通信。然而，在载波聚合应用中，无线通信设备可跨单一操作频带或多个操作频带聚合带宽，以便增加设备的数据速率。
[0008]图2A示出表示用于无线通信设备的常规、非载波聚合配置的图解。在这个常规配置中，无线通信设备使用单一操作频带12内的无线频谱10的单一部分来通信。在常规方法下，无线通信设备的数据速率受有限的可利用带宽的约束。
[0009]图2B-2D示出表示用于无线通信设备的各种载波聚合配置的图解。图2B示出邻接频带内载波聚合的实例，其中无线频谱14A和14B的聚合部分直接相邻于彼此定位，并且处于同一操作频带16中。图2C示出非邻接频带内载波聚合的实例，其中无线频谱18A和18B的聚合部分定位于同一操作频带20内，但并不直接相邻于彼此。最后，图2D示出频带间载波聚合的实例，其中无线频谱22A和22B的聚合部分定位于不同操作频带24和26中。现代无线通信设备应能够支持先前描述的载波聚合配置中的每一个。
[0010]以上讨论的各种载波聚合配置可在两个或更多个频分双工(FDD)频带、两个或更多个时分双工(TDD)频带或其组合之间执行。通常，无线通信设备将在接收数据(S卩，在下行链路期间)时聚合带宽，但在传输数据(即，在上行链路期间)时使用单一操作频带。然而，也可在数据传送期间使用载波聚合来增加上行链路吞吐量。
[0011]图3示出常规前端电路30，所述前端电路用于能够以一个或多个载波聚合配置操作的无线通信系统。常规前端电路30包括天线32、同向双工器34、第一双工器36A和第二双工器36Bο同向双工器34被耦合在天线32、第一输入/输出节点38A与第二输入输出节点38B之间。第一双工器36A被耦合在第一输入/输出节点38A、第一收发器节点40A与第二收发器节点40B之间。第二双工器36B被耦合在第二输入/输出节点38B、第三收发器节点40C与第四收发器节点40D之间。
[0012]当接收时，来自天线32的RF接收信号被提供至同向双工器34，在所述同向双工器处，所述信号被分成高频带RF接收信号和低频带RF接收信号。高频带RF接收信号被递送至第一输入/输出节点38A，而低频带RF接收信号被递送至第二输入/输出节点38B。第一双工器36A随后从高频带RF接收信号隔离出处于一个或多个高频带操作频带内的RF接收信号，从而将所隔离的RF接收信号递送至第二收发器节点40B。类似地，第二双工器36B从低频带RF接收信号隔离出处于一个或多个低频带操作频带内的RF接收信号，从而将所隔离的RF接收信号递送至第四收发器节点40D。
[0013]当传输时，RF传输信号被提供至第一收发器节点40A和第三收发器节点40C中的一个。具体来说，高频带RF传输信号和低频带RF传输信号中的一个分别被提供至第一收发器节点40A和第二收发器节点40B。当RF传输信号取决于RF传输信号的起点而通过第一双工器36A或第二双工器36B时，对所述RF传输信号执行滤波。RF传输信号随后通过同向双工器34被递送至天线32。
[0014]由于同向双工器34、第一双工器36A和第二双工器36B的配置，常规RF前端电路30能够在高频带操作频带与低频带操作频带之间以载波聚合配置来操作，然而，当传输RF信号时，电路的性能可能受限制。如将由本领域的技术人员所了解的，虽然需要同向双工器34来确保常规RF前端电路30可隔离并因此同时地接收高频带操作频带和低频带操作频带内的信号，但是所述同向双工器增加常规RF前端电路30的传输路径中的显著插入损失。这继而使电路的效率在传输RF信号时降级，并因此减少併入有常规RF前端电路30的无线通信设备的电池寿命。
[0015]图4示出根据本公开的一个实施方案的用于LTE网络的TDD帧42。如图4所示，TDD帧42分成多个时隙44。针对某一功能来指定每一时隙，如下行链路(DL)，其中RF信号通过无线通信设备接收;上行链路(UL)，其中RF信号通过无线通信设备传输;特殊(S)，其用于下行链路模式与上行链路模式之间的过渡;或以上各项的一些组合。在TDD架构中，无线通信设备将通常根据来自基站的指令或设备自身内的内部逻辑来分配时隙44。
[0016]如以上所讨论的，常规RF前端电路30能够聚合一个或多个TDD频带，以便在下行链路时隙44期间同时接收处于两个不同频率下的信号。然而，支持这种载波聚合配置所需的RF滤波电路在常规RF前端电路30的传输路径中产生显著插入损失，从而导致在上行链路时隙44期间减小的性能。
[0017]根据以上内容，对用于载波聚合配置的改进RF前端电路存在需要。具体来说，对在两个或更多个TDD操作频带之间聚合带宽时具有改进性能的RF前端电路存在需要。
[0018]概述
[0019]本公开涉及用于改进时分双工(TDD)载波聚合的性能的电路和方法。在一个实施方案中，电路包括天线节点、多个输入/输出节点、射频(RF)多工器电路和旁路电路。RF多工器电路被耦合在输入/输出节点与天线节点之间。RF多工器电路被配置来使处于第一频带内的RF信号在天线节点与输入/输出节点中的第一个之间传递，同时衰减处于第一频带外部的RF信号。另外，RF多工器电路被配置来使约为第二频带的RF信号在天线节点与输入/输出节点中的第二个之间传递，同时衰减第二频带外部的RF信号。旁路电路被耦合至输入/输出节点和天线节点。旁路电路被配置来在TDD帧中的每一个上行链路时隙中将输入/输出节点中的一个直接耦合至天线节点，以使得绕过RF多工器电路。另外，旁路电路被配置来在TDD帧中的每一个下行链路时隙中将输入/输出节点中的每一个通过RF多工器电路耦合至天线节点。通过在TDD帧的下行链路时隙期间，在接收路径中提供RF多工器，电路能够同时接收处于两个不同TDD操作频带内的RF信号。另外，通过在TDD帧的上行链路时隙期间绕过RF多工器电路，电路的传输路径中的插入损失被显著地减小，从而改进所述电路的性能。
[0020]在一个实施方案中，方法包括以下步骤:在TDD帧中的每一个上行链路时隙中，将多个输入/输出节点中的一个直接耦合至天线节点，以使得在输入/输出节点中的所述一个处提供的RF信号被直接地提供至天线；以及，在TDD帧中的每一个下行链路时隙中，将天线节点通过RF多工器电路耦合至输入/输出节点中的每一个，以使得在天线节点处提供的RF接收信号被分成:处于第一频带内的RF信号，所述RF信号被选择性地递送至输入/输出节点中的第一个；以及处于第二频带内的RF信号，所述RF信号被选择性地递送至输入/输出节点中的第二个。因此，两个RF接收信号可被同时接收，而同时减少了在RF信号的传输期间传输路径中的插入损失。