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1、1支持新一代基站技术的设计窍门支持新一代基站技术的设计窍门2内容内容 目前采用的无线基站设计目前采用的无线基站设计 基站的不同组成部分基站的不同组成部分 - 设计考虑及解决方案设计考虑及解决方案: 接收器通道接收器通道 发送器通道发送器通道 系统时钟系统时钟 数据路径数据路径 总结总结23目前的基站目前的基站IEEE1588接收器通道接收器通道设计考虑及解决方案设计考虑及解决方案35接收通路的通用结构框图接收通路的通用结构框图通用配置：通用配置： 低中频采样低中频采样 零中频采样零中频采样 射频采样射频采样 高中频采样高中频采样ADCLNAAMPBPFDVGABPFPLL VCOAMPPLL
2、VCOPLL VCO已调制射频载波输入数字信号输出已调制射频载波输入数字信号输出6制定基站频率：制定基站频率：模数转换器模数转换器的技术参数规定的技术参数规定输入数据带宽输入数据带宽 BW - 最高采样率最高采样率 中频中频 (IF) fIF- 输入带宽输入带宽 转换器采样率转换器采样率 fS- 最高采样率最高采样率ADCLNAAMPBPFDVGABPFPLL VCOAMPPLL VCOfIFPLL VCOfRFfRFBWfS47制定基站频率 采样频率制定基站频率 采样频率 (fs)：系统设计考虑：系统设计考虑按照尼奎斯特的理论，按照尼奎斯特的理论，fS= 2*BW200-kHz BW GSM
3、 的通道应该只需的通道应该只需 400 ksps 的采样频率的采样频率 20-MHz BW LTE 的通道应该只需的通道应该只需 40 MSPS 的采样频率的采样频率为何采用为何采用 fS 2*BW 2 的采样的采样频率率 (fS) ?较高的较高的 fS- 影像相距较远影像相距较远 - 较易加以滤波较易加以滤波 较高的较高的 fS- 处理增益处理增益 - 较高的频带内信噪比较高的频带内信噪比 较高的较高的 fS- 在采样输入信号的谐波上下移动在采样输入信号的谐波上下移动采样频率采样频率 (fS) 对模数转换器的技术参数有何影响对模数转换器的技术参数有何影响?若输入数据带宽保持不变，只提高采样频
4、率若输入数据带宽保持不变，只提高采样频率 (fS)，便可采用信噪比较低 的模拟，便可采用信噪比较低 的模拟/数字转换器数字转换器 若输入数据带宽及输入频率若输入数据带宽及输入频率 (fIN) 保持不变，只要更改采样率保持不变，只要更改采样率 (fS) 便可 改变频带内的谐波跌幅便可 改变频带内的谐波跌幅8实例：频率制定实例：频率制定若某一多载波若某一多载波 GSM 系统采用以下技术参数系统采用以下技术参数:fS= 130 MSPS, fIN= 50 MHz, BW = 20 MHz 若某一若某一16 位、位、160-MSPS 的模数转换器采用以下参数的模数转换器采用以下参数:SNR = 78.
5、2, SFDR = 91, 假信号假信号 - 第第 2/3 谐波谐波 = 103.2 模数转换器的输入频率模数转换器的输入频率:基波基波 = 40 MHz - 60 MHz 第第 2 谐波谐波 = 80 MHz - 120 MHz 第第 3 谐波谐波 = 120 MHz - 180 MHz 模数转换器的输出频率模数转换器的输出频率 (采样后采样后):基波基波 = 40 MHz - 60 MHz 第第 2 谐波谐波 = 10 MHz - 50 MHz 第第 3 谐波谐波 = 0 MHz - 50 MHz 图像方面图像方面59实例：频率制定实例：频率制定第第 2 谐波谐波? 折叠在频带内折叠在频带
6、内 第第 3 谐波谐波? 折叠在频带内折叠在频带内= 线性表现限制于无杂散信号动态范围线性表现限制于无杂散信号动态范围 (SFDR)*频率制定工具频率制定工具Frequency Folding020406080100120140160Frequency (MHz)FundamentalHD2HD3频率折叠频率折叠10实例：频率制定实例：频率制定频带内的信噪比频带内的信噪比 = SNR + 10log(fS/2/200kHz) =103.3 dB 线性表现因为第线性表现因为第 3 谐波的出现而无法充分发挥谐波的出现而无法充分发挥 = SFDR = 91 dB 频带内的信纳比频带内的信纳比(SIN
7、AD) = 90.8 dB若采用同一模数转换器，可否改善信纳比若采用同一模数转换器，可否改善信纳比?试考虑采样率试考虑采样率 (fS)、输入频率、输入频率 (fIN) (以及带宽以及带宽)()10/10/ 10221010log10DistSNR InBandInBandDistSNRSINAD+=+=+=BWfSNRSNRS InBand210log10注注 :611实例实例 1: 改变采样频率改变采样频率 (fs) (1 of 3)若某一多载波若某一多载波 GSM 系统采用以下技术参数系统采用以下技术参数:fS= 130 MSPS - 160 MSPS, fIN= 30 MHz, BW =
8、 20 MHz 若某一若某一16 位、位、160-MSPS 的模数转换器采用以下参数的模数转换器采用以下参数:SNR = 78.2, SFDR = 91, Spur-H2/3 = 103.2 模数转换器的输入频率模数转换器的输入频率:基波基波 = 20 MHz - 40 MHz 第第 2 谐波谐波 = 40 MHz - 80 MHz 第第 3 谐波谐波 = 60 MHz - 120 MHz 模数转换器的输出频率模数转换器的输出频率 (130/160 采样后采样后 ):基波基波 = 20/20 MHz - 40/40 MHz 第第 2 谐波谐波 = 40/40 MHz - 65/80 MHz 第
9、第 3 谐波谐波 = 10/40 MHz - 65/80 MHz 图像方面图像方面12实例实例 1: 改变采样频率改变采样频率 (fs) (2 of 3)130 MSPS160 MSPSFrequency Folding020406080100120140160 Frequency (MHz)FundamentalHD2HD3Frequency Folding020406080100120140160 Frequency (MHz)FundamentalHD2HD3No H2/3H3 in-band频率折叠频率折叠频率折叠频率折叠713实例实例 1: 改变采样频率改变采样频率 (fs) (3
10、of 3)fS= 130 MSPS 频带内的信噪比频带内的信噪比 = SNR + 10log(fS/2/200kHz) =103.3 dB 线性表现限制于线性表现限制于SFDR = 91 dB 频带内的信纳比频带内的信纳比(SINAD) = 90.8 dB fS= 160 MSPS 频带内的信噪比频带内的信噪比 = SNR + 10log(fS/2/200kHz) =104.2 dB 线性表现限制于线性表现限制于Spur-H2/3 = 103.2 dB 频带内的信纳比频带内的信纳比(SINAD) = 100.7 dB增加了增加了fS引致增加的频带内信噪比，以及排除了第引致增加的频带内信噪比，以
11、及排除了第 2 和第和第 3谐波，明显改善了信纳比谐波，明显改善了信纳比(SINAD)。 。14接收路径的灵敏度接收路径的灵敏度采用的标准灵敏度的最低要求采用的标准灵敏度的最低要求最低的通道噪声及信号失真源于：最低的通道噪声及信号失真源于：满标度输入最高阻塞信号后退阻塞信号 / 不受欢迎的受欢迎的天线输入最高噪声 脱敏我们的客户所定的标准远超最低要求，因此能脱颖而出我们的客户所定的标准远超最低要求，因此能脱颖而出815数字可变增益放大器（数字可变增益放大器（DVGA）及模数转换器信噪比及模数转换器信噪比只要采用数字可变增益放大器，便可搭配信噪比较低的模数转 换器只要采用数字可变增益放大器，便可
12、搭配信噪比较低的模数转 换器ADCLNADVGABPF数字可变增益放大器的最高增益会因为最高阻塞信号的出现而 无法进一步提高数字可变增益放大器的最高增益会因为最高阻塞信号的出现而 无法进一步提高:最高增益最高增益 = 满标度输入满标度输入 后退后退 最高阻塞信号最高阻塞信号16模数转换器的最低噪声模数转换器的最低噪声天线 + 脱敏ADCLNADVGABPFNF天线 + 脱敏 + 最低噪声天线 + 脱敏 + 最低噪声+ 最高增益模数转换器的最低噪声会成为天线模数转换器的最低噪声会成为天线 + 脱敏脱敏 + 最低噪声最低噪声 + 增益之 外的另一噪声源增益之 外的另一噪声源917最低噪声 信噪比最
13、低噪声 信噪比vnoise= 频带内的最低噪声密度视为白噪声频带内的最低噪声密度视为白噪声 (V/rtHz 或或 dBm/Hz)() () = = =SnoiseINFSSnoiseINFSnoisesig fvV fvV PPSNR1 2log10222log10log10210221010fS/2 0Frequency vnoiseADC output (dBFS)22202SnoisefnoisenoisefvdfvPS =最低噪声的总功率最低噪声的总功率 :最低噪声最低噪声 1.内含极微弱输入信号的模数转换器输出，但不 包括其他的基波、谐波以及伪造音频信号。 2.只计算由于热能及量化而
14、产生的噪声。()() () =RvvfVvrtHzVnoise HzdBmnoiseSNRSinFS rtHzVnoise32 )/( 10)/(102)/(10log10102/18实例：最低噪声 信噪比实例：最低噪声 信噪比以以 ADC14V155 芯片为例：芯片为例： fS= 155 MHz VINFS=2VP-P into 200-ohm SNR 10 MHz* = 71.9 dBFS -1 dBFS input = 70.9 dBc()HzdBmHznVevnoise/1469 .221061552/2109 .702 =以输入电压为参考的以输入电压为参考的 ADC14V155 芯片
15、噪声密度约为芯片噪声密度约为 -146dBm / Hz。1019频带内的信纳比频带内的信纳比(SINAD)：关键的技术参数：关键的技术参数()10/10/ 10221010log10DistSNR InBandInBandDistSNRSINAD+=+=信纳比信纳比(SINAD) 显示噪声及失真方面的表现显示噪声及失真方面的表现以频带内的信纳比为衡量基准比较不同模数转换器的表现以频带内的信纳比为衡量基准比较不同模数转换器的表现+=BWfSNRSNRS InBand210log10频带内的信纳比 基站的灵敏度频带内的信纳比 基站的灵敏度2016 位、位、130 MSPS 的高带宽模数转换器的高带宽模数转换器 ADC16V130产品特性产品特性 1GHz 以上的输入带宽 超越指定范围的显示输出 低抖动时钟的占空比稳定器 低功率：750 mW SDR 并行 LVDS 输出 1.8/3.0V 的供电电压 关机模式 差分模拟输入 64 引脚 LLP 封装 (仅 9x9mm大 小，间距为 0.5mm)12vnoise(nV/rtHz)78.5SNR (dB)1000+ BW (MHz)ADC16V130fIN= 30 MHz750Power (mw)12.7ENOB (bits)95SFDR (dB)130Fs (MHz)
