小型多載波基站無(wú)線(xiàn)電中的集成前端

無(wú)線(xiàn)基站設計人員在巨大的成本壓力下面對未來(lái)的走向問(wèn)題。為了快速上市和節省成本，需要一個(gè)具有小型狀因數的多載波公共無(wú)線(xiàn)電平臺。對于無(wú)線(xiàn)電設計，選擇半導體器件是關(guān)鍵。高性能集成前端使基站設計人員能獲得降低元件又能滿(mǎn)足多載波無(wú)線(xiàn)電嚴格要求的解決方案。本文用幾種設計方法分析一個(gè)高集成多載波無(wú)線(xiàn)電實(shí)例，可以用來(lái)改善最佳化無(wú)線(xiàn)電性能。

　　降低成本和節省空間的公共無(wú)線(xiàn)電平臺

　　當會(huì )演變的3G標準和新出現的無(wú)線(xiàn)標準(如WiMAX)之間的會(huì )聚，需要采用一個(gè)公共無(wú)線(xiàn)電平臺跨接不同的空中接口標準。對于設備供應商，這種像商品式的方法，允許研發(fā)投資的大量再利用，并能靈活快速地適用性能指標或空中接口的變化。對于運營(yíng)商在開(kāi)辦新業(yè)務(wù)時(shí)，公共平臺無(wú)線(xiàn)電接入網(wǎng)絡(luò )降低了重新配置的費用。此外，在大城市內臺站征收的費用不斷增加，促使了小型基站的開(kāi)發(fā)。

　　建造一個(gè)公共無(wú)線(xiàn)電平臺的一種經(jīng)濟方法是采用單信號鏈路，在400MHz~4GHz范圍內，處理大于10MHz的任何信號帶寬。這樣寬大的頻率范圍覆蓋全球，使用商業(yè)無(wú)線(xiàn)通信所許可的頻段。對于10MHz以上的帶寬，多載波無(wú)線(xiàn)電可以處理多載波WCDMA，TD-SCDMA或CDMA2000，而不用另外的元件。

　　與單載波設計相比，降低元件數能大大地節省板尺寸，并使小型設計成為可能。

　　圖1示出帶接收分集的一個(gè)高集成寬帶無(wú)線(xiàn)電實(shí)例。TI公司的AFE8406、DAC5687、TRF3703和TRF3761都集成有多頻帶元件，它們可用在這種無(wú)線(xiàn)電中。

圖1 20MHz信號帶寬的高集成公共基站無(wú)線(xiàn)電

　　采用復IF正交調制的好處

　　在發(fā)送器(TX)端采用復中頻(IF)正交調制方法。在功率放大器(PA)輸出加一個(gè)反饋回路、這是為了處理數字前失真(DPD)來(lái)線(xiàn)性化PA，以改善PA效率。在接收器(RX)端，用高IF取樣。TRF3761是帶集成壓控振蕩器(VCO)的頻率合成器，為上混頻和下混頻產(chǎn)生本機振蕩(LO)頻率。當需要新的空中接口轉移或頻率配置變化時(shí)，唯一硬件的修改是LO頻率和帶通濾波器。數據變換器，數字上變頻器(DUC)、數字下變頻器(DDC)和基帶處理的重新配置，通過(guò)軟件可以很容易地重新編程。

　　DAC5687是一款雙通道、16位500MSPS數/模變換器(DAC)，它具有幾個(gè)集成數字信號處理單元。通常由波峰因數縮減(CFR)處理器(如GC1115)或數字前失真處理器產(chǎn)生DAC輸入。用一個(gè)復中頻輸入，用DAC5687增加數據率，這是通過(guò)數字組混頻(NCO)和/或粗混頻級內插(2，4或8)在頻譜中靈活地放置輸出信號而實(shí)現的。復DAC5687輸出是到模擬正交調制器(AQM)TRF3703的輸入。采用復IF調制的好處分析示于圖2。

　　圖2示出傳統的實(shí)數IF調制方法。在實(shí)數混頻的頂部示出復IF調制所需的附加單元。該實(shí)例中的信號很對稱(chēng)，有20MHz帶寬的3載波W-CDMA信號。

圖2 正交調制與實(shí)數調制

　　帶實(shí)數混頻的RF頻譜示于圖2右上角。它具有以L(fǎng)O頻率為中心對稱(chēng)的上邊帶和下邊帶。在此情況下，下邊帶抑制是沒(méi)有的或0dBc。用復IF調制，相位信息包含所有到RF調制器的所有通路。這反映在圖2右下方所示的帶負下邊帶頻率能量的頻譜中。在求和之后，理論上TRF3703輸出將具有雙倍上邊帶能量和零下邊帶能量。

　　由于I/O失匹，下邊帶抑制實(shí)際達到35dBc(未定標)。因此，在復IF系統中去除LO饋通、邊帶和其他寄生分量，而無(wú)相位、增益和偏移校正是可能的。此外，在復IF調制中，非諧波時(shí)鐘相關(guān)寄生信號脫離感興趣頻帶，而DAC二次Nyquist區域圖像在實(shí)數IF結構中，由fDAC與FDAC-2xfIF比較進(jìn)行進(jìn)一步的補償，這降低了對DAC輸出的濾波要求。因此，DAC和調制器之間的簡(jiǎn)單直接和無(wú)源連接是可能實(shí)現的。相反，實(shí)數IF系統完全依賴(lài)更精確的有源RF濾波來(lái)實(shí)現滿(mǎn)足頻譜表征碼要求的最后濾波RF傳輸信號。

　　在RX端，一個(gè)低噪聲放大器(LNA為輸入信號提供增益。然后，信號通過(guò)一個(gè)帶選濾波器抑制帶外阻斷器及來(lái)自相鄰頻段的干擾。其后，模擬RF混頻器下變頻所希望的信號到便于數字化的合適IF。在自動(dòng)增益控制、另外濾波和放大之后，由集成IF處理信號到基帶接收器子系統。

　　AFE8406是一款高集成的接收器，它無(wú)縫集成一個(gè)高性能雙通道14位85MSPS ADC來(lái)數字化IF頻譜，用8通道DDC調諧和濾波所希望的信號。對于寬帶標準(如W-CDMA，CDMA2000，TD-SCDMA)基帶收發(fā)系統所需的濾波要求，DDC是最佳的，并可以軟件重新配置。這種集成的一個(gè)明顯好處是可避免ADC和DDC之間高速板連接。因此，減少了板面積并保持相當好的信號完整性。DDC輸出是很低速的通道濾波數字信號，此信號由基帶DSP(如TI公司的TMS325TCI648X)解調。