基于Femto基站的射频解决方案

终导致新用户的减少。

基于DSL的家用基站

根据统计，大约有一半的手机呼叫来自于室内，很多用户都抱怨在混凝土结构的公寓中接收信号不理想。

图3所示为两类建筑的路径损耗，由于许多3G手机需要高于-110dBm的接收功率才能实现可靠的IP数据服务，可以看出，在混凝土建筑中，接收灵敏度已经低至无法为客户提供数据服务的程度。

图3. 两类建筑的路径损耗
与此同时，大家可以看到DSL在欧洲已经被采纳，在美国已经非常成熟了，在包括中国的亚太地区也被广泛的应用，新型的DSL调制解调器能够与此服务配套。

许多美国和欧洲的手机用户家中都有无绳电话(POTS或IP电话), DSL或cable modem计算机互联网接入, TV, Wi-Fi等。3G手机运营商希望推出最有竞争力的多媒体服务与这些服务竞争。

Maxim的femto基站射频收发芯片组

Maxim的femto基站参考设计V8.0可以满足TS25.104对WCDMA band class 1的要求，该RF芯片组包括两片带Σ-Δ位流数字接口的RF收发器，可直接与基带DSP/调制解调器互联。收发器使用降低幅度的LVDS接口，滤波器在基带DSP/调制解调器中实现，射频部分可通过软件配置。

这是一个射频收发器部分的完整参考设计，接收芯片内集成的LNA支持发送监视模式，图4是参考设计电路板照片。

图4. Maxim femto基站参考设计

可以满足UTRA Band 1 femto基站标准(3GPP TS25.104)

Femto基站的主要要求如表1所示，对WCDMA femto基站来说，同时满足TS25.104对发送和接收动态范围的要求比满足TS25.101对手机的要求困难的多，差距至少有10dB。但是，由于预计的产量很大，所以对集成度和BOM成本的要求又要做到和手机类似。因此，理想的系统最好采用低成本高集成度的手机芯片组设计，但在收/发与手机相反的频带内保持高性能(基站应用)。

表1. TS25.104主要要求

例如在接收通道，用于测量ADC的5MHz带内偏移干扰要求做到-38dBm，比对手机-52dBm的要求苛刻的多。同样，用来测试通道选择性的10MHz带内偏移干扰要求做到-30dBm，而手机仅要求-56dBm。因此，接收器必须具有更高的IIP2和IIP3性能。

对femto基站发射机线性的要求也比对手机要求苛刻，对于WCDMA手机来说，ACPR金要求-33dBm，但是TS25.104 femto基站要-45dBm。

系统性能测试和分析

接收灵敏度是一个重要的系统指标，受RF通道的信号质量和基带调制解调器DSP处理能力的影响较大，在最小输入信号条件下，RF通道质量受接收器噪声(即NF)的影响。

接收灵敏度可通过系统NF计算。在灵敏度计算中，(基带解调器) BER为0.001%的QPSK信号要求Eb/No为7.5dB，灵敏度可根据下式计算：

参考灵敏度 = KTB + NF + (Eb / No) - PG

其中：

BW = 3.84MHz码率

KTB = -174dBm/Hz + 10 log(3.84MHz) = -108.13dBm

PG = 相对于扩展频带的12.2kbps比特率 = 10log(3.84MHz/12.2kbps) = 25dB

如果NF为10.5dB，灵敏度为：

-108.13dBm + 10.5dB + 7.5dB - 25dB = -115.13dBm

ACS和阻塞性能可以用同样的方法计算，在指定干涉条件下测量系统NF。这里的灵敏度差一些是因为干涉增加了噪声。

Tx性能用TS25.141 Test Model 1 (TM1)指定的信号进行测试。TM1信号模拟真实通信场景，可能峰均比会稍高些。

最大功率在3.84MHz的WCDMA带宽内测试，ACLR在5MHz偏移处测得。本参考设计发送ACLR的性能取决于外部PA。

Femto基站参考设计V8.0 UTRA Band 1性能测试结果

表2. V8.0参考设计性能

图5. 输出功率为+17dBm的TM1 64DPCH信号ACLR

图6. 输出功率为+17dBm的TM1 64DPCH信号EVM

结论

Femto基站将为在家中的手机用户带来更好的数据网络体验。为在接近手机成本的前提下满足基站苛刻的性能要求，femto基站的电路设计将会更困难。而Maxim的femto基站芯片组既能满足3GPP TS25.104关键指标性能的要求，又可满足对BOM成本的要求。

围炉夜话系列：还原射频工程师真实的技术人生