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可编程收发器IC实现低成本家庭基站射频解决方案

Lime Microsystems公司 Richard Kybett?? 2009年03月16日 ?? 收藏0

?  * 侦听模式

  o WCDMA(频段I,US频段class 6),下行-2110~2170MHZ

  o WCDMA/GSM850(频段V,US频段class 0),下行–869~894MHz

  o GSM900(频段VII,US频段class 9),下行–925~960MHz

  o GSM1800频段III,US频段class 8),下行–1805~1880MHz

  o GSM1900(频段II,US频段class 1),下行–1930~1990MHz

  显然,通过为每个频段增加接收机输入来提供一个具有足够灵活性的系统是不现实的,因为将来还可能启用其他一些频段。另外,如果这样的话,收发器IC所增加的硅片和引脚数量(由此引发的封装成本)所导致的成本将开始占据主导地位。

  对于主通道接收机来说,人们期望通过调整低噪声放大器来实现性能的提升,但对于侦听模式(该模式通常只是侦听本地附近的宏蜂窝网络的广播信道)来说,允许噪声系数指标略为低一些,这是因为下面的一些原因:

  * 侦听模式接收机只需要满足移动接收灵敏度电平

  * 侦听模式下发射机是关闭的,因此没有发射机噪声所引起的影响

  * 在接收机通道中不需要采用额外的滤波器来抑制发射信号(因此射频前端的损耗较小)

  因此,最理想的解决方案是:为接收机主通道提供一个高性能的接收机输入来执行特定的主通道信号接收任务,而另外采用一个低噪声宽带放大器来实现所有频段的侦听模式。

  调制,GSM接收

  由于GSM信号为窄带信号,所提供的编码增益较小,所以需要低噪声的接收机。在零中频接收机中,特别容易受到IP2互调失真的影响。而像WCDMA,LTE以及WiMAX这类的宽带调制解决方案,不容易受到这类失真的影响,因而使得相应的零中频接收机比较简单。

  在零中频接收机中,通过重新调整本振(LO)信号,对一些低中频提供补偿,并采用I支路和Q之路来构成镜像抑制接收机,这样,就有可能将WCDMA零中频接收机链路适用于GSM的低中频接收链路。

  对于专用于有用信号的高端和低端两侧的抑制器来说,中频本身以及中频滤波器带宽的选择都是非常重要的。这样,可以使中频频率较高,从而可以远离能够使需要抑制的、RF附近的频率分量通过变频处理后刚好落入到中频级低通滤波器带宽内的DC IP2互调产品。

  中频频率可以选用400kHz到600kHz之间的某一频率。采用一个带宽为600-800kHz左右的低通滤波器(LPF)是理想的,能够确保ADC转换后的信号没有损失地通过该低通滤波器。

采用了最大抑制指标的移动台实例
图2:采用了最大抑制指标的移动台实例

  图2中例子根据GSM900移动台的要求,采用了最大的抑制指标,具体如下:

  抑制电平=-23dBm@1.6MHz

  有用信号=-99dBm

  IP2处的Rx输入=35dBm

  低中频=500kHz

  Rx IF BW="750kHz"

  根据上述可以看到,在基带下变频并进行滤波后,有用信号可以得到恢复,恢复后的信噪比为SNR>10dB,这在基带处理中就足以实现可靠的解调。

  在基带处理中,由于处理单边带低中频下变换所需的开销较小,因而WCDMA和GSM两种接收模式能够共享相同的接收机硬件资源。为了实现资源的复用,接收机必须具有足够的线性度和压缩比,以避免在具有阻塞信号时产生失真,另外,还需具有射频频率捷变能力,以及上述的中频滤波器带宽可选择能力。

  方案实现

  由Lime Microsystems公司所开发的一款收发器IC具有375MHz到4GHz的频率工作范围,可以覆盖3GPP所规定的所有频段。另外,该芯片还提供 2个发射输出,两个主接收机输入,还有一个专为前面所述的侦听模式而优化的宽带接收机输入。Lime Microsystems公司所开发的这款收发器IC如图3和图4所示。

用于目标频段并具有最低材料成本的最小系统实现方案 

图3:用于目标频段并具有最低材料成本的最小系统实现方案。

Lime Microsystems公司的收发器配置

图4:Lime Microsystems公司的收发器配置

  由于该收发器不再需要增加外围电路来实现所需的灵活度,而且提供了现有设计模块的复用,因而它不仅为针对某个单一市场的单频系统(例如,用于欧洲的WCDMA频段I),也为能够通过动态配置来适用于任意一个蜂窝频段的多频段、多制式系统提供了具有成本效益的解决方案。

  总结

  一个低成本的、具有足够宽的频率范围的、具有带宽选择灵活性的、以及具有足够线性度的单接收机通道,可以由WCDMA和GSM接收机通道共享。由于能够在多个标准和多个制式之间共享一些硬件资源,从而成为实现收发器连接的最佳解决方案。

  将一个低成本的单接收机通道用于多种接收模式,减少了对多路接收机器件(无论是分立器件还是集成到单芯片上)、多个本振、滤波器的需求,ADC也可以复用,从而大大节省了元器件数量,进而降低了硅片成本。


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家庭基站? 射频? MEMS?

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