[发明专利]用于无线设备收发器的参考晶体振荡器切换的系统和方法

说明书

本文公开了一种用于无线设备收发器的参考晶体振荡器切换的系统和方法，该无线设备智能地将不同的参考晶体振荡器(XO)用于无线设备的收发器中的锁相环(PLL)。公开了一种无线设备的操作方法的实施例，该无线设备包括以第一参考频率操作的第一XO以及以大于第一参考频率的第二参考频率操作的第二XO。在一些实施例中，无线设备的操作方法包括：做出关于将无线设备的接收器配置成使用第一XO还是第二XO的决定，以及根据该决定将无线设备的接收器配置成使用第一XO或第二XO。

分案说明

本申请是申请日为2016年12月19日、申请号为201680091733.8、发明名称为“用于无线设备收发器的参考晶体振荡器切换的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及用于无线设备的收发器的不同参考晶体振荡器(XO)之间的切换。

背景技术

随着第五代(5G)蜂窝通信系统的引入，预计10千兆赫兹(GHz)及更高的新无线电频率将与当今第二代/第三代/第四代(2G/3G/4G)蜂窝通信系统部署中使用的1至3千兆赫兹载波一起使用。此外，预计5G蜂窝通信系统将支持从低功耗/低成本机器类型通信(MTC)到数据速率高于1千兆比特/每秒(Gb/s)的“光纤替代”移动宽带(MBB)服务的各种服务和用例。后一种用例需要高的系统带宽，因此将部署在10千兆赫兹及更高的载波上。此外，增强的MBB通常需要更高阶调制(例如，64/256/1024-正交幅度调制(QAM))和良好的信噪比(SNR)。通过利用大规模天线和波束成形技术可以实现高SNR。总而言之，这样的用例将对无线设备的无线电器件和损伤设置非常严格的要求。例如，对于超过10千兆赫兹的高载波频率，在无线设备的无线电器件处引入的相位噪声必须要很小。

在这方面，无线设备的接收器包括锁相环(PLL)，其控制受控振荡器(CO)以生成接收器使用的本地振荡器(LO)信号。CO通常主导功耗和相位噪声，因此，CO用作理解高频相位噪声的良好参考。CO性能通常通过品质因数(FoM)(FoM允许实现不同的CO实现方式之间的比较)捕获，并由以下等式定义

这里PN_CO(df)是在振荡频率f_o(以赫兹(Hz)为单位)和功耗P_DC(以毫瓦(mW)为单位)的情况下，相对于载波在频率偏移df下的CO的相位噪声(其单位为分贝每赫兹(dBc/Hz))。该表达式的一个显著结果是线性功率中的相位噪声和功耗都与f_o²成比例。因此，为了将相位噪声电平保持在某个偏移量同时将f_o增大因子R倍将需要将功率增加R²(假设固定的FoM)。相反，对于固定功耗和FoM，相位噪声将增加R²，或f_o每增加一倍，就增加6分贝(dB)。

FoM的定义旨在与频率无关，但在实践中，存在与较高频率关联的额外实现代价，如图1中所示，其中比较了最近公布的以互补金属氧化物半导体(CMOS)技术实现的压控振荡器(VCO)设计的FoM。代价大约为10dB/十倍。

因此，在较高频率保持低相位噪声电平需要重新评估PLL的设计。进一步抑制来自CO的相位噪声的一种方法是增加PLL带宽。这样，相位噪声将在更大程度上由来自PLL的相位并且可能甚至更多地来自参考晶体振荡器(XO)的相位确定。来自XO的与CO输出有关的相位噪声电平被“放大”，放大倍数为频率比20log₁₀(f_o/f_XO)[dB]。与诸如智能电话之类的无线设备中常规使用的XO相比，这种相位噪声放大和对较大PLL带宽的需求都要求增加XO频率。具体地，无线设备中常规使用的XO通常具有20-40兆赫兹(MHz)范围内的参考频率。然而，为了通过减轻相位噪声放大和使用较大的PLL带宽来保持10千兆赫兹及以上载波频率的低相位噪声电平，需要100兆赫兹或更高的XO频率。