[发明专利]载波聚合接收装置与发射装置及收发装置

说明书

技术领域

本发明有关一种载波聚合收发机，尤指一种藉由混波器组成的切换装置来达到实现载波聚合的射频收发机装置。

背景技术

随着无线通讯技术的进步，人与网络的连接不再需要受到实体网络线的限制；越来越多使用者通过智慧型手机和平板电脑来连接网际网络，比起传统上使用个人电脑，这些可携式与个人化装置让使用者随时随地连接网际网络。

许多网络的应用都需要高速、即时，这代表着对于频宽的需求将会越来越大。对于这日益增加的频宽需求，产生两个主要的问题：一、取得单一连续且宽广的频带不容易。二、为了使原有的使用装置也可以继续使用无线网络服务，新的传输方式必须相容于既有的规格。因此，载波聚合(Carrier Aggregation)技术被提出，来解决这些问题。载波聚合技术可以利用结合不同频带来共同传输，达成一个足够大的等效频宽，提供高速的无线网络服务；能够达成载波聚合任务的硬件，也可以通过一些简单的控制，往前相容于既有的无线通讯规格。因此，载波聚合技术也逐渐成为主流的LTE-A(Long Term Evolution Advanced)所采用的标准之一。

所谓的载波聚合可分为频带内(Intra-band)载波聚合与频带间(Inter-band)载波聚合两种。图1所示为载波聚合的示意图。其中，图1A所示为频带内载波聚合的一实施例，是将频带A里两个相邻的子载波聚合，可视为一单一放大的通道，在此实施例中，每一终端设备只需要一个收发机即可；图1B所示为频带内载波聚合的另一实施例，是将频带A里两个不相邻的子载波聚合，在此实施例中，每一终端设备通常需要多个收发机以针对每一个不相邻的子载波进行收发；图1C所示为频带间载波聚合的一实施例，是将分属不同频带里的两个子载波聚合，同样地，在此实施例中，每一终端设备通常需要多个收发机以针对每一个不相邻的子载波进行收发。

如前所述，当传统射频收发机需要同时多个信号传输时，最常使用的手法为平行配置多个射频收发机，并且针对各自收发机所需频宽作相对应的设计。对于多载波聚合技术而言，每个频段都有可能使用到多个子载波的情形，因此需要平行配置多个频段的最大频宽收发机。在实际运用上，若多个子载波传输主要发生于某一个特定频段时，因总频宽上限之故，其余频段所分配到的频宽势必减少，此时，各频段收发机所预留的最大频宽设计，会造成硬件或功率上的浪费。

现行已有技术针对上述问题揭露不同的解决手段，例如，一现行技术采用路由式切换机架构以信号路径切换的方法来共用射频前端，和传统的平行配置方式相比，此架构可以减少硬件和功率上的浪费。但由于路由式切换机架构是在射频传输的路径上做切换，射频信号对于晶片中的杂散效应较为敏感，并需使用占用大面积的被动元件，例如平面电感等，来达成设计目的，因此晶片成本无法有效的降低。

另一现行技术利用两组射频前端，针对各个频段作设计。虽然这种架构适用于多频段的通讯系统，然而其第一次降频之后的电路并不具备同时传输的功能，因此无法胜任跨频段多载波聚合传输功能。

另一较常见的解决方法是在一架构中，处理模拟信号的部分只需要一组接收机，信号由模拟信号转换至数字信号之后再利用数字滤波、解调来分离各载波的信号。此架构中所需要的模拟电路元件较少，但对于模拟数字转换器的要求较高。此一模拟数字转换器所需要的频宽不只是子载波频宽的相加，而必须是各子载波频率相差之间的所有频率都必须线性转换成数字信号，才可避免非线性因素对于各载波间信号品质的影响。此外，在各载波频率相距较大时，彼此所受到的通道衰落也会不一，因此本架构对于模拟数字转换器的动态范围要求也相对较高，在跨频段多载道结合应用时，所需的硬件成本更加昂贵。

另外一种处理方式中，各载波主要的信号路径经由不同射频前端电路，再经由多工器，统一馈入至模拟数字转换器的输入。此一过程中，解决了部分的高频宽要求，彼此载波之间的频率间隙可以选用不同的降频频率消除，以减低模拟数字转换器的频宽要求，然而此一频宽要求仍需高于各子载波的频宽相加。

发明内容

基于上述现有技术的缺失，本发明的主要目的在于提供一种利用一组由多个混波模块所组成的切换电路，来同时达成载波聚合的功能和信号的混频处理。这种架构可以让射频前端得到共用，晶片的整合度提高，减少硬件成本和电路的功率消耗。除此之外，在接收与传输的过程中，可以针对各子载道作不一样的处理与配置，增加电路设计的弹性。