Anonim

Tässä artikkelissa esitetään vaatimukset RF-lähetin-vastaanottimen suunnittelun avainkomponenteille, jotka vähentävät dramaattisesti sekä komponenttien määrää että virrankulutusta ja siten kustannuksia ja tilaa pienissä soluissa ohjelmoitavissa tukiasemissa.

Ohjelmoitava tukiasema eroaa ohjelmiston määrittämästä siinä, että se vaihtaa radiotaajuuskaistan ennalta määriteltyjen standardien joukon ja kaistanleveyksien välillä käyttämällä taajuussyntetisaattoreita ja suodattimia, kun taas ohjelmiston määrittelemä tukiasema erottaisi tulevasta signaalista millä standardilla se toimi ja demoduloi sen digitaalisesti.

Tavallisesti kytkentäprosessi korvaa eri lähetin-vastaanottimet, etupäämoduulit (FEM) ja kantataajuudet jokaiselle standardille, mutta pyrkimys vähentää kustannuksia ja materiaalilaskua (BoM) lisää painetta, että nämä kolme elementtiä pystyvät myös monistandardisiksi ja siten laajakaistainen suorituskyky.

Tämä poistaisi tarpeen monimutkaiselta virranhallintastrategialta käyttämättömien kanavien poistamiseksi käytöstä, samoin kuin säästöstä aluksella tilaa ja materiaaleja kohti. Tämä on erityisen tärkeää suurten tilavuuksien pienisoluisten basestaatioiden - femto- ja pikosolujen - yhteydessä.
Monistandardisten femtokennojen vaatimus on vasta vasta syntymässä, mutta niiden odotetaan olevan ohjelmoitavissa selviytymään 3G: n, 2, 5 GHz: n mobiili WiMAX: n ja 3, 5 GHz: n mobiili WiMAX: n rinnakkaiselosta.

Lisätekijä, joka ajaa suuremman järjestelmän kaistanleveyden vaatimusta, on kasvava paine tehovahvistimen tehokkuuden optimoimiseksi - ja siten järjestelmän kokonaistehokkuus - käyttökustannusten vähentämiseksi ja hiilijalanjäljen aiheuttamien ympäristöongelmien ratkaisemiseksi. Yhä enemmän tämä saavutetaan digitaalisen esivääristymän (DPD) tekniikan avulla. Jotta DPD toimisi tehokkaasti, vahvistimen ulostulon sekä kolmannen että viidennen kertaluvun harmoniset harmoniat on otettava huomioon.

Jo markkinoilla olevista kaupallisista laajakaistavastaanottimista tyypillinen toimintakaistanleveys on jopa 25%, esimerkiksi 2, 3 - 2, 7 GHz tai 3, 3 - 3, 9 GHz, mikä ei riitä kattamaan kaikkia kuvan 1 mukaisia ​​kaistoja yhdellä laitteella - tätä varten, vaaditaan usean oktaavin lähetin-vastaanotin. Monissa tapauksissa kaistanleveyttä rajoittava tekijä on syntetisaattorin ominaisuudet, joita käytetään paikallisen oskillaattorisignaalin (LO) luomiseen.

Yhden sirun lähetinvastaanotin on kehitetty toimimaan koko taajuusalueella 345MHz - 4GHz. Siru yhdistää LNA: n, PA-ohjaimen, Rx / Tx-sekoittimen, Rx / Tx-suodattimet, syntetisaattorit, Rx-vahvistussäädön ja Tx-tehonsäädön ulkoisille komponenteille asetettavilla vähimmäisvaatimuksilla. Keskeisiä haasteita ovat vaaditun laajan taajuusalueen saavuttaminen samalla kun ylläpidetään syntetisaattorin vaihekohinavaatimuksia, monikaistainen kaistanleveysuodatus terävällä poistumisella kantataajuudella sekä lähetin-vastaanottimen ketjun lineaarisuus ja kohinalukubudjetti. Suunnittelussa käytetty kantataajuussuodatin tarjoaa erittäin terävän poiston useille kaistanleveyksille, jotka peittävät sekä WiMAX- että LTE-kaistat, joiden suunnittelu perustuu modifioituihin transkonduktanssivahvistin-kondensaattorisoluihin (gm-C).

Lähetin-vastaanottimen laajakaistaominaisuudet on saatu käyttämällä laajakaista-syntetisaattoria. Syntetisaattori perustuu fraktio-N sigma-delta -pohjaiseen arkkitehtuuriin, joka kattaa jatkuvan alueen välillä 345MHz - 4GHz. Sigma-deltamodulaattoria käytetään erittäin alhaisella ylinäytteistyssuhteella, mikä yksinkertaistaa suunnittelua ja rentouttaa analogisten komponenttien määritystä syntetisaattorissa. Toteutetun syntetisaattorin vaihekohinaominaisuudet, mitattu ulostulosolmuissa, täyttävät kaikki avainasemassa olevien langattomien laajakaistastandardien vaatimukset, mukaan lukien WIMAX- ja LTE-standardit. Taajuussyntetisaattori käyttää digitaalisesti ohjattua 40MHz vertailukideoskillaattoria.

Nolla-IF-lähetinvastaanotinpiiri pystyy käsittelemään OFDM-modulaatiota 64QAM saakka, ja tukee sekä FDD: tä että TDD: n kaksisuuntaista dupleksia, herkkyys -70dBm 7MHz kaistanleveydellä 64QAM: ssa. Käyttövirta on tyypillisesti 300 mA FDD-toiminnassa 1, 8 V: n ja 3, 3 V: n virralla, valmiustilan virran ollessa alle 1 mA virrankatkaisutilan ollessa ohjelmiston valittavissa. Moduloitu Tx-RF-lähtö on -10dBm.

Tämän sirun perusteella on kehitetty ainutlaatuinen referenssisuunnitelma (kuvat 2 ja 3) uudelleenkonfiguroitavalle monen standardin mukaiselle langattomalle mikroTCA-lähetinvastaanotinjärjestelmälle, jolla on 6 käyttäjän valittavissa olevaa kanavan kaistanleveyttä 1, 5MHz - 28MHz ja joka voidaan konfiguroida digitaalisesti toimimaan taajuusalueet 345MHz - 4GHz. Uudelleenkonfiguroitava malli tukee erilaisia ​​verkkokokoonpanoja - WCDMA / HSPA, WiMAX ja LTE - sekä erilaisia ​​kaistanleveyksiä.

Monen standardin mukainen rakenne mahdollistaa komponenttien määrän pienentämisen neljästä IC: stä ja 184 passiivisesta tyypillisestä olemassa olevasta rakenteesta yhdeksi lähetin-vastaanottimen IC: ksi, jossa on 120 passiivista, mikä johtaa BoM-kustannusten vähentymiseen 60 prosentilla.

Tähän saakka suurin osa markkinoilla olevista lähetinvastaanottimista on katettu vain murto-osa taajuusalueesta, jota vaaditaan monen standardin mukaiselle pienelle tukiasemalle, joka kattaa kaikki nykyiset ja suunnitellut kaistavaraukset 3G: lle, WiMAX: lle ja 3GPP-LTE: lle. Yleensä kaistanleveyttä rajoittavat sekä syntetisaattoriarkkitehtuuri että suodatinverkko.

Sitä vastoin Lime Microsystemsin kehittämä ja yllä kuvattu lähetinvastaanotinarkkitehtuuri pystyy lähettämään ja vastaanottamaan tietoja kaikilla WiMAX-kaistoilla, samoin kuin W-CDMA: lle ja HSPA: lle käytetyillä sekä LTE: lle suunnitelluilla.