WiMAX CPE 收發(fā)器之基站應用

與分立設計相比，單芯片WiMAX收發(fā)器能夠顯著(zhù)節省成本和空間，但一直以來(lái)，嚴格的發(fā)射性能要求使其無(wú)法用于基站設計。最近，一些新型器件極大地改善了發(fā)射信噪比(SNR)性能，因而適合從毫微微蜂窩到微蜂窩的各類(lèi)應用。

基站蜂窩類(lèi)型和典型要求
根據最大輸出功率和覆蓋范圍，無(wú)線(xiàn)行業(yè)將基站分為若干寬泛、重疊的類(lèi)別，如表1所示。下面的設計示例將使用功率輸出估計值。價(jià)格和設備尺寸對于所有類(lèi)型的蜂窩都非常重要。對于毫微微蜂窩基站，只有低成本和小尺寸型才能在市場(chǎng)上生存；對于微微蜂窩和宏蜂窩基站，如果其價(jià)格和尺寸優(yōu)于競爭產(chǎn)品，將擁有獨特的市場(chǎng)優(yōu)勢。單芯片收發(fā)器有助于降低價(jià)格和減小尺寸，但只有當基站滿(mǎn)足其性能要求時(shí)，這些優(yōu)勢才能顯現出來(lái)。

發(fā)射信號鏈架構
圖1所示為一個(gè)用于無(wú)線(xiàn)通信的典型直接上變頻發(fā)射信號路徑的簡(jiǎn)化框圖，其中的虛框部分最近已被集成到WiMAX CPE收發(fā)器中?；景l(fā)射機，特別是那些設計用于較大小區的發(fā)射機，通常使用分立器件來(lái)實(shí)現高線(xiàn)性度和低噪聲。

圖1 發(fā)射信號鏈框圖

然而，如圖1所示，單芯片收發(fā)器具有明顯的成本和空間優(yōu)勢。這些CPE收發(fā)器將多個(gè)功能模塊，包括數字接口、數據轉換器、模擬濾波器、增益級、混頻器和前置驅動(dòng)器等，組合構成一個(gè)混合信號集成電路。數據轉換器和數字接口的集成使得基帶處理器(BBP)可以是純數字式，從而能夠利用先進(jìn)的細線(xiàn)CMOS工藝來(lái)降低成本、功耗和縮減尺寸。有些集成收發(fā)器還整合兩個(gè)直接下變頻接收機，使總體空間和成本進(jìn)一步縮小降低。

發(fā)射功率和噪聲
對于特定應用，將收發(fā)器與分立設計相比較時(shí)，發(fā)射機噪聲是一個(gè)關(guān)鍵參數，但噪聲只是一方面考慮。噪聲必須相對于特定輸出功率進(jìn)行測量，因為所需的PA增益由收發(fā)器輸出功率決定。例如，如果收發(fā)器B的噪聲比收發(fā)器A低幾dB，但要求多幾dB的增益才能實(shí)現同樣的輸出功率，則收發(fā)器B的額外增益將導致系統噪聲更高。當考慮絕對輻射限制時(shí)，如以下設計示例所述的情況，噪聲與增益的關(guān)系尤其重要。表2通過(guò)一個(gè)定量示例顯示了這一關(guān)系。

在設計過(guò)程中，發(fā)射噪聲與頻率偏移的關(guān)系圖會(huì )有幫助。法定雜散輻射限制轉換為dBm/MHz后，便可快速判斷一個(gè)收發(fā)器是否適合給定的應用。圖2為一個(gè)多路輸入、單路輸出(MISO) WiMAX/WiBRO RF收發(fā)器在2500MHz載波頻率和10MHz信號帶寬下的關(guān)系圖。注意，頻率偏移為1MHz積分帶寬的中心頻率。因此，如果中心頻率為5.5MHz，則積分帶寬的邊緣頻率為5MHz。5MHz是10MHz帶寬目標信號的信道邊緣。

圖2 發(fā)射噪聲與積分帶寬偏移的關(guān)系

雖然10MHz信道內功率輸出為-3dBm，但信道內輻射為-13dBm，如圖2所示，因為測量是在1MHz范圍積分的結果，而不是整個(gè)10MHz信道。在圖2中，頻段邊緣處的極陡滾降是由片內插值數字濾波器引起的。將這些功能集成到收發(fā)器芯片中可以減輕BBP的負擔，BBP與收發(fā)器之間的數據速率因為2倍插值而減半。