本发明是关于无线通信系统中的远距射频头端与射频单元内部的一种数字电路。
背景技术：
1、在无线通信的应用如无线通信基站(base station)或是卫星通信(satellitecommunications)地面站(ground station)系统中具有远距射频头端(remote radiohead，rrh)或射频单元(radio unit，ru)来做前端的射频(radio frequency，rf)模拟信号处理及数字信号处理，并分别通过射频模拟电路(rf analog circuit)以及数字电路(digital circuit)来执行其功能。由于现在的基站或是卫星通信地面站多使用多天线(multiple antenna)技术，其远距射频头端或射频单元中的射频模拟电路部分会包含多个射频(rf)元件与多个射频集成电路(rf integrated circuit，rfic)或整合成一个射频集成电路，使得每一路的天线能够对应一组射频模拟电路的支路(rf chain)；而现有技术在数字电路的部分则是采用单芯片(single chip)架构。例如:2015年12月10日公告的世界知识产权权组织专利公报第wo2015188145a1号中披露的用于远距射频头端的数字电路即为单芯片架构的系统级芯片(system on a chip，soc)，并使用一集成电路(integratedcircuit，ic)，来作为其数字电路的实施例。
2、由于现有技术在数字电路部分采用单芯片架构，其数字电路可由可程序化(programmable)数字电路，例如现场可程序化逻辑门阵列(field programmable gatearray，fpga)、系统级芯片(soc)、微控制器(micro-controller，mcu)、微处理器(micro-processor unit，mpu)、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、图形处理器(graphics processing unit，gpu)、中央处理器(central processing unit，cpu)等；或是固定式数字电路，例如特定应用集成电路(application specific integrated circuit，asic)来实现。然而，若是单芯片数字电路使用可程序化数字电路，虽具备可程序化修改与更新的优点，但其电路性能例如功耗与运算速度却易劣于特定应用集成电路。反之，若是单芯片数字电路使用固定式数字电路，因其电路架构已经固定，缺乏未来可程序化修改与更新的弹性。尤其，像是在基站系统的应用中，因电信商通常会要求基站具有较长的使用寿命，如10年以上的寿命，因此随着国际通信标准的更新，其数字电路可能会需要修改或是更新。
3、另一方面，由于单芯片数字电路为一体式架构，当芯片内部任一处有损坏时，易造成整颗单芯片无法正常运作，使得整个系统故障。且若需要维修，必需要换掉整颗单芯片，而无法仅针对其内部受损之处做更换。
4、此外，因为单芯片数字电路需要将所有的数字运算功能整合在一颗芯片上，使得其电路结构较为复杂，所需的研发人力与成本也较高，通常只有少数大的芯片设计公司才有能力提供单芯片数字电路产品，也因此其电路成本容易较高。
5、基于上述，现有的单芯片数字电路，仍存在缺乏弹性、寿命较短、稳定性较低、维修不易、以及成本较高等缺点，仍待加以改进。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术的缺点，本揭示内容的数字电路采用多芯片(multi-chip)架构，由可程序化数字电路及/或固定式数字电路的多芯片数字电路所构成。通过将远距射频头端与射频单元所需的数字电路功能做适当的切割，并分配至可程序化数字电路及/或固定式数字电路的芯片中，使其多芯片架构能共同协作达成所需的功能。
2、本揭示内容的一态样提供了一种用于射频单元的数字电路，包含一个或多个可程序化数字电路，及一个或多个固定式数字电路，其中至少一个可程序化数字电路或固定式数字电路包含一前传接口(fronthaul interface)模组，其它可程序化数字电路及/或固定式数字电路，包含一个或多个通信信号处理模组。每个通信信号处理模组包含逆快速傅立叶转换(inverse fast fourier transform，ifft)、加入循环字首(cyclic prefixaddition，cp addition)、波峰系数削减(crest factor reduction，cfr)、数字预失真(digital pre-distortion，dpd)、数字升频器(digital up converter，duc)、以及数字模拟转换器(digital to analog converter，dac)、模拟数字转换器(analog to digitalconverter，adc)、数字降频器(digital down converter，ddc)、移除循环字首(cyclicprefix removal，cp removal)、快速傅立叶转换(fast fourier transform，fft)、物理随机接入信道(physical random access channel，prach)的处理、自动增益控制(automaticgain control，agc)、同相与正交(in-phase and quadrature，i/q)信号的压缩(compression)与解压缩(decompression)、天线校正(antenna calibration)、以及正交频分多工(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)相位补偿(phasecompensation)其中至少一种或多种的组合。
3、本揭示内容的另一态样提供了一种用于射频单元的数字电路，包含多个可程序化数字电路，其中至少一个可程序化数字电路包含一前传接口模组，其它可程序化数字电路包含一个或多个通信信号处理模组。每个通信信号处理模组包含逆快速傅立叶转换(ifft)、加入循环字首(cp addition)、波峰系数削减(cfr)、数字预失真(dpd)、数字升频器(duc)、数字模拟转换器(dac)、模拟数字转换器(adc)、数字降频器(ddc)、移除循环字首(cpremoval)、快速傅立叶转换(fft)、物理随机接入信道的处理、自动增益控制、同相与正交信号的压缩与解压缩、天线校正、以及正交频分多工相位补偿其中至少一种或多种的组合。
4、本揭示内容的另一态样提供了一种用于射频单元的数字电路，包含多个固定式数字电路，其中至少一个固定式数字电路包含一前传接口模组，其它固定式数字电路包含一个或多个通信信号处理模组。每个通信信号处理模组包含逆快速傅立叶转换(ifft)、加入循环字首(cp addition)、波峰系数削减(cfr)、数字预失真(dpd)、数字升频器(duc)、数字模拟转换器(dac)、模拟数字转换器(adc)、数字降频器(ddc)、移除循环字首(cp removal)、快速傅立叶转换(fft)、物理随机接入信道的处理、自动增益控制、同相与正交信号的压缩与解压缩、天线校正、以及正交频分多工相位补偿其中至少一种或多种的组合。
5、本揭示内容的另一态样提供了一种用于远距射频头端的数字电路，包含一个或多个可程序化数字电路，及一个或多个固定式数字电路，其中至少一个可程序化数字电路或固定式数字电路包含一通用公共射频接口(common public radio interface，cpri)模组，其它可程序化数字电路及/或固定式数字电路包含一个或多个模拟数字转换器(adc)及数字模拟转换器(dac)模组。
6、根据上述，本揭示内容的远距射频头端与射频单元数字电路具备可程序化修改与更新的弹性并兼具固定式数字电路较佳的电路性能例如低功耗与较快的运算速度。且由于是采用多芯片架构，其稳定性与寿命易优于单芯片架构，例如在多天线架构的射频单元应用中，尤其当天线数较多时，即使某些天线支路的数字电路芯片出现损坏时，虽可能会使得性能有所减损，但整个系统还是可能足以正常运作，可延长使用寿命。且当某些芯片出现损坏时，也仅需替换损坏的芯片即可，而不需替换掉全部的数字电路芯片，因此易于维修。再者，由于多芯片架构中的各别芯片其电路复杂度相对较低，使得技术开发门槛较低，关键技术不易掌握在少数大公司手上，有机会使整体电路成本降低。此外，本揭示内容的数字电路特别适合用于天线数较多的无线通信系统如大型多输入多输出天线(massive mimo)基地台。由于大型多输入多输出天线基站在相同的数据传送速率条件下，随着天线数目的增加，可有效降低发射功率(transmit power)，且降低的发射功率与天线数目成正比，也就是说当天线数目越多则所需的发射功率可降低越多，因此通过适当的设计可减少基站所需的功耗(power consumption)，达到节能减碳的绿色技术功效。
1.一种用于射频单元的数字电路，其特征在于，包含一个或多个可程序化数字电路，及一个或多个固定式数字电路，其中至少一个可程序化数字电路或固定式数字电路包含一前传接口模组，其它可程序化数字电路及/或固定式数字电路，包含一个或多个通信信号处理模组。
2.如权利要求1所述的数字电路，其特征在于，可程序化数字电路彼此之间、固定式数字电路彼此之间、以及可程序化数字电路与固定式数字电路之间，可通过一个或多个接口相连，其接口可由jesd204a/b/c、低电压差分讯号或pcie接口或是其它接口来实现。
3.如权利要求1所述的数字电路，其特征在于，其通信信号处理模组包含下列至少其中之一或是多种组合:逆快速傅立换、加入循环字、数字升频器、数字模拟转换器、模拟数字转换、移除循环字首、快速傅立叶转换、物理随机接入信道的处理、自动增益控制正交频分多工相位补偿、天线校正、以及同相与正交信号的压缩与解压缩。
4.一种用于射频单元的数字电路，其特征在于，包含多个可程序化数字电路，其中至少一个可程序化数字电路包含一前传接口模组，其它可程序化数字电路包含一个或多个通信信号处理模组。
5.如权利要求4所述的数字电路，其特征在于，多个可程序化数字电路彼此之间可通过一个或多个接口相连，其接口可由jesd204a/b/c、低电压差分讯号pcie接口或是其它接口来实现。
6.如权利要求4所述的数字电路，其特征在于，其通信信号处理模组包含下列至少其中之一或是多种组合:逆快速傅立叶转换、加入循环字首、波峰系数削减、数字预失真、数字升频器、数字模拟转换器、模拟数字转换器、数字降频器、移除循环字首、快速傅立叶转换、物理随机接入信道的处理、自动增益控制、正交频分多工相位补偿、天线校正、以及同相与正交信号的压缩与解压缩。
7.一种用于射频单元的数字电路，其特征在于，包含多个固定式数字电路，其中至少一个固定式数字电路包含一前传接口模组，其它固定式数字电路包含一个或多个通信信号处理模组。
8.如权利要求7所述的数字电路，其特征在于，多个固定式数字电路彼此之间可通过一个或多个接口相连，其接口可由jesd204a/b/c、低电压差分讯号pcie接口或是其它接口来实现。
9.如权利要求7所述的数字电路，其特征在于，其通信信号处理模组包含下列至少其中之一或是多种组合:逆快速傅立叶转换、加入循环字首、波峰系数削减、数字预失真、数字升频器、数字模拟转换器、模拟数字转换器、数字降频器、移除循环字首、快速傅立叶转换、物理随机接入信道的处理、自动增益控制、正交频分多工相位补偿、天线校正、以及同相与正交信号的压缩与解压缩。
10.一种用于远距射频头端的数字电路，其特征在于，包含一个或多个可程序化数字电路，及一个或多个固定式数字电路，其中至少一可程序化数字电路或固定式数字电路包含一通用公共射频接口模组，其它可程序化数字电路及/或固定式数字电路包含一个或多个模拟数字转换器及数字模拟转换器模组。
