飛蜂窩基站實(shí)現了家庭無(wú)線(xiàn)互連

可以想象有一種設備，它能夠在家庭范圍內提供高質(zhì)量的電話(huà)服務(wù)，允許家庭成員之間不受限制地進(jìn)行語(yǔ)音和數據交流，而每月只需要很低的費用。Femto基站通常是指飛蜂窩（Femtocell，也稱(chēng)為毫微微小區），它具有很多功能。這種小型無(wú)線(xiàn)設備放置在家庭或辦公室內，可以提高本地無(wú)線(xiàn)覆蓋。

什么是飛蜂窩

如圖1所示，傳統基站可以提供大范圍的覆蓋，而飛蜂窩則提供了諸如居住場(chǎng)所等的小型區域無(wú)線(xiàn)覆蓋。飛蜂窩路由器與用戶(hù)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)接口相連接，這可以降低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )負載。它還可以改善網(wǎng)絡(luò )容量、降低功耗、減小信號回程成本和維護成本等。

圖1 飛蜂窩基站和宏蜂窩（Macrocell）基站的比較

飛蜂窩也允許用戶(hù)在家庭信號覆蓋有限的情況下選擇服務(wù)方式，用戶(hù)只需在每月手機費賬單中增加一點(diǎn)額外的費用就可以了。

當在飛蜂窩覆蓋區域內，所有的移動(dòng)應用都處于家庭付費的范圍之內，允許家庭中不受限制的語(yǔ)音和數據通信而不會(huì )增加每月太多的費用。距離飛蜂窩越近，鏈路的通信質(zhì)量越高，而又能夠同時(shí)降低手持設備的電池消耗。飛蜂窩克服了3G信號從基站穿越建筑物墻壁的限制，能夠實(shí)現對移動(dòng)數據服務(wù)的高速訪(fǎng)問(wèn)，如瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、下載音樂(lè )和視頻內容到手持設備上等。

飛蜂窩與Wi-Fi路由器類(lèi)似，同樣基于成熟的無(wú)線(xiàn)通信標準（UMTS和CDMA等）。與已有標準兼容的同時(shí)，它還使用操作者私有的頻譜來(lái)提供高效、穩定的無(wú)線(xiàn)連接。

飛蜂窩基站還與已有的手持設備兼容，而且連接對用戶(hù)是透明的。不像宏蜂窩網(wǎng)絡(luò )那樣匯聚數十、乃至上百個(gè)基站到核心網(wǎng)絡(luò )中，一個(gè)飛蜂窩網(wǎng)關(guān)必須管理數千或甚至百萬(wàn)的飛蜂窩節點(diǎn)。

飛蜂窩必須以與手持設備相當的成本提供從基站到手持設備之間的QoS（服務(wù)質(zhì)量）控制，這為無(wú)線(xiàn)設計者提出了挑戰。飛蜂窩必須提供高質(zhì)量的語(yǔ)音服務(wù)和高速的移動(dòng)數據服務(wù)（EVDO和HSPA），其成本還不能超過(guò)宏蜂窩節點(diǎn)的成本。

為了滿(mǎn)足這些挑戰，飛蜂窩的設計必須利用低成本的生產(chǎn)技術(shù)和高度集成的電路來(lái)減小校準和測試時(shí)間。飛蜂窩主要安裝在家庭內，因此，它們必須體積小巧、成本低且易于用戶(hù)自己安裝。

以低輻射功率（法規規定為100mW）發(fā)送數據的飛蜂窩也必須考慮無(wú)線(xiàn)環(huán)境來(lái)減輕干擾和滿(mǎn)足法規要求。3G飛蜂窩必須監視UMTS信道和GSM信道來(lái)檢測鄰近的基站建立移動(dòng)連接，以便當用戶(hù)離開(kāi)飛蜂窩覆蓋區域時(shí)能夠正確切換。

飛蜂窩主要由兩個(gè)部分組成：模擬前端和基帶處理器。模擬前端在發(fā)送電路中將數字數據流轉換為射頻信號，在接收電路中執行相反的操作。

模擬前端設計需要在集成度和性能之間進(jìn)行折中選擇。雖然有許多分立解決方案可以通過(guò)剪裁達到最好的性能，但成本可能使它不適合在飛蜂窩設計中采用。相反，一個(gè)全集成的方案可能提供最低的成本，但性能可能不是最好的。

飛蜂窩的內部結構

圖2表示了一個(gè)用于本地基站的飛蜂窩設計框圖，它工作在UMTS頻段1，同時(shí)也監視850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2100MHz頻段的信號。

圖2 基于集成解決方案的飛蜂窩模擬前端示意圖

在發(fā)送側，數字基帶信號以12位的并行數據流傳輸給混合信號前端，并將其轉換送給模擬I/Q基帶進(jìn)行處理?；鶐盘柾ㄟ^(guò)集成射頻收發(fā)器轉換為射頻信號，被射頻功率放大器進(jìn)行放大，再發(fā)送給雙工器，功率監測器監視射頻輸出。一個(gè)單刀6擲（SP6T）開(kāi)關(guān)選擇哪一個(gè)發(fā)送或接收監視鏈路被連接到設備的天線(xiàn)上。這個(gè)信號鏈路在射頻輸出連接器上提供了13dBm的輸出功率，滿(mǎn)足3GPP標準TS25.104所定義的發(fā)送ACLR指標。接收鏈路包括聲表面（SAW）濾波器和SPDT開(kāi)關(guān)來(lái)監視主通路。匹配模塊為每個(gè)接收端口提供簡(jiǎn)化的串行/分流電感。

集成射頻收發(fā)器有三個(gè)接收輸入引腳：頻段1一個(gè)，另兩個(gè)用于高頻段和低頻段信號監視。頻段1接收功能可以在接收1960MHz上行鏈路信號和監視2140MHz下行鏈路信號之間切換。

集成射頻收發(fā)器轉換并過(guò)濾選擇的射頻信號，再送給基帶I/Q進(jìn)行信號處理?；鶐盘柋换旌闲盘柷岸瞬蓸?，并轉換為兩個(gè)12位并行位流，送給數字基帶處理。

按功能劃分可以給設計者帶來(lái)很大的設計靈活性，保證信號在鏈路中的高性能，并允許選擇合適轉換速率和分辨率的數據轉換器來(lái)滿(mǎn)足應用需求。這樣的方案能夠使設計者可以將已有的商業(yè)基帶器件加到模擬前端中，以加速飛蜂窩產(chǎn)品的面市時(shí)間，將來(lái)飛蜂窩市場(chǎng)成熟時(shí)也還能再增加新的功能。