本文討論的集成收發器係列是業界率先支持所有現行蜂窩標準（2G至5G）並覆蓋全部6 GHz以下調諧範圍的產品。利用這些收發器，基站設計人員可以讓單一緊湊型無線電設計適合所有頻段和功率變化。

 

首先來看一些基站類別。眾所周知的標準組織3GPP定義了若幹基站類別。這些基站類別有不同名稱。寬泛地說，最大的基站或廣域基站(WA-BS)tigongzuidadedilifugaifanweiheyonghushuliang。qishuchugonglvyezuigao
，bixutigongzuijiadejieshouqilingmindu。suizhejizhanzhujianbianxiao，suoxudeshuchugonglvyejianxiao，jieshouqilingmindutongshijiangdi。

 

表1.各種基站尺寸

 

此外，3GPP還定義了不同的調製方案。寬泛地說，對調製方案的實用細分是劃分為非GSM調製（包括LTE和CDMA類型的調製）和基於GSM的調製——特別是多載波GSM (MC-GSM)。在這兩大類方案中
，GSM在射頻和模擬性能方麵要求最高。此外
，隨著更高吞吐速率的無線電變得越來越普遍，MC-GSM已取代單載波GSM成為標準。一般來說，支持MC-GSM性能的基站無線電前端也可以處理非GSM性能。支持MC-GSM的運營商在把握市場機會方麵擁有更大的靈活性。

 

曆(li)史(shi)上(shang)

，基(ji)站(zhan)由(you)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)組(zu)成(cheng)。我(wo)們(men)相(xiang)信(xin)今(jin)天(tian)的(de)集(ji)成(cheng)收(shou)發(fa)器(qi)可(ke)以(yi)取(qu)代(dai)很(hen)多(duo)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)，同(tong)時(shi)提(ti)供(gong)係(xi)統(tong)優(you)勢(shi)。但(dan)首(shou)先(xian)，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)討(tao)論(lun)基(ji)站(zhan)接(jie)收(shou)器(qi)設(she)計(ji)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。

 

廣guang域yu或huo宏hong基ji站zhan在zai曆li史shi上shang一yi直zhi是shi無wu線xian通tong信xin網wang絡luo的de主zhu力li，其qi接jie收shou器qi設she計ji傳chuan統tong上shang是shi最zui具ju挑tiao戰zhan性xing且qie最zui昂ang貴gui的de。它ta為wei何he如ru此ci困kun難nan

？一yi句ju話hua，靈ling敏min度du。

 

基ji站zhan接jie收shou器qi在zai特te定ding條tiao件jian下xia必bi須xu達da到dao所suo需xu的de靈ling敏min度du。靈ling敏min度du是shi衡heng量liang基ji站zhan接jie收shou器qi解jie調tiao手shou機ji發fa出chu的de弱ruo信xin號hao的de能neng力li高gao低di的de品pin質zhi因yin數shu。通tong過guo靈ling敏min度du可ke確que定ding基ji站zhan能neng夠gou收shou到dao手shou機ji信xin號hao同tong時shi保bao持chi連lian接jie的de最zui遠yuan距ju離li。靈ling敏min度du可ke以yi按an兩liang種zhong方fang式shi分fen類lei：1) 沒有任何外部幹擾的靜態靈敏度
；2) 有幹擾的動態靈敏度。

 

首先談談靜態靈敏度。在工程術語中，靈敏度由係統噪聲係數(NF)決jue定ding。噪zao聲sheng係xi數shu越yue低di
，意yi味wei著zhe靈ling敏min度du越yue高gao。通tong過guo提ti高gao增zeng益yi以yi實shi現xian所suo需xu的de係xi統tong噪zao聲sheng係xi數shu
，可ke實shi現xian所suo需xu的de靈ling敏min度du，而er增zeng益yi是shi由you一yi種zhong稱cheng為wei低di噪zao聲sheng放fang大da器qi(LNA)的昂貴器件產生。增益越大
，LNA的成本和功耗越高。

 

遺yi憾han的de是shi，動dong態tai靈ling敏min度du需xu要yao權quan衡heng。動dong態tai靈ling敏min度du意yi味wei著zhe靜jing態tai靈ling敏min度du受shou到dao幹gan擾rao會hui變bian差cha。幹gan擾rao是shi指zhi接jie收shou器qi上shang出chu現xian的de任ren何he不bu需xu要yao的de信xin號hao，包bao括kuo來lai自zi外wai界jie的de信xin號hao或huo接jie收shou器qi無wu意yi產chan生sheng的de信xin號hao，如ru互hu調tiao產chan物wu。在zai此ci背bei景jing下xia，線xian性xing度du描miao述shu係xi統tong處chu理li幹gan擾rao的de能neng力li。

 

在(zai)有(you)幹(gan)擾(rao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，我(wo)們(men)費(fei)力(li)實(shi)現(xian)的(de)係(xi)統(tong)靈(ling)敏(min)度(du)會(hui)有(you)損(sun)失(shi)。這(zhe)種(zhong)權(quan)衡(heng)會(hui)隨(sui)著(zhe)增(zeng)益(yi)提(ti)高(gao)而(er)變(bian)得(de)更(geng)糟(zao)
，因(yin)為(wei)高(gao)增(zeng)益(yi)通(tong)常(chang)伴(ban)隨(sui)著(zhe)線(xian)性(xing)度(du)降(jiang)低(di)。換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo)，過(guo)大(da)的(de)增(zeng)益(yi)會(hui)降(jiang)低(di)線(xian)性(xing)度(du)性(xing)能(neng)，導(dao)致(zhi)強(qiang)幹(gan)擾(rao)下(xia)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)降(jiang)低(di)。

 

設計無線通信網絡時

，網絡性能的負擔是放在基站端，而不是放在手機端。WA-BS設計旨在覆蓋較大區域並實現出色的靈敏度性能。WA-BS必須有最佳靜態靈敏度以支持小區邊緣的手機
，這裏的手機信號非常弱。另一方麵，在有幹擾或阻塞的情況下
，WA-BS接收器的動態靈敏度仍須很好。即使基站附近手機的強信號產生幹擾，接收器仍然必須對手機發出的弱信號展現良好的性能。

 

以下信號鏈是簡化的基於分立器件的典型係統接收器。LNA、混頻器和可變增益放大器(VGA)稱為RF前端。RF前端設計的噪聲係數為1.8 dB，而ADC的噪聲係數為29 dB；在圖1的分析中
，RF前端增益在x軸上掃描以顯示係統靈敏度。

 

圖1.典型分立接收器信號鏈示意圖。

 

xianzaiwomenlaibijiaoyigejianhuadeshoufaqijieshouxinhaolian。keyikandao
，shoufaqijieshouxinhaoliandewuliaoqingdanshaoyuleisidefenliqijianxinhaolian。ciwai，shoufaqipianneihanyoulianggefasheqihelianggejieshouqi。kansijiandandejichengyinzanglejieshouqishejidejingzhi
，houzhetongchangkeshixian12 dB的噪聲係數。圖2所示的以下分析說明了係統如何實現高靈敏度。

 

圖2.典型收發器/接收器信號鏈示意圖。

 

圖3顯示了上述兩種實現方案的RF前端增益與靜態靈敏度的關係。WA-BSgongzuozailingmindujihuyaomanzuzuiyangeyaoqiudequyuzhong。xiangbizhixia，xiaoxingfengwogongzuozailingminduquxianxielvzuidoudequyu，tongshirengmanzubiaozhunbingyoujiaoxiaoyuliang。duiyuWA-BS和小型蜂窩
，收發器均以小得多的RF前端增益實現所需的靈敏度。

 

 

圖3.分立接收器與收發器/接收器的靈敏度對比。

 

動(dong)態(tai)靈(ling)敏(min)度(du)如(ru)何(he)呢(ne)？在(zai)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)增(zeng)益(yi)區(qu)域(yu)，我(wo)們(men)會(hui)使(shi)用(yong)收(shou)發(fa)器(qi)設(she)計(ji)廣(guang)域(yu)基(ji)站(zhan)
，動(dong)態(tai)靈(ling)敏(min)度(du)也(ye)比(bi)分(fen)立(li)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)好(hao)得(de)多(duo)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)較(jiao)低(di)增(zeng)益(yi)的(de)RF前端在給定功耗下通常具有較高的線性度。在通常使用高增益的分立解決方案中，線性度常常由RF前端決定。在收發器設計中

，與分立解決方案相比，幹擾導致的靈敏度降幅顯著降低。

 

值得一提的是，在有過多幹擾的情況下，係統會將增益降低到可以容忍幹擾的程度，並在幹擾降低時增加增益。這就是自動增益控製(AGC)。增益減小也會降低靈敏度。如果係統能夠容忍幹擾信號，通常最好保持盡可能高的增益
，以使靈敏度最大。AGC是未來討論的主題。

 

總之
，此類收發器有兩個突出特性：出(chu)色(se)的(de)噪(zao)聲(sheng)係(xi)數(shu)和(he)更(geng)高(gao)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)性(xing)。在(zai)信(xin)號(hao)鏈(lian)中(zhong)使(shi)用(yong)收(shou)發(fa)器(qi)，意(yi)味(wei)著(zhe)您(nin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)小(xiao)得(de)多(duo)的(de)前(qian)端(duan)增(zeng)益(yi)實(shi)現(xian)所(suo)需(xu)的(de)靜(jing)態(tai)靈(ling)敏(min)度(du)。此(ci)外(wai)，較(jiao)低(di)的(de)幹(gan)擾(rao)水(shui)平(ping)意(yi)味(wei)著(zhe)您(nin)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)的(de)動(dong)態(tai)靈(ling)敏(min)度(du)。如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)LNA，其成本和功耗也會更低。您還可以在係統中的其他地方作出不同的設計權衡，以利用這些特性。

 

如今

，市場上有可配置的收發器產品

，其既適合廣域基站設計，也適合小型蜂窩基站設計。ADI公司在發展這種新方法方麵發揮著領導作用，ADRV9009和ADRV9008產品非常適合廣域基站和MC-GSM性能水平。此外，AD9371係列提供非GSM（CDMA

、LTE）性能和帶寬選項，但更側重於功耗優化。

 

本文遠非全麵綜述。靈敏度話題將在後續文章中進行更深入的討論。此外，基站接收器設計的其他挑戰包括自動增益控製(AGC)算法、信道估計和均衡算法等。我們計劃在本文後續寫一係列技術文章，目的是簡化設計流程並提升大家對接收器係統的理解。

 

作者簡介

 

Jon Lanford在ADI公司位於格林斯博羅的收發器產品部擔任係統與固件驗證經理。2003年獲北卡羅來納州立大學電氣工程碩士學位之後，便在ADI公司工作。其之前的工程崗位包括GSPS流水線ADC設計和校準算法設計，以及收發器的測試開發。聯係方式：

 

Kenny Man的25年職業生涯涉及高速儀器儀表和無線基站的係統設計、係xi統tong應ying用yong以yi及ji無wu線xian基ji礎chu設she施shi的de係xi統tong架jia構gou，曾zeng任ren職zhi於yu電dian信xin設she備bei公gong司si和he半ban導dao體ti公gong司si。目mu前qian的de職zhi責ze是shi產chan品pin工gong程cheng，他ta希xi望wang更geng好hao地di為wei通tong信xin基ji礎chu設she施shi的de構gou建jian模mo塊kuai做zuo出chu貢gong獻xian。愛ai好hao包bao括kuo徒tu步bu旅lv行xing、滑雪和閱讀曆史。聯係方式：

 

 

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