基站射頻收發(fā)信機指標分解和分析

1、1. 1.接接收機收機接收機主要射頻指標包括reference sensitivity level，adjacent channel selectivity（acs） ，blocking（in-band 和 out-of-band） ，接收機互調。其中帶內blocking 指標和 acs 分析類似。1.11.1referencesensitivitylevelreferencesensitivitylevel接收機的最小可接收電平（接收機靈敏度）= -174dbm/hz + 10logbw + nf + eb/n01.eb/no 由基帶解調能力決定，與射頻前端無關；2.bw 由無線系統(tǒng)協(xié)議標準

2、定義；3.-174dbm/hz 及總的熱噪聲；因此針對某一無線系統(tǒng)設計，靈敏度指標的分解即根據(jù)協(xié)議靈敏度指標要求來設計接收機的噪聲系數(shù) （noise figure） 要求， 以保證滿足靈敏度指標允許的最大輸入噪聲 （總噪聲，包括輸入熱燥和引入的系統(tǒng)噪聲）上圖說明如下：step1：系統(tǒng)要求靈敏度指標為-121dbm/3.84mhz；step2：eb/no = 5db 不考慮編碼增益允許的總輸入噪聲=-121dbm 5db = -126dbmstep3：12.2kbps 數(shù)據(jù)速率到 3.84mcps 碼片速率的擴頻增益為 25db，考慮擴頻增益后總的輸入噪聲要求為-101dbm；step4：3.8

3、4mhz 帶內總的熱噪聲 = -174dbm + 10log3.86mhz/1hz = -108.1dbm所以為滿足靈敏度指標要求，系統(tǒng)接收機連續(xù)噪聲系數(shù)需要（-101+108.1）=7.1db接收機的其他指標都是基于靈敏度指標滿足設計要求為前提。notenote：noise figurenoise figuresnr = ps/pif = snrin/snrout (1正無窮)noise factor噪聲因子nf(db) = 10logf （0正無窮）noise figure 噪聲系數(shù)，noise factor的 db 形式；1.21.2adjacentchannelselectivity(

4、acs)adjacentchannelselectivity(acs)acs 和帶內阻塞指標分析類似，考量的是接收頻帶內存在大的干擾信號時接收機的接收能力。該指標主要通過上行信道成型濾波器、接收通道增益線性范圍以及agc 功能來保證。這里以 acs 為例進行指標分解進行說明。step1：協(xié)議要求允許領導干擾惡化靈敏度6db，即鄰道干擾需要滿足-115dbm 有用信號下得 ber 要求；step2：基帶解調門限 eb/n0 （5db） -120dbm；step3：25db 擴頻增益 -95dbm；step4：扣除靈敏度指標下信道內輸入總噪聲-101dbm -95dbm （3.16e-13w） -

5、 -101dbm （7.94e-14w） =2.36795e-13w （-96.2563dbm），即扣除系統(tǒng)噪聲外允許引入的其他噪聲功率 step5/6： 協(xié)議要求的最大鄰道干擾電平-52dbm-52dbm 96.3dbm = 44.3db，即，鄰道最小抑制比。以上分析沒有考慮大的干擾信號下，接收通道非線性失真的影響。實際設計中需要針對系統(tǒng)要求的接收信道要求的信號接收功率動態(tài)范圍（混頻器，adc 等器件的指標考慮鏈路增益設計-agc，以及增益變化對接收鏈路nf 的影響）1.31.3out-of-bandblockingout-of-bandblocking帶外阻塞抑制和 acs/in-band

6、 blocking指標分析方法一樣。只是帶外阻塞指標要求干擾電平更高。對于基站接收機來說，帶外干擾信號在進入接收機后首先經過了腔體濾波器/雙工器對帶外干擾進行了一次抑制。 系統(tǒng)設計需要根據(jù)講帶外抑制指標分解給濾波器設計規(guī)格。對于 co-location指標，也是帶外的阻塞干擾信號。1.41.4receiverinter-modulationreceiverinter-modulation接收機互調是考量天線口存在兩個干擾信號時，其互調產物如果落在信道內時會煩擾接收機接收有用信號。step14：同 1.2；step5：干擾信道電平-48dbm；step6：im3 產物不能大于-96.3bm，即

7、im3 相對-48dbm 干擾信號電平為：48.3db；step7：天線 iip3 = im3/2 + p_干擾信號 = 48.3db/2 48dbm = -23.9dbm1.51.5receiverreceiver設計架構設計架構1.5.11.5.1 接收機設計架構介紹接收機設計架構介紹當前基站接收機一般采用 zif 設計結構或一次下變頻中頻欠采樣架構（數(shù)字與在將中頻下變頻到基頻）目前基于 rfic 的 lte基站接收機基本采用這種方案。優(yōu)點：優(yōu)點：zif 大大簡化了接收機射頻鏈路設計，節(jié)省了產品體積。 adc 工作低頻，可以提供更有的性能。頻率規(guī)劃簡單，無需鏡像抑制。缺點：缺點：基帶直流失

8、調降低了系統(tǒng)的總體動態(tài)范圍；對鏡頻抑制的需求，使得多載波應用中所能容許的 i/q 失配非常??；偶次諧波失真降低了靈敏度；低輻射對 lo 泄漏指標的要求更加苛刻；動態(tài)范圍低于其它結構。1.5.2 zif1.5.2 zif 鏡像抑制介紹鏡像抑制介紹負頻率概念？1.61.6adcadc 指標分析指標分析1.6.1 rf1.6.1 rf 前端增益確定前端增益確定1.確定系統(tǒng)噪聲系數(shù)如 1.1 分析，wcdma 系統(tǒng) nf7.1db 即可滿足協(xié)議要求的靈敏度指標要求。為了保證更優(yōu)的指標和設計余量，nf 設計指標定位 4db（nfsys） ，假設 adc 對系統(tǒng)噪聲系數(shù)影響為 0.5db，模擬電路總的噪聲

9、系數(shù)為3.5db（rf 前端 nf1） 。adc 的參數(shù)如下：基于以上 adc 參數(shù)，其等效噪聲系數(shù)nf2 如下：如下圖示，確定rf 前端的增益 pg1 和 adc 的等效噪聲系數(shù) nf2（27.2db，adc 自身底噪相對于熱噪聲） 。2.rf 前端增益 pg1 確定增益計算公式如下：1.6.21.6.2 無阻塞條件下天線口和無阻塞條件下天線口和 adcadc 口功率對應關口功率對應關1.6.3 adc1.6.3 adc 阻塞信號電平對阻塞信號電平對 rfrf 前端增益要求前端增益要求adc 輸入端的最高阻塞信號電平（工作頻帶內和工作頻帶外） ；阻塞電平分析時需要考慮余量（adc 滿量程電平

10、和 adc 最大輸入端電平差） ，通常我們不希望阻塞信號的峰值電平高于adc 滿量程電平。假設預留 7db 余量，天線口阻塞電平為-30dbm，計算從天線口到 adc 輸入口的增益 pg1：= fs 7db 阻塞信號電平fs 為 adc 滿量程輸入電平 full-scale= +4dbm 7db (-30dbm)= 27db, 或從 33db 標稱增益降低 6db如果接收機鏈路（包括 adc）的動態(tài)不能滿足設計要求時，需要通過 agc 功能實現(xiàn)大小信號下接收機性能。從在阻塞時電路噪聲和失真會惡化系統(tǒng)噪聲系數(shù)：2. 2.發(fā)發(fā)射機射機發(fā)射機主要性能要求：1.信號質量（evm）2.雜散輻射產物（ac

11、lr，sem）2.12.1transmittertransmitter 設計架構介紹設計架構介紹2.22.2可能出現(xiàn)的問題可能出現(xiàn)的問題噪聲底交調/ 鄰道泄漏抑制lo 泄漏鏡像邊帶2.32.3imdimd 和和 aclraclr1.對寬帶無線系統(tǒng)，imd 不僅影響 aclr，還影響evm。對aclr 的影響更大。oip3 是關鍵參數(shù)，third order intercept point(ip3).oip3 = im/2 + po2.降低輸出功率可以改善 aclr，但最終收底噪限制；3.利用 3 階交調 oip3 簡單估算 aclrpt = 包括所有載波的總輸出功率，利用兩個單頻載波在每載波輸

12、出功率為(pt - 3db) 狀態(tài)下推算的 im3 值可以估算：單載波 aclr = | im3 | -3 db雙載波 aclr = | im3 | - 9 db4 載波及以上 aclr = | im3 | - 12db估算中未計及噪聲底2.42.4loleakageloleakage修正辦法改變基帶 i，q 信號中的 dc 偏移需要較高的 dac 分辨率有源對消電路反饋環(huán)此部分是數(shù)字預失真控制環(huán)路的一部分2.52.5imagesuppressionimagesuppression修正辦法調節(jié) i/q 輸入的幅度和相位偏需要較高的 dac 分辨率設置一個固定的偏移量作一階利用反饋環(huán)作有源修正結合到數(shù)字預失真環(huán)路中實現(xiàn)3 pa3 p