低成本家庭基站射频解决方案 可编程收发器IC

如今，基带电路的可编程已不是太大问题，但实现一个多频带多制式的射频前端却仍面临很大挑战。直到最近，人们还认为解决这个问题的方法是使用一排射频 MEMS开关，在几种不同的射频前端之间进行切换。随着一些公司开发可编程的多频带多标准的射频收发器IC，人们的观点正在改变。
　　另一方面，射频MEMS仍然受到可靠性问题的困扰，而可编程射频硅解决方案正在为OEM厂商和系统设计师们提供真正的好处，尤其体现在家庭基站这类应用中。

　　应用背景

　　家庭基站的未来取决于一系列关键挑战的解决程度，这些挑战例如功能性和成本等。还有像定时/同步，无线干扰以及从传统的宏蜂窝基站单元到家庭基站的切换等问题，都将影响家庭基站射频部分的设计和实现。多频段和多标准为本来就较长的供应链进一步增加了复杂性。

　　上述挑战在为家庭基站增添更多功能的时候将会出现，如为了接收像位置和定时这类信息时，向家庭基站添加的对附近的宏蜂窝基站单元的广播信道进行侦听的侦听模式。这些广播信道采用的可能是任意一种通用调制方案，不一定与家庭基站收发器所用的调制方式一致。为了将成本降至最低，并将家庭基站中的元器件数量降到最少，如果能够将主收发器的无线资源借过来实现侦听功能是最好不过的了。为了确保收发器不仅能够工作在一系列不同的频段上，而且还要能够处理不同的调制制式，同时为了满足进取的价格点还不能增加过多的辅助电路，这就需要一系列的设计考虑。

　　倘若可编程收发器具备足够的频率捷变能力，就无需随着标准和地域的不同而要求与之对应的专用收发器芯片。这种芯片能够被迅速和简便地重新编程，来适应不同的网络配置、带宽、数据传输率以及制式。

　　本文所提出的概念基于的是一个完全可配置的接收机，该接收机可以适用于主要的一些调制制式，并具有多路宽带低噪声放大器(LAN)输入，允许直接连接到多达3个接收频段的滤波器上，能够实现到侦听模式的无缝转换，而无需增添额外的接收机链路。该设计还允许下行链路在接收机独立工作的同时继续其自身广播信道的发射。

　　家庭基站具有独特的特性，它们是安装在终端用户家庭中的、必须能够与现有无线基础设施无缝连接的无线基础设备。一旦通电后，家庭基站必须能够根据其周边的宏蜂窝环境进行自配置。因此，它必须能够侦听其自己的宏蜂窝网络以及可能出现的其他频率以及调制制式。

　　该网络侦听模式要求家庭基站采用基于现有的单频和标准收发器方案的多路接收机通道/IC。随着没有器件可以利用的新频段的发布，使得问题变得更加复杂。

　　侦听自身下行链路

　　干扰控制是家庭基站研发成功与否的关键，而能够侦听自身的下行链路的要求对收发器提出了下列需求：

　　* 接收机链路能够工作在下行频段上

　　* 在选定侦听模式时下行链路滤波器需切换到接收机输入上

　　在能够覆盖所有频段的侦听模式中灵活性是理所当然的需求。在对同一频段进行侦听时，要利用现有的用于发射机的天线滤波器时也必须谨慎。由于家庭基站中功率电平较小，也许可以通过增加低成本的RF开关，使得在需要时，可以将发射通道滤波器用于接收机通道，见图1。

图1：接收机通道共享发射通道滤波器

　　如果限制该系统只能使用一个单接收机通道来实现，则在接收机主通道上还需要增加一个开关，如图1所示，这将对接收性能带来如下一些不利影响：

　　* 开关的插入损耗将使接收灵敏度降低(大约0.5dB)

　　* 发射链路和接收链路之间的双工隔离度指标要求大于45dB，因此开关的隔离度决定着发射链路和接收链路之间的隔离度(约为2*20dB=40dB)

　　而这些问题都是无法克服的，因为任何元器件的增添都将会增加成本和复杂度。通过在收发器IC中采用额外的接收机通道输入，从而可以使下行侦听通道能够与接收机主通道保持分离，因而消除了已知的风险，并减少了元器件数量。

　　附加网络侦听模式

　　除了上述需要侦听自身的下行链路外，家庭基站还需要以与自身相同的频率和调制制式来侦听宏蜂窝的下行链路，另外，家庭基站也可能会被放置在无法实现这类功能的地方。因此，期望能够从其他的调制制式和频段获取网络信息。因此，需要对侦听模式通道提出更进一步的需求，主要是它必须能够处理不同的调制制式(最常见的就是GSM)以及距离主收发器工作频段8倍频程或者更远的工作频率。

　　宽带操作

　　多频段收发器通常采用多个低噪声放大器，调整每个放大器使之用来处理不同的RF频段，但是，在家庭基站市场中，由于部署的地理位置的限制，要求侦听模式所用的频率保持灵活性。能够覆盖欧洲主要国家和美国的各个频段的最基本的一组接收频率为：

　　* 主接收机