提高多模式MIMO接收器性能同时减小占板面积

摘要：充分利用DDR2 SDRAM速度快、FLASH掉电不消失、MATLAB/Simulink易产生矢量信号的特点，以FPGA为逻辑时序控制器，设计并实现了一种灵活、简单、低成本的矢量信号发生器。本文以产生3载波WCDMA为例，详细介绍了矢量信号发生器的设计方案与实现过程，使用Verilog HDL描述并实现了DDR2 SDRAM的时序控制和FPGA的逻辑控制。

引言

高性能无线基站正在经历着根本性的变化，以使高成本4G(第四代)网络的部署更可接受、更有效。同时，随着4G网络的数据传输速率提高到比目前的3G网络高很多倍，性能要求变得越来越苛刻了。设备设计师面临着很多挑战：在射频单元中塞入很多MIMO通道;将射频单元塞进占板面积和体积更小的外壳中;使射频单元易于配置，以支持任何频带或通信标准。

因此，新一代基站的外观与过去相比有可能不同。通常称为RRH(远端射频头)或RRU(远端射频单元)的小型、不受天气影响的密封机箱将取代在发射塔底部的空调房中放置的大型设备支架。这些机箱就像一台台式电脑那么大，设计为安装在发射塔的顶部，要经受风吹雨打。每个机箱都有大量射频电子单元通道，但没有基带调制或解调处理器。而已调制信号通过多条100Gbps光纤电缆或通过点到点微波链路送进、送出。这些信号被发送到可能相距数十公里远的一个基站单元，并一次馈送给多个蜂窝基站。这种类型的基站架构很容易扩展，部署时也有可能更经济。

新一代系统的另一个趋势是能够工作于多个频段(在很多情况下能够执行多模式运作)的无线电设备。此类系统可以容易地利用软件进行配置以适应任何电信运营商的服务要求，而不受工作频段或使用标准的影响。

MIMO接收器提高网络容量

就任何新一代基站而言，最重要的目标当然都是提供更高的数据传输速率，以提高容量。由于智能电话和便携式电脑/平板电脑使用量的激增，今天的网络呈现过载状态。通过使两个或更多的正交接收通道并行工作，MIMO收发器有助实现较高的数据速率。其数据位流被组合起来以增加有效数据速率。

另外，多个通道还有助于减轻无线接收器所遭受的衰落和多径干扰，这些干扰会导致性能下降及数据损失。凌力尔特公司的LTC5569双通道混频器专为提供双通道同时接收而设计(通过配置而使每个混频器的LO由一个公用输入来驱动)，从而保持了两个通道的相位相干性。虽然这同样可以通过采用两个分立的混频器来实现，但是将两个混频器均内置于单颗芯片之中可在器件之间实现一致的和好得多的匹配。这样的一款双通道混频器由于允许与两个物理上分开的天线或接插元件紧密配合，因而可提供更高的信号完整性水平。于是，可实现上佳的空间分集。两个混频器的内部独立LO缓冲器在两个通道之间提供了超卓的隔离，以支持将两个或更多的数据位流级联成单个速率高得多的数据位流。

通过在与其接收相同的方向上对信号进行波束控制，便可在MIMO实现方案中采用一个智能型天线。为此，两个或更多的接收通道必须测量入射信号的角度。这就使得保持两个通道之间的LO相位相干性成为不可或缺。

更大的带宽使多模式运行得以实现

预计4G无线网络不仅数据传输速率比目前的3G高得多，带宽也宽得多。这就使多模式运行成为可能。无线行业正在将带宽需求从40MHz推进到65MHz，而且在有些情况下，甚至高达75MHz。这对RF工程师而言不是一项简单的任务，因为增益平坦度条件很苛刻。