数字无线电前端策略为小型蜂窝基站带来优势

小型蜂窝基站已成为无线数据泛滥的救世主，能够帮助大幅提升3G及4G无线异构网络的容量，这已不是什么秘密了。虽然让这些异构网络发挥功能的行业标准和算法已经基本出炉，但在将小型蜂窝基站解决方案投入实际应用之前，还需要消除功耗、性能以及成本阻碍。基站制造商倾向于重点关注小型蜂窝基带片上系统(SoC)的性能特点。基带SoC软硬件确实能对小型蜂窝解决方案性能产生重大影响，但设计的数字无线电前端部分也同样可能有明显影响，这往往被忽视。本白皮书以小型蜂窝基站的数字前端部分为重点，深入探讨在实现小型蜂窝所需性能与功耗目标时发挥重要作用的设计要素。

数字前端技术概览

蜂窝基站无线电的空中接口需要必要的数字、模拟以及RF信号处理组件，来准备供发送的调制采样，或从天线接收信号提取调制数据。

除了为模数转换器和数模转换器提供接口(LVDS/LVCMOS或JESD204A/B串行解串器)外，数字前端模块还可执行各种重要功能，其可大致分为两类：

1. 通道化与再采样功能——对任何类型的基站(微型蜂窝或宏蜂窝)、时分双工(TDD)或频分双工(FDD)、3G或4G而言，这些都是需要执行的必要信号处理功能

* 载波滤波符合频谱发射掩模及频谱泄漏要求，含根升余弦滤波(RRC)和/或线性通道均衡。

* 调谐与通道聚合/分配 — 为多载波和/或多标准基站的基础。

* 增益、相位、延迟调节与功率测量功能

2. 功率放大器(PA)线性化与RF减损校正功能——这些是真正意义上的可选项，但往往又因系统效率及成本要求而成为必需。每个模拟／RF组件在其最佳工作点上(最佳效率、最佳动态范围、最佳噪声指标)都存在某些减损(群延迟、非线性失真、增益／相位失衡)，这些减损可通过数字预／后处理进行校正。适用于减损校正的一些主要算法包括：

* 振幅因数降低 — 用于限制信号峰值与平均功率之比，降低PA峰值功率与线性要求，进而降低系统成本

* 数字预失真 – 用于改善系统线性度，提升PA工作效率，从而可降低系统成本(CAPEX) 与运行开销(OPEX)

* I/Q失真与DC失调/LO-泄漏校正 — 是实现零IF系统架构的要件，可帮助降低系统成本，提高灵活性。

集成在新一代TI KeyStone II SoC中的业界一流DFE功能

对于优化型双模式、双频带小型蜂窝解决方案(TCI6630K2L)等基于KeySTone II架构的新一代德州仪器(TI) SoC而言，集成型数字前端无线电技术模块是重要的新增元件。以下是一些主要元件的简介。

DDUC — 多数字上/下变频转换器模块(如图1所示的DDUC)可采用单频带或多频带频率配置，支持各种信号类型(W-CDMA、LTE-5MHz、LTE- 10MHz以及LTE-20MHZ等)，能够高度灵活地将BTS从单模模式3G/4G重新配置为混合模式3G/4G信号，反过来也是可以的。另外还支持高 度灵活的宽载波分离，可实现频带间及频带内载波聚合。由于异构网络(Het-Net)策略在未来几年将不断演进，所以在载波类型、信号带宽以及频带间切换 的高灵活性是极为重要的。

CFR — TI CRF模块中的业界一流算法包括各种高级特性，如支持分数峰值估算与过抵消限制功能的多级峰值抵消、根据信号频谱内容监控对CRF抵消脉冲形状的自动估算、动态阈值调整以及自动增益控制环路等。

图1：TI基带SoC(基于KeyStone II、具有集成型数字无线电功能)方框图