用于機(jī)器到機(jī)器應(yīng)用的rf前端架構(gòu)的制作方法
【專利說明】用于機(jī)器到機(jī)器應(yīng)用的RF前端架構(gòu)
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求提交于2014年8月15日、發(fā)明人為Hans Wang、Tao L1、Binglei Zhang和 Shih Hsiung Mo、名稱為“RF Front End Architecture for Machine-to-Machine (M2M)Applicat1n”、代理人案號為AVC14-1002PSP的第62/038，005號美國臨時申請的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開內(nèi)容總體上涉及射頻(RF)前端組件。更具體地，本公開內(nèi)容涉及適于用于機(jī)器到機(jī)器(M2M)通信的RF前端架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]機(jī)器到機(jī)器(M2M)通信在物聯(lián)網(wǎng)(1T)的新興技術(shù)中扮演了重要的角色，物聯(lián)網(wǎng)是對現(xiàn)有因特網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的唯一可標(biāo)識嵌入式計算設(shè)備的互連。更具體地，Μ2Μ通信是指使得聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠交換信息和執(zhí)行動作而無需人類的手動輔助的任何技術(shù)。
[0005]在這一早期階段中，Μ2Μ通信技術(shù)(比如遙測)被用于遠(yuǎn)程監(jiān)控目的，從而依賴于電話線路，并且稍后依賴于無線電波，以用于對經(jīng)測量操作數(shù)據(jù)的傳輸。因特網(wǎng)的出現(xiàn)以及公共無線網(wǎng)絡(luò)的盛行已將Μ2Μ通信的角色從純粹的科學(xué)、工程學(xué)和制造擴(kuò)張到如家庭供暖單元、電表和連接到因特網(wǎng)的裝置的產(chǎn)品中的日常使用。例如，公用事業(yè)公司已使用了所謂的“智能”儀表來定期記錄公用事業(yè)使用的消耗并且出于監(jiān)控和記賬目的將該信息傳達(dá)回公用事業(yè)公司。另外，在所謂的“智能”家居中，各種裝置由家庭網(wǎng)絡(luò)連接并且能夠相互通信以及經(jīng)由家庭所有者所攜帶的移動設(shè)備從該所有者接收操作命令。
[0006]對比如長期演進(jìn)(LTE)網(wǎng)絡(luò)的下一代無線網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前開發(fā)意味著Μ2Μ通信現(xiàn)在可以利用更高速度在網(wǎng)絡(luò)上被承載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個實施例提供了一種用于機(jī)器到機(jī)器應(yīng)用的RF前端模塊。該RF前端模塊包括集成電路(1C)芯片，該集成電路(1C)芯片包括多個功能塊。該多個功能塊至少包括發(fā)射鏈、接收鏈、合成器以及用于與其他片外前端組件對接的一個或者多個接口。
[0008]在對這一實施例的變型中，該接收鏈包括接收器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以及用于與基帶處理器對接的數(shù)字接口。
[0009]在進(jìn)一步的變型中，該數(shù)字接口是串行接口。
[0010]在對這一實施例的變型中，該發(fā)射鏈包括發(fā)射器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)以及用于與基帶處理器對接的數(shù)字接口。
[0011 ] 在進(jìn)一步的變型中，該數(shù)字接口是串行接口。
[0012]在對這一實施例的變型中，該功能塊還包括耦合到該發(fā)射鏈的功率檢測器。
[0013]在對這一實施例的變型中，該功能塊還包括溫度傳感器。
[0014]在對這一實施例的變型中，該一個或者多個接口包括以下各項中的一項或者多項:移動行業(yè)處理器接口(MIPI)RF前端接口、通用輸入/輸出(GP1)接口以及串行外圍接口(SPI)0
[0015]在對這一實施例的變型中，該功能塊還包括被配置用于向振蕩器提供控制信號的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。
[0016]在進(jìn)一步的變型中，該振蕩器位于片外，并且該振蕩器是壓控振蕩器。
[0017]在對這一實施例的變型中，該其他片外前端組件包括以下各項中的一項或者多項:濾波器、開關(guān)以及放大器。
[0018]在對這一實施例的變型中，該發(fā)射鏈和該接收鏈被配置用于遵從長期演進(jìn)(LTE)分類0 (Cat-Ο)標(biāo)準(zhǔn)操作。
【附圖說明】
[0019]圖1呈現(xiàn)了圖示實施遠(yuǎn)程無線電頭端的無線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)的示圖。
[0020]圖2呈現(xiàn)了圖示傳統(tǒng)單通道RRH(現(xiàn)有技術(shù))的架構(gòu)的示圖。
[0021]圖3呈現(xiàn)了圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的多流RRH的示例性架構(gòu)的示圖。
【具體實施方式】
[0022]以下描述被呈現(xiàn)用于使得任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明，并且在特定應(yīng)用及其要求的情境中被提供。對所公開的實施例的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是容易地顯而易見的，并且在此定義的一般原理可以被應(yīng)用于其他實施例和應(yīng)用而不會背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明并未被限于所示出的實施例，而是將符合與在此公開的原理和特征一致的最寬范圍。
[0023]臟
[0024]本發(fā)明的各實施例提供了一種用于機(jī)器到機(jī)器(M2M)應(yīng)用的RF前端模塊。更具體地，為了確保更小尺寸和更低功耗，該RF前端包括吸收了盡可能多的離散RF前端組件的射頻集成電路(RFIC)芯片。更具體地，RFIC包括多通道收發(fā)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，具有數(shù)字接口、功率檢測器、到其他RF前端組件的標(biāo)準(zhǔn)化接口、鎖相環(huán)(PLL)合成器、到基站的標(biāo)準(zhǔn)化接口以及溫度傳感器。
[0025]用于M2M通信的RF前端
[0026]機(jī)器到機(jī)器(M2M)通信技術(shù)自計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)自動化的出現(xiàn)起已經(jīng)存在，并且已經(jīng)在比如遙測、工業(yè)自動化和監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集(SCADA)的應(yīng)用中被運用。當(dāng)在這些傳統(tǒng)設(shè)置中被使用時，M2M通信經(jīng)常涉及被用來捕獲事件(比如溫度讀取或者公用事業(yè)使用讀取)的設(shè)備(比如傳感器或者儀表)。捕獲的數(shù)據(jù)然后通過有線或者無線網(wǎng)絡(luò)被中繼到將捕獲的事件翻譯成有意義信息的應(yīng)用(比如軟件程序)。在傳統(tǒng)上，在機(jī)器之間的通信經(jīng)常通過使機(jī)器的專用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)將信息中繼回中央集線器以用于分析而被實現(xiàn)。然而，由于比如全球移動通信網(wǎng)絡(luò)(GSM)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的低成本和普遍存在，許多現(xiàn)代遙測系統(tǒng)通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。例如，某些遙測系統(tǒng)可以使用短消息服務(wù)(SMS)以發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。
[0027]圖1呈現(xiàn)了圖示機(jī)器到機(jī)器通信的示例性場景的示圖。在圖1中，智能網(wǎng)格100包括于多個個別家庭關(guān)聯(lián)的多個智能儀表，比如智能儀表102、104和106。這些智能儀表經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)110與位于中央辦公室108中的控制器通信，網(wǎng)絡(luò)110可以包括公共無線網(wǎng)絡(luò)。更具體地，智能儀表102-106可以向中央辦公室108發(fā)射與個別家庭關(guān)聯(lián)的、比如公用事業(yè)使用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，并且可以從中央辦公室108接收命令。為了使能這樣的雙向通信，每個智能儀表配備有無線通信接口。
[0028]圖2呈現(xiàn)了圖示傳統(tǒng)無線通信接口(現(xiàn)有技術(shù))的示圖。在圖2中，無線通信接口 200包括多個功能塊，一些功能塊被集成到集成電路(1C)芯片上并且一些功能塊包括離散組件。例如，無線通信接口 200可以包括RFIC 240，該RFIC 240包括RF接收(RX)模塊202和RF發(fā)射(TX)模塊204。RF RX 202向片外模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)模塊206發(fā)送將被轉(zhuǎn)換到數(shù)字域的經(jīng)解調(diào)信號，并且數(shù)字信號被發(fā)送給基帶數(shù)字信號處理器(DSP)210以用于進(jìn)一步的處理。在發(fā)射(TX)方向中，RF TX模塊204從數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)模塊208接收基帶中的模擬信號，并且將基帶信號調(diào)制到RF域。無線通信接口 200還包括RF前端(RFFE)塊220以及本地振蕩器212，RFFE塊220包括多個離散RFFE組件，比如開關(guān)、濾波器、放大器和自動增益控制(AGC)電路等。
[0029]如從圖2中可見的，無線通信接口包括1C芯片和多個離散組件。在1C和離散組件之間的接口可能是復(fù)雜并且龐大的。作為結(jié)果，無線通信接口的尺寸和消耗的能量的量可能相當(dāng)大。然而，對于比如智能儀表的M2M應(yīng)用，遠(yuǎn)程節(jié)點經(jīng)常是電池供電的并且被期待在無需更換電池的情況下維持長時間。因此，理想M2M無線通信接口應(yīng)當(dāng)具有低功耗。另夕卜，為了減少成本，理想M2M無線通信接口應(yīng)當(dāng)具有更小形狀因子。
[0030]近年來，長期演進(jìn)(LTE)無線網(wǎng)絡(luò)的迅速部署以使得通過LTE的M2M通信成為了當(dāng)前行業(yè)趨勢。為了使能這樣的雙向通信，每個智能儀表配備有通信接口(經(jīng)常是無線接口 )以發(fā)射和接收命令。在當(dāng)前可商購智能儀表中，無線接口被設(shè)計用于第二代(2G)和第三代(3G)無線網(wǎng)絡(luò)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)朝向LTE(也被稱為4G)迀移，期望開發(fā)能夠通過LTE網(wǎng)絡(luò)通信的智能儀表或者家庭裝置。
[0031]與比如語音呼叫和web瀏覽的通過LTE的其他應(yīng)用比較，M2M通信要求相對更低的帶寬，其可以在1Mbps左右。除了低帶寬之外，低成本和地功耗是用于M2M通信接口的關(guān)鍵設(shè)計要求。新開發(fā)的LTE分類O(Cat-O)標(biāo)準(zhǔn)減少了 LTE調(diào)制解調(diào)器的復(fù)雜度，并且適于用于M2M應(yīng)用。更具體地，LTE Cat-Ο利用僅一個發(fā)射/接收天線操作(代替在其他LTE標(biāo)準(zhǔn)中使用的多輸入多輸出(ΜΠΚ)))、具有單個RF鏈并