用于实现下行链路双载波的集成电路和用户设备的制作方法

本申请要求于2012年4月30日递交的第61/640,231号美国临时申请的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入于此。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及无线通信技术领域，并且更具体地涉及用于实现下行链路双载波的专用集成电路和用户设备。

背景技术：

对TD-SCDMA系统来说，现有的单载波网络的最大下载速度是2.8M bits/s，上行最大速度是2.2M bits/s，相对于WCDMA系统来说，网络速度了慢了许多，而人们对无线网络的需求又日益增加。为了在不较大地改变网络的情况下，而又能大幅度提高现有TD-SCDMA系统的下载速度，比较可行的方法就是实现双载波接收。同时，对于WCDMA、CDMA2000等系统而言，如果也能够在用户设备处实现下行链路的双载波接收也将是期望的。

技术实现要素：

发明人发现，双链路双载波(DLDC)系统可以与单载波系统相比倍增下行链路吞吐量。但双接收(RX)链路很大程度增加系统复杂度。实现双载波接收的一个可能方案是使用两个基带芯片和两个射频(RF)芯片来实施DLDC系统，这如图1所示。图1示出了用两个基带芯片实现TD-SCDMA(时分同步码分多址)系统的下行链路双载波系统的图。在图1中，两个基带芯片分别连接一个射频RF芯片，其中主基带芯片既做接收又做发送，而辅基带芯片仅仅做辅路的接收，不做发送。主基带芯片和辅基带芯片之间可以通过进程间通信(IPC通信)传送数据。时间同步单元为主基带芯片和辅基带芯片提供用于二者的同步的时钟信号。使用增加的基带芯片，这显然增加了蜂窝网络下终端用户设备的成本和功耗。

此外，对于TD-SCDMA系统而言，由于其是一个全网同步的系统，所以两个基带芯片的时间控制单元必须是同步的，也就是在主基带芯片搜到网络后必须和辅基带芯片的时间控制单元进行同步，这样才能做到整个系统的完全同步。两个时间控制单元如何进行同步，这个对整个系统是非常关键的。而实现这一点可能会增加额外的成本并使得系统更加复杂。

基于此，本发明的目的之一在于提供一种成本更有利和效率更高的双载波接收方案。

根据本发明的一个方面，提供一种实现下行链路双载波的集成电路，包括：一个用于发射的数据路径(TX数据路径)；两个用于接收的数据路径(RX数据路径1和RX数据路径2)；RF接口，所述用于发射的数据路径和所述用于接收的数据路径经由所述RF接口发送和接收数据；以及时间控制单元(TCU)，用于为所述用于发射的数据路径、所述用于接收的数据路径和所述RF接口提供时钟同步信号。

根据本发明的一个示例，所述RF接口包括一个遵循DigRF 2.5G标准的DigRF 2.5G射频接口模块、一个遵循DigRF 3.0G标准的DigRF 3.0G射频接口模块。

优选地，所述RF接口还包括适配器，所述适配器用于提供所述用于发射的数据路径和所述用于接收的数据路径与所述DigRF 2.5G射频接口模块和所述DigRF 3.0G射频接口模块的桥接。

更优选地，所述适配器还用于选择所述用于发射的数据路径和所述用于接收的数据路径与所述DigRF 2.5G射频接口模块和所述DigRF 3.0G射频接口模块中的哪一个相连。

根据本发明的另一个示例，所述RF接口包括仅一个遵循DigRF3.0G标准的DigRF 3.0G射频接口模块，所述用于发射的数据路径和所述用于接收的数据路径经由所述DigRF 3.0G射频接口模块发送和接收数据。其中，所述DigRF 3.0G射频接口模块用于分别提供对所述用于发射的数据路径和所述用于接收的数据路径的数据的发送和接收。

根据本发明的一个示例，所述两个用于接收的数据路径中的一个数据路径用作主数据路径，另一个用作辅数据路径。

根据本发明的另一个示例，所述两个用于接收的数据路径共同用于数据的分集接收。

根据本发明的另一个示例，所述的集成电路还包括射频模块，用于和所述RF接口耦合以实现数据的射频发送和射频接收。

优选地，根据本发明的前述实施方式的集成电路用于实现TD-SCDMA系统的下行链路双载波接收。仅集成一个时间同步单元就可以用于实现TD-SCDMA系统要求的全网同步。

根据本发明的另一个方面，提供一种用户设备，其包括前述实现下行链路双载波的集成电路。在前述集成电路不包括RF模块时，该用户设备还包括用于实现RF模块的集成电路，所述RF模块用于和实现下行链路双载波的集成电路中的RF接口耦合以实现数据的射频发送和射频接收。

根据本发明的一个示例，所述用于实现RF模块的集成电路包括支持双接收数据路径的射频模块。

本公开内容提出的实现下行链路双载波的集成电路、用户设备和通信系统由于在一个基带芯片上实现了双链路双载波，因此具有如下优点：

1、对于板级设计来说，基带芯片只有一个，能极大地简化设计，并减少板子的面积。

2、对于整个系统来说，只有一个时间控制单元，不需要两个时间控制单元的同步，不存在同步误差带来的问题。

3、对于系统功耗来说，单芯片双载波系统的功耗几乎只有双芯片系统的一半，这对双载波系统的商用带来了可能性。

4、对于系统成本来说，单芯片双载波系统与单载波系统的成本几乎一样，对系统升级产生的成本可以忽略。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在附图中：

图1是示出用两个基带芯片实现双载波系统的示意图；

图2是示出用单芯片实现双载波系统的示意图；

图3图示了如图2所示的双载波系统的RF接口的一个可能的实现；

图4图示了如图2所示的双载波系统的另一个可能的实现的示意图；

图5是示出如图4所示实施方式的DigRF3.0G接口的连接图；以及

图6是根据本发明一个实施方式的适用于在其中实现本发明的集成电路和用户设备UE(如，智能手机)的结构示意图

具体实施方式

以下参考附图详细描述本发明的各个示例性实施方式。附图仅出于说明的目的而描述本发明的若干实施例。只要可行，在附图中可以使用相似或者相同的附图标记，并且它们可以用以指示相似或者相同的功能。

应当理解，给出这些示例性实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

以下仅以TD-SCDMA系统为例来描述本发明的若干实施方式，但是本发明实施方式不限于TD-SCDMA系统，应当理解以下描述的实施方式也可以在使用WCDMA、CDMA2000等无线通信协议的系统中实现。

对于TD-SCDMA系统的现有网络和终端用户设备来说，接收和发送链路各有一个，而TD-SCDMA双载波系统下行有两路接收，发送还是只有一路。它的最大理论下载速率可以达到单载波的两倍甚至更高。但是，双载波系统对于终端芯片来说还是非常复杂的，因为它要求有两路接收。并且，由于两路接收带来的数据量的增大，对于芯片本身的计算和控制两套射频RF模块的能力要求就非常高。双载波芯片还必须兼容单载波，而且功耗不能比单载波的功耗大，成本也不能比单载波的芯片高很多。这都对系统的设计提出了很高的要求。双载波芯片架构的设计主要是把握两点，一个是射频控制接口的设计，还有一个是第二路接收链路和已有的接收发送链路的并存关系。

图2是示出根据本发明实施方式的用单芯片实现双载波系统的示意图。如图2所示，单芯片双载波系统内部实现有两个接收RX数据路径即RX数据路径1和RX数据路径2、一个发送TX数据路径、一个RF接口以及一个时间控制单元TCU。两个RX数据路径和一个TX数据路径经由RF接口与外部的RF模块即RF1和RF2进行通信(例如，发送和/或接收来自RF1和/或RF2的数据)。时间控制单元TCU用来为两个RX数据路径、一个TX数据路径以及RF接口提供统一的时钟信号，以便它们之间进行时间同步。

在实现双载波的芯片中，有两路的接收RX数据链路或者接收RX数据路径。在该芯片的设计中，这两路RX数据路径可以是完全独立的，可以独立地工作和关闭。那么对于芯片设计来说就可以将原来的RX接收路径完全复制一份，节省了设计和验证RX数据路径的时间。

在上述实现双载波的芯片中，当接收双载波时，两路RX数据路径可以在TCU的控制下同时工作，完成双载波的接收。在一个示例中，通过RF接口，可以选择该芯片外部的射频模块RF1或者RF2做主路接收和发送，另一路就只做接收。此时，时间控制单元TCU可以同时控制两路射频的接收和发送。

在上述实现双载波的芯片中，在下行只有单载波时，即只有一路RX数据路径在工作，则另外一路的RX数据路径可以完全关闭，两个RX数据路径相互之间不受影响。这样既减少了功耗，也做到了与单载波系统的兼容。

另外，在下行只有单载波时，有利地，上述两路RX数据路径也可以做分集接收。两路RX数据路径在TCU的控制下，可以接收同一下行载波信号的数据，然后把这两路分离的载波信号的能量按一定的规则合并起来，使接收到的有用信号能量最大，进而提高接收信号的信噪比，提高系统抗多径衰落的性能。那么在信噪比一定的情况下，手机需要的信号能量降低后，网络的容量自然就会变大。这对运营商来说，在网络不需要扩容的情况下，增加了网络容量。对用户来说，用户体验改善明显，掉话率会明显减少，数据平均下载速率会有显著提升。

应当注意，虽然在上述实施例中将实现射频的RF模块(例如RF1和RF2)实现在了用于实现双载波系统的单芯片的外部，但是可选地，也可以将上述RF集成在该芯片中。

通过以上以及接下来的描述将理解，根据本发明上述实施方式的单芯片双载波系统所实现的优点在于：双载波系统可以做到和单载波系统完全兼容；为未来使用双接收路径RF芯片做了准备，这样从成本和功耗上都做到了和单载波系统相同的水平；既支持单RF方案又可以支持双RF方案，设计灵活；同时可以做双天线接收方案，分集接收可以极大的提高手机的性能，而又不增加额外的成本。

下面描述根据本发明实施方式的单芯片载波系统的射频RF接口的设计。

由于双载波系统下行有两路接收，对于RF接口来说就必须要有两路的接收路径。现有的TD-SCDMA系统等移动通信系统的RF模块只支持一路接收和一路发送。如果要有实现两路接收，就必须要使用两个射频模块。因此，在一个示例中，根据本发明实施方式的RF接口可以包括两个RF模块，或者一个能够支持两路接收的模块。例如，两个RF模块可以均使用本领域普遍使用的遵循DigRF2.5G标准的DigRF2.5G RF模块来实现，这样，RF接口需要两个支持DigRF2.5G标准的DigRF2.5G RF接口模块。

然而，对于DigRF2.5G标准的DigRF2.5G RF接口模块而言，其接口连线就有十几根。如果有两颗相同的DigRF2.5G RF接口模块，仅连线就有几十根，对芯片来说增加管脚就是增加成本，对硬件设计则带来了很多困难，而且，对信号质量也很难保证。因此，可以考虑使用支持DigRF3.0G标准的DigRF3.0G RF接口模块。

DigRF2.5G和DigRF3.0G是移动行业处理器接口(MIPI)联盟的DigRF工作组提出的在移动电话的基带芯片与RF芯片之间互连的数字接口的规范，是当前数字基带芯片和射频芯片之间的事实标准接口。在MIPI发布的文档中可以获得关于DigRF的介绍，例如在文档“MIPI Alliance Specification for Dual Mode2.5G/3G Baseband/RFIC Interface”中可以获得关于DigRF3.0G标准的描述。

在当前的处理中，普遍使用DigRF2.5G RF接口模块来为用于TD-SCDMA、WCDMA等3G标准的RF模块提供支持，例如通过改变二者间的连线方式。此外应当理解，本文所使用的术语DigRF2.5G和DigRF3.0G意图涵盖支持该标准的所有的发布版本(version)。

图3图示了根据本发明实施方式的单芯片载波系统的RF接口的另一个可能的实现。其示出了RF接口包括两个RF接口模块的实现。两个RF接口模块中的其中一个使用遵循DigRF3.0G标准的DigRF3.0G RF接口模块来实现，另一个使用DigRF2.5G标准的DigRF2.5G RF接口模块来实现。由于DigRF3.0G接口模块简化设计的属性，在一个DigRF2.5G接口模块的基础上增加一个DigRF3.0G接口模块，只需要在该DigRF2.5G接口模块的基础上增加4个管脚，这极大地简化了RF接口的设计。同时，为了兼容之前的DigRF2.5G接口的设计，原来的DigRF2.5G接口可以保持不变。这样对软件和硬件来说改动就不会很大。但是，由于发射只有一个，那么发射数据路径只能和两个RF接口模块的一个相连。为了兼容以前以及为将来的扩展留空间，发射数据路径可以通过选择器SW和两个RF接口模块任一连接，如图3所示。从图3中可以看到，TX/RX数据路径是通过适配器与具体的RF接口模块相连的。适配器本身除了提供数据路径和RF接口模块的桥接以外，还可以选择TX/RX数据路径与哪一套RF接口模块相连，这就增加了设计的灵活性，对未来系统的设计也带来了便利。

作为一个示例，DigRF2.5G接口模块的射频系统与RX数据路径1相连，DigRF3.0G接口模块的射频系统与RX数据路径2相连，TX数据路径则可以通过选择器与两个射频系统的任一相连。

作为备选，TX/RX数据路径与两个RF接口模块之间的具体连接方式也可以是预先确定的，而无需选择器。作为备选，也可以将适配器实现在TX/RX数据路径或者RF接口模块中。

图4图示了根据本发明实施方式的单芯片载波系统的又一个具体实现的示意图。其示出了RF接口可以仅包括一个RF接口模块的实现。实际上，DigRF3.0G接口模块本身就支持双路接收。它具有两个接收路径，分为主路和辅路。因此，在拥有单射频RF支持两路接收的RF集成电路时，则根据本发明这一实施方式的系统更加简洁，如图4所示。

这样，在具有双路接收射频芯片(RFIC)的情况下，我们就可以整个双载波芯片只使用DigRF3.0G一个射频接口模块，极大地简化了系统的设计，而且，与单载波的系统相比，没有增加新的RF接口模块，对系统成本和功耗来说不会有大的变化。只使用DigRF3.0G的射频系统，TX/RX数据路径就与射频系统相连，例如，RX数据路径1与DigRF3.0G的主路相连，RX数据路径2与DigRF3.0G的辅路相连。

图5是示出如图4所示实施方式的DigRF3.0G接口的连接图，此实施例中的RF芯片是支持双接收RX的射频集成电路RFIC。实现双载波系统中的DigRF3.0G接口中的线路驱动器LD存在于基带芯片BBIC的发射链路和射频芯片双接收RFIC的接收链路中，是DigRF3.0G接口中差分数据线的电气驱动接口模块。实现双载波系统中的DigRF3.0G接口的线路驱动器LR存在于基带芯片的接收链路和射频芯片的发射链路中，是DigRF3.0G中把差分数据线上接收到的信号转为单端数字信号的电气接口模块。系统时钟，由射频芯片提供给基带芯片。系统时钟使能(系统时钟en)信号，用于使能系统时钟。

可见，根据本发明上述实施方式的RF接口所实现的优点在于：有可能仅使用单个RF芯片来支持双载波；双载波和单载波可以做到兼容；既支持双射频方案，也支持单射频方案；以及具有和单载波系统相同的功耗和成本。

应当注意，本发明的示例性实施方式的基带芯片或者RF芯片可以通过诸如超大规模集成电路或门阵列、逻辑芯片、晶体管等的半导体集成电路来实现。

图6是根据本发明一个实施方式的UE(如，智能手机)的结构示意图。然而，应当理解，如图所示和下文所述的UE仅是将从本发明示例性实施方式中受益的一类UE的示例，而不用来限制本发明示例性实施方式的范围。

一般而言，UE的各种示例性实施例可以包括但不限于移动节点、移动站、移动电话、蜂窝电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、移动路由器、中继站、中继节点、计算机、具有无线通信能力的便携计算机、具有无线通信能力的图像捕获设备(比如数码相机)、具有无线通信能力的游戏设备、具有无线通信能力的音乐存储和回放装置、允许无线因特网接入和浏览的因特网装置以及并入这样的功能的组合的便携单元或者终端。

UE10可以包括一个天线或者多个天线12，实现有根据本发明实施方式的射频模块；实现与天线可操作通信的下行链路双载波的模块18，在此示出的示例中其包括发射器14、接收器16、RF接口(未示出)和时间控制单元(未示出)，接收器16支持双数据路径。UE10还可以包括分别向发射器14提供信号和从接收器16接收信号的装置，例如控制器20或者其他处理单元。信号包括根据适用蜂窝系统空中接口标准的信令信息，还包括用户语音、接收的数据和/或由用户生成的数据。就这一点而言，UE10能够利用一个或者多个空中接口标准、通信协议、调制类型和接入类型来操作。举例而言，UE10能够根据多个第一代、第二代、第三代和/或第四代等通信协议中的任何通信协议来操作。例如，UE10可以能够根据第二代(2G)无线通信协议IS-136(时分多址(TDMA))、GSM(全球移动通信系统)和IS-95(码分多址(CDMA))或者根据例如通用移动电信系统(UMTS)、CDMA2000、宽带CDMA(WCDMA)和时分-同步CDMA(TD-SCDMA)这样的第三代(3G)无线通信协议、根据第3.9代(3.9G)无线通信协议如演进通用地面无线电接入网络(E-UTRAN)、根据第四代(4G)无线通信协议等来操作。取而代之(或者除此之外)，UE10可以能够根据非蜂窝通信机制来操作。例如，UE10可以能够在无线局域网(WLAN)或者其他通信网络中通信。另外，UE10可以例如根据以下技术来通信，这些技术例如是射频(RF)、红外线(IrDA)或者多个不同无线联网技术(包括WLAN技术如IEEE802.11(例如802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)技术如IEEE802.16和/或无线个人区域网络(WPAN)技术如IEEE802.15、蓝牙(BT)、超宽带(UWB)和/或类似技术)中的任何技术。

可以理解，例如控制器20这样的装置可以包括实施UE10的音频和逻辑功能所需的电路。例如，控制器20可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备以及各种模拟到数字转换器、数字到模拟转换器和其他支持电路。

在一种实施方式中，微处理器设备是一枚双频或多频CPU。基于用户选择的启动模式，该双频或多频CPU可工作在相应的频率上。在另一种实施方式中，微处理器设备是一枚工作频率较高的主CPU和一枚工作频率较低的辅CPU。基于用户选择的启动模式，或者该主CPU工作，或者该辅CPU工作。

UE10的控制和信号处理功能在这些设备之间根据它们的相应能力来分配。控制器20因此也可以包括用以在调制和传输之前对消息和数据进行卷积编码和交织的功能。控制器20还可以包括内部语音编码器并且可以包括内部数据调制解调器。另外，控制器20可以包括用以操作可以存储于存储器中的一个或者多个软件程序的功能。例如，控制器20可以能够操作连通程序，例如常规Web浏览器。连通程序然后可以允许UE10例如根据无线应用协议(WAP)、超文本传送协议(HTTP)和/或类似协议来发送和接收Web内容，例如基于位置的内容和/或其他网页内容。

UE10还可以包括用户接口，该用户接口包括全部连接到控制器20的输出设备如常规耳机或者扬声器24、振铃器22、麦克风26、显示器28和用户输入设备。允许UE10接收数据的用户输入接口可以包括允许UE10接收数据的多个设备中的任何设备，例如输入设备(如，小键盘)30、触摸显示器(未示出)和其他输入设备。在包括小键盘30的实施方式中，小键盘30可以包括常规数字键(0-9)和有关键(#、*)以及用于操作UE10的其他硬键和软键。取而代之，小键盘30可以包括常规QWERTY小键盘布置。小键盘30也可以包括具有关联功能的各种软键。除此之外或者取而代之，UE10还可以包括接口设备如操纵杆或者其他用户输入设备。UE10还包括用于向为了操作UE10而需要的各种电路供电以及可选地提供机械振动作为可检测的输出的电池34，例如振动电池包。

UE10还可以包括用户标识模块(UIM)38。UIM38通常为具有内置处理器的存储器设备。UIM38可以例如包括用户标识模块(SIM)、通用集成电路卡(UICC)、通用用户标识模块(USIM)、可拆卸用户标识模块(R-UIM)等。UIM38通常存储与移动用户有关的信元。除了UIM38之外，UE10还可以配备有存储器。例如，UE10可以包括易失性存储器40，例如包括用于暂时存储数据的高速缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。UE10也可以包括可以嵌入和/或可以拆卸的其他非易失性存储器42。除此之外或者取而代之地，非易失性存储器42还可以包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等，例如可从加州桑尼韦尔市的SanDisk公司或者加州费利蒙市的Lexar Media公司获得的非易失性存储器。存储器可以存储由UE10用来实施UE10的功能的多条信息和数据中的任何信息和数据。例如，存储器可以包括能够唯一地标识UE10的标识符，例如国际移动设备标识(IMEI)代码，并且还能够将接收的相邻移动设备的当前时刻位置以及该当前时刻与相邻设备的唯一标识关联存储。具体而言，存储器可以存储用于由控制器20执行的应用程序，该控制器确定UE10的当前位置。

UE10还可以包括与控制器20通信的定位传感器36，例如全球定位系统(GPS)模块。定位传感器36可以是用于对UE10的定位进行位置确定的任何装置、设备或者电路。定位传感器36可以包括用于对UE10的定位进行位置确定的所有硬件。备选地或附加地，定位传感器36可以利用UE10的存储器设备来存储供控制器20执行的指令，其存储形式是确定UE10的位置所需的软件。虽然这一示例的定位传感器36可以是GPS模块，但是定位传感器36可以包括或者备选地实施为例如辅助全球定位系统(辅助GPS)传感器或者定位客户端，该辅助GPS传感器或者定位客户端可以与网络设备如空中或者地面传感器通信以接收和/或发送用于在确定UE10的定位时使用的信息。就这一点而言，UE10的定位也可以由如上所述GPS、小区ID、信号三角测量或者其他机制确定。在一个示例实施方式中，定位传感器36包括计步器或者惯性传感器。这样，定位传感器36可以能够确定UE10例如以UE10的经度和维度方向以及高度方向为参照的位置或者相对于参考点如目标点或者起点的定位。继而可以将来自定位传感器36的信息传送至UE10的存储器或者另一存储器设备，以便存储为定位历史或者位置信息。此外，定位传感器36可以能够利用控制器20来经由发射器14/接收器16发送/接收位置信息，例如UE10的定位。

UE10还可以包括光线传感器。

图6所述的结构方框图仅仅为了示例的目的而示出的，并非是对本发明的限制。在一些情况下，可以根据需要添加或者减少其中的一些设备。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。