ADI：中国TD-SCDMA系统如何实现向TD-LTE发展
时间：02-16
来源：Jake Chen
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今天的TD-SCDMA手机的数据下载和上传速率只有384kbps，而且还只是理论值，不论对于将可视通话和互联网接入视为TD-SCDMA手机主要卖点的运营商，还是对于想在TD-SCDMA手机同样享受到在PC或笔记本电脑上同样使用体验的最终用户，这样的数据带宽肯定是远远不够的。这就决定了TD-SCDMA未来肯定要向更高数据带宽方向发展，那么它的未来应该如何演进呢？ADI公司RF和联网元件部门负责业务发展的总监David M. Boylan明确地给出了答案。
他在今年的IIC-China展会上表示："对于中国来说，TD-SCDMA系统将向著TD-LTE演进。最初的LTE部署可望在向全IP网络演变的同时，覆盖现有的HSPA或2G网络标准。"根据即将在2009年公布的3GPP Rel 8，LTE的下载速率将可达到100Mbps，上传速率将可达到50Mbps，数据调制技术将采用OFDMA以支持更高的数据速率，他补充道。
这么高的数据速率对EVM和本振的相位噪声提出了更严格的要求，而且对可变信道带宽的支持也要求功放在更宽的频带上实现高线性化。那么，3.5G LTE基站的信号发射和接收架构应该如何实现呢？
理论上讲，3.5G LTE的发射架构仍然可以采用2G/3G时代的RF-基带直接下变频架构和RF-中频-基带的IF转换架构。两种架构各有优缺点，直接下变频架构实现成本低，但性能要差一些。IF转换架构实现成本高一些，但性能要好一些。但不管是哪种架构，PLL的典型相位抖动的EVM性能指标要低于1% rms。
LTE对发射通道的总的性能要求为：1）3.5G LTE频谱质量和辐射限制应当符合现有3G WCDMA规格要求；2）单载波LTE发射器可以与3G架构非常类似；3）EVM和频谱质量是关键指标；4）DAC的动态范围由发射的LTE（或WCDMA）载波数量决定。对高动态范围的多载波设计而言，建议采用16位DAC。5）目前业内的宽带IQ调制器可以提供必需的动态范围：SFDR=2/3（OIP3-NSD）〉80dB。6）为得到最好的EVM性能，建议选择集成VCO的宽带小数-N合成器。7）为了满足频谱质量和高PAR OFDM要求，必须选用高线性度前置放大器和功放。
对于接收通道来讲，如果选用IF转换架构，那么选择高IF（单次转换）和低IF（二次转换）对接收通道的影响也是各有千秋。例如，如果选择高IF，那么ADC线性度良好，ADC噪声性能也良好，系统复杂性更低，信道可选择性好，系统成本也会因为更低复杂度和更少的转换级而更低，但不足的地方是，对抖动/PN的灵敏度高，转换器成本更高，为了实现更好的线性度而需要的转换器功率也更高。
如果选择低IF，那么ADC线性度将会更好，ADC噪声性能也会更好，对抖动/PN的灵敏度低，信道可选择性也更好，转换器成本更低，转换器功率也更低，但不足的地方是，系统复杂性更高（因增加了一个转换级），系统成本也会因为信号链上更多的元件数而更高。
如果选择直接下变频架构，也各有优缺点。优点包括：很好的转换器性能，非常简单的信号链和架构，更低的元件数，更低的系统成本。缺点包括：增益/相位/非正交I&Q信号的正交误差较大，有DC失调问题，信号链可能很难设置和维护。
总的来讲，与TD-SCDMA相比，帧的结构没有任何改变。LTE FDD和TD-LTE在现有标准的接收灵敏度水平方面也没有什么区别。不过，LTE要求明显比TD-SCDMA更严苛！如果现有的TD-SCDMA平台不能提供足够的裕量，那么主要的接收通道可能不得不进行重新设计。软件和DSP需要升级以满足可伸缩OFDMA对信号处理和调度的新要求。
他在今年的IIC-China展会上表示："对于中国来说，TD-SCDMA系统将向著TD-LTE演进。最初的LTE部署可望在向全IP网络演变的同时，覆盖现有的HSPA或2G网络标准。"根据即将在2009年公布的3GPP Rel 8，LTE的下载速率将可达到100Mbps，上传速率将可达到50Mbps，数据调制技术将采用OFDMA以支持更高的数据速率，他补充道。
这么高的数据速率对EVM和本振的相位噪声提出了更严格的要求，而且对可变信道带宽的支持也要求功放在更宽的频带上实现高线性化。那么，3.5G LTE基站的信号发射和接收架构应该如何实现呢？
理论上讲，3.5G LTE的发射架构仍然可以采用2G/3G时代的RF-基带直接下变频架构和RF-中频-基带的IF转换架构。两种架构各有优缺点，直接下变频架构实现成本低，但性能要差一些。IF转换架构实现成本高一些，但性能要好一些。但不管是哪种架构，PLL的典型相位抖动的EVM性能指标要低于1% rms。
LTE对发射通道的总的性能要求为：1）3.5G LTE频谱质量和辐射限制应当符合现有3G WCDMA规格要求；2）单载波LTE发射器可以与3G架构非常类似；3）EVM和频谱质量是关键指标；4）DAC的动态范围由发射的LTE（或WCDMA）载波数量决定。对高动态范围的多载波设计而言，建议采用16位DAC。5）目前业内的宽带IQ调制器可以提供必需的动态范围：SFDR=2/3（OIP3-NSD）〉80dB。6）为得到最好的EVM性能，建议选择集成VCO的宽带小数-N合成器。7）为了满足频谱质量和高PAR OFDM要求，必须选用高线性度前置放大器和功放。
对于接收通道来讲，如果选用IF转换架构，那么选择高IF（单次转换）和低IF（二次转换）对接收通道的影响也是各有千秋。例如，如果选择高IF，那么ADC线性度良好，ADC噪声性能也良好，系统复杂性更低，信道可选择性好，系统成本也会因为更低复杂度和更少的转换级而更低，但不足的地方是，对抖动/PN的灵敏度高，转换器成本更高，为了实现更好的线性度而需要的转换器功率也更高。
如果选择低IF，那么ADC线性度将会更好，ADC噪声性能也会更好，对抖动/PN的灵敏度低，信道可选择性也更好，转换器成本更低，转换器功率也更低，但不足的地方是，系统复杂性更高（因增加了一个转换级），系统成本也会因为信号链上更多的元件数而更高。
如果选择直接下变频架构，也各有优缺点。优点包括：很好的转换器性能，非常简单的信号链和架构，更低的元件数，更低的系统成本。缺点包括：增益/相位/非正交I&Q信号的正交误差较大，有DC失调问题，信号链可能很难设置和维护。
总的来讲，与TD-SCDMA相比，帧的结构没有任何改变。LTE FDD和TD-LTE在现有标准的接收灵敏度水平方面也没有什么区别。不过，LTE要求明显比TD-SCDMA更严苛！如果现有的TD-SCDMA平台不能提供足够的裕量，那么主要的接收通道可能不得不进行重新设计。软件和DSP需要升级以满足可伸缩OFDMA对信号处理和调度的新要求。