3G通信系统的直接调制无线电硬件结构(05-100)

　　基站收发器系统(BTS)的关键性能部件(天线、无线电收发器,信号处理子系统,以及支持、控制硬件和软件)影响BTS的成本。BTS配置的一个实例示于图1。BTS采用主分支模块和分集分支模块。在2G系统中,分集接吸器系统是通用的,而3G规范也定义了发射器分集的选项。如图1所示,发送接收模块(TRM)包含双工发送和接收部分。对于广域蜂窝站,接收器一般通过双工器模块(DM)和塔顶部件(TTA)连接到天线。TTA由低噪声放大器(LNA)组成,LNA对于补偿天线到TRM之间缆线损耗是必须的。TTA可以用旁路开关(用于低噪声放大器保护)和前置选择器滤波器配置。在发送端,TRM中的驱动功率放大器(PA)在连通双工器和天线前馈连高功率放大器(HPA)。

　　本文关注点是接收器和发送器模块(通常每组每个TRM有4个模块),并讨论不损害系统性能和降低成本的方法。本文集中在直接变频接收器(DCR)和直接变频发送器(DCT)结构,因为这种结构在不牺牲性能的情况下,具有显著的成本和尺寸优势。

　　第3代系统可以用EDGE(GSM发展用增强数据)、CDMA2000(第3代码分多址)或WDCMA(宽带码分多址)调制标准。

　　表1 WCDMA直接变频发送器的ACLR1预算实例

　　3G直接变频接收器

　　在需要多频带灵活工作而大小、功率和成本受限制的应用中,正在日益采用DCR。DCR也能满足这些严格的要求,因为它需要较少的元件(混频器、滤波器、放大器),使得功率、成本和尺寸都较小。DCR直接变频RF信号为基带,不需要各种混频器,反射抑制滤波器和放大器。图2示出DCR的一个可适用于3G基站的DCR实例。接收器链路的第1个元件是LNA。LNA主要功能是使整个接收器噪声指数最小。建议用1个开关LNA来处理大输入信号动态范围。在接收器链路LNA之后,是一个RF带通滤波器(BPF)。BPF对带外干扰信号和接收器产生的寄生信号进行衰减。用可变增益放大器(VGA)或可变衰减器和放大器组合对滤波的输入信号进行电平控制。然后,信号送到解调器RF集成电路(RFIC),RFIC把信号解调为同相[I]和90°相位差(Q)基带信号。解调信号线路以差分对形式出现,这样可提供更高的抗噪声度。来自解调器的I和Q信号然后到低通滤波器(LPF)并由低频自动增益(AGC)放大器放大。低频AGC对于保持I和Q信号电平在A/D转换器(ADC)的输入范围内是关键性的。接收器(图2)用少量元件提供一个相当简单的结构。但是对于任何DCR必须考虑的主要设计问题是直流(dc)偏移。

　　图1 分集接收和发送通路的基站结构