3G蜂窝Femto基站单芯片收发器方案和射频参考设计
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Maxim的单芯片Femto基站RF收发器
Maxim的RD2550 Femto基站参考设计能够满足WCDMA波段1的TS25.104要求，我们还提供WCDMA波段2、4和5的参考设计。该参考设计的核心是单片收发器，带有Δ-∑比特流数字接口，可直接连接基带DSP/调制解调器。收发器采用低电平LVDS接口，在基带DSP/调制解调器完成信道滤波，可通过软件重新配置无线工作状态。
我们已经完成完整的RF收发器参考设计。利用收发器集成的LNA，支持宏蜂窝基站监测模式。图3所示为参考设计电路板，详细信息请见参考设计5364：利用MAX2550–MAX2553收发器构建的Femtocell射频参考设计。
图3. Maxim Femto基站参考设计
满足UTRA波段1 Femto基站标准(3GPP TS25.104)
Femto基站的主要指标如表1所示，对于WCDMA Femto基站，满足接收机和发射机TS25.104的动态范围要求比TS25.101手机规格的要求更严格，相差至少10dB。但是，由于预计的产量很大，集成度和BOM成本还必须做到手机的同等水平。因此，理想情况下最好采用低成本、高集成度的手机芯片组设计，而在与手机相反的收/发频带内也要保持高性能(基站应用)。
表1. TS25.104主要要求
| Uplink Requirements | ||
| Description | Specification | Condition |
| Frequency band | 1920MHz to 1980MHz | Band 1 |
| Rx sensitivity | -107dBm | 12.2kbps data rate, BER shall not exceed 0.1% |
| Adjacent channel selectivity (ACS) | -101dBm | -38dBm, 5MHz offset WCDMA modulated interfering signal |
| Blocking (1900MHz to 2000MHz) | -101dBm | -30dBm (min), 10MHz offset WCDMA modulated interfering signal |
| Blocking (1MHz to 12,750MHz, except 1900MHz to 2000MHz) | -101dBm | -15dBm CW carrier |
| Inter modulation | -101dBm | -38dBm, 10MHz offset CW signal and -38dBm, 20MHz offset WCDMA signal |
| Downlink Requirements | ||
| Description | Specification | Condition |
| Frequency band | 2110MHz to 2170MHz | Band 1 |
| Maximum output power | Less than +24dBm | — |
| Adjacent channel leakage ratio (ACLR) | -45dB/-50dB | Offset frequency 5MHz/10MHz |
| Error vector magnitude | 17.5%/12.5% | QPSK/16QAM, RMS |
例如在接收通道，用于测量ACS的5MHz频偏内阻塞要做到-38dBm，比-52dBm的手机要求苛刻得多。同样，用来测试通道选择性的10MHz频偏内，阻塞要做到-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。
相对于手机，Femto基站发射机线性度的指标同样要求非常高。对于WCDMA手机，ACPR规定为-33dBm，而TS25.104 Femto基站则为-45dBm左右。
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
式中：
BW = 3.84MHz码片速率
KTB = -174dBm/Hz + 10 log (3.84MHz) = -108.13dBm
PG = 12.2kbps码率，相对于扩频带宽 = 10log (3.84MHz/12.2kbps) = 25dB
如果NF为10.5dB，灵敏度计算如下：
-108.13dBm + 10.5dB + 7.5dB - 25dB = -115.13dBm
ACS及阻塞性能可采用类似方法计算，按规定的干涉条件测量系统NF。这里，由于干涉效应产生的附加噪声，使得NF比灵敏度测量结果要差一些。
按照TS25.141规定的测试模型1 (TM1)测量Tx性能，TM1信号模拟实际的流量情况，pk-avg可能较高。
在3.84MHz WCDMA带宽测量最大功率，在5MHz频偏位置测量ACLR。这种情况下，发射ACLR性能主要取决于外部PA。
RD2550 UMTS波段1 Femto基站参考设计的性能测试
表2. RD2550参考设计性能测试
| Uplink Requirements | ||
| Description | Specification | Maxim's Radio Performance |
| Frequency band | 1920MHz to 1980MHz | Band 1 |
| Rx sensitivity | -107dBm | Exceeds |
| ACS | -101dBm | Exceeds |
| Blocking (1900MHz to 2000MHz) | -101dBm | Exceeds |
| Blocking (1MHz to 12,750MHz, except 1900MHz to 2000MHz) | -101dBm | Exceeds |
| Inter modulation | -101dBm | Exceeds |
| Downlink Requirements | ||
| Description | Specification | Measured Performance |
| Frequency band | 2110MHz to 2170MHz | Band 1 |
| Maximum output power | Less than +24dBm | With external PA |
| ACLR | -45dB/-50dB | Exceeds |
| Error vector magnitude | 17.5%/12.5% | Exceeds |
图4. TM1 16DPCH信号ACLR，+20dBm输出功率
图5. TM1 16DPCH信号EVM，