无线通信收发信机架构漫谈(TRX)
详解GSM的基带跳频和射频跳频
![详解GSM的基带跳频和射频跳频](https://img.taocdn.com/s3/m/20a72f5400f69e3143323968011ca300a6c3f697.png)
详解GSM的基带跳频和射频跳频跳频技术源于军事通信,目的是为了获得较好的保密性和抗干扰能力。
跳频分为快速和慢速两种,GSM中的跳频属于慢跳频。
跳频方式从时域概念上分为帧跳频和时隙跳频,从载频实现方式上分为射频跳频和基带跳频。
帧跳频:每个TDMA帧频点变换一次,这种方式下,每一个载频可以看做一个信道,在一个小区中帧跳频时BCCH所在的TRX载频上的TCH不能参与跳频,其它不同的载频应有不同MAIO,它是时隙跳频的特例。
时隙跳频:即每个TDMA帧的每个时隙频点变换一次,时隙跳频时BCCH所在的TRX中的TCH可以参加跳频,但目前只在基带跳频时实现。
射频跳频:TRX的发射TX和接收RX都参与跳频。
小区参与跳频频点数可以超过该小区内的TRX数目。
基带跳频:每个发信机工作在固定的频率上,TX不参与跳频,通过基带信号的切换来实现发射的跳频,但其接收必须参与跳频。
因此小区跳频频点数不可能大于该小区的TRX数。
就ERICSSON的设备来说,有X总线的为基带跳频;基带跳频的频点数与载波数是一样的;而综合跳频(射频跳频)的频点数一般比载波数多。
移动一般为基带跳频,联通一般用的是综合跳频。
联通的可用频点少,在满足容量的基础上面,必须采用综合跳频来降低频点干扰咯。
基带跳频的技术难点在于如何实现信息数据的高速交换,满足217跳/秒的跳频速度及271kbits/s的数据传输速率。
考虑以无线接口时隙为基础进行数据的交换,交换方法可以是空分、时分、数据包交换。
基站在设计中采用了先进的总线技术,以时隙交换为基础实现基带跳频,其具体的实现方法为:每个发射机(TRX)调谐在固定频率,有一个固定的ID号。
收发信机的编码器将下行信号编码,形成突发格式数据,编码器根据跳频算法计算本突发应调制的频道(即TRX号),加上有关功率控制等附加信息形成特定的数据包格式,收发信机的编码器在固定的时间(子时隙)内发出数据包。
调制器对每个子时隙的数据包的TRX号进行检查,如和本TRX的ID号不同,则收下一子时隙;如相同,则将本子时隙的数据包接收下来,延时一时隙再发射到空间接口,实现了基带跳频。
分别总结2G3G4G和5G系统的基站架构
![分别总结2G3G4G和5G系统的基站架构](https://img.taocdn.com/s3/m/d5afda43eef9aef8941ea76e58fafab069dc448c.png)
分别总结2G3G4G和5G系统的基站架构2G系统基站架构:2G系统的基站架构主要包括基站控制器(Base Station Controller,BSC)、基站收发信机(Transceiver,TRX)和天线系统。
BSC负责管理和控制多个基站进行无线资源的分配和管理,TRX负责无线信号的发送和接收,天线系统则负责向用户提供无线信号覆盖。
BSC通过网关与核心网相连,实现用户的语音和数据通信。
2G系统的基站架构相对简单,容量有限,仅能提供基本的语音通信功能。
3G系统基站架构:3G系统的基站架构相对于2G有了较大的变化。
其主要包括基站控制器(Base Station Controller,BSC)、基站传输控制器(Node B)、RNC(Radio Network Controller)和天线系统。
Node B负责无线信号的发送和接收,相比于2G系统的TRX具有更强的处理能力和数据传输速率。
RNC是3G系统的核心,负责管理和控制多个Node B的无线资源,同时也负责与核心网进行通信,实现语音和数据的传输。
3G系统基站架构相对复杂,支持更高的数据通信速率和更多的业务类型。
4G系统基站架构:4G系统的基站架构相对于3G有了进一步的演进。
其主要包括基站控制器(Base Station Controller,BSC)、基站传输基站传输控制器(eNodeB)和天线系统。
eNodeB是4G系统的核心,集成了传统Node B和RNC的功能,具有更强的处理能力和更快的数据传输速率。
BSC负责管理和控制多个eNodeB的无线资源,并与核心网进行通信。
4G系统基站架构相对于3G有了更大的容量和更高的数据通信速率,能够支持更多的用户和更复杂的业务类型。
5G系统基站架构:5G系统的基站架构相对于4G有了更大的变化。
其主要包括基站控制器(Base Station Controller,BSC)、基站传输基站传输控制器(gNodeB)和天线系统。
无线收发模组介绍 无线收发模组是一组由发射器和接收器所组成的模组 ...
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無線收發模組介紹
無線收發模組是一組由發射器和接收器所組成的模組,系統特性如下:
◆具備UHF發射接收電路,可做無線電傳輸及控制等相關應用。
◆搭配編解碼IC,不易受外界雜訊干擾。
◆可搭配開關裝置來調整密碼設定。
圖1-1.1 發射模組的外觀與接腳說明
圖1-1.2 接收模組的外觀與接腳說明
發射模組電路
圖1-2.1為發射模組電路圖,使用315MHz頻率的發射模組,HT-12E為編碼IC,其Pin1~Pin8連接DIP開關,調整JUMP來設定密碼,當發射模組與接收模組的密碼設定相同才能進行收發動作;HT-12E編碼IC的Pin10~Pin13是控制訊號輸入腳位,接收外部
ON/OFF訊號。
圖1-2.1 發射模組電路圖
接收模組電路圖
圖1-3.1為接收模組電路圖,使用315MHz頻率的接收模組,HT-12D為解碼IC,其Pin1~Pin8連接DIP開關,調整JUMP來設定密碼,當發射模組與接收模組的密碼設定相同才能進行收發動作;HT-12D解碼IC的Pin10~Pin13是控制訊號輸入腳位,隨著發射端的訊號產生不同的動作,如高、低電位。
圖1-3.1。
trx
![trx](https://img.taocdn.com/s3/m/28f66c768e9951e79b892780.png)
» 在不造成接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益,抑制后续电路噪声
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– RF Filter 2
» 抑制由 LNA 放大或产生的镜像干扰 » 进一步抑制其它杂散信号 » 减小本振泄漏
– Mixer
90° A
C
vin
sin ωLOt
cos ωLOt
Σ
vout
B
– 90° 移相:Hilbert Filter 90°
j
ω 0
−j
H(ω) = –j sgn(ω)
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射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 镜像抑制接收机
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−ωc
0
ωc
ω
1/2
1/2
−ωLO
RF-
=
IEE
tanh
v---L----O-----2–---V-v---TR----F----⁄---2-
–
tanh
-v--L----O-----+2---V--v--T-R---F-----⁄--2--
tanh (x) ≅ x – -x--3- + -x---5- + … 3 10
– 使用交流耦合 (AC-coupling)
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射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 零中频接收机
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华为基站基础培训:爱立信硬件结构及工作原理(ppt 121)
![华为基站基础培训:爱立信硬件结构及工作原理(ppt 121)](https://img.taocdn.com/s3/m/7236188d4a7302768f993944.png)
基站硬件设备-爱立信RBS2202硬件单元/DXU
PCM 部分:PCM 部分主要是提供与传输的接口,IS 和DP 功能存在于PCM 部分中,同时
还完成以下 功能: (1)抽取Abis 接口的时隙信息通过LOCAL BUS 总线将其送至各个TRU 单元,
基站硬件设备-爱立信RBS2202硬件单元/DXU
CPU部分: DXU中的CPU负责基站的内部资源管理,
当通过OMT将IDB数据写入到DXU 中后,IDB 数据就存贮到了CPU,CPU 根据IDB内容,对 硬件进行识别和登记,并将本基站硬件的信息 如序列号、硬件版本号等内容存储到其存储器 中。
基站硬件设备-爱立信RBS2202硬件单元/CDU
在CDU_C 和CDU_C+中,当CDU 之间通过HLout 和Hlin 相连时,要求在每个 CDU 的HLout或Hlin 接口上加一3Db 衰耗器,因通过RXDA 后信号被平均分 配给4 通路和2 通路分配器,若无3Db 衰耗器则Rxout1 和Rxout2 信号强度将 比其余4 路信号大一倍,导致双边信号不平衡。
基站硬件设备-爱立信RBS2202硬件单元/CDU
(3)CDU_C+ CDU_C+是CDU_C 的改良型,其功能与结
构无太大变化。不同之处在于CDU_C 不能 GSM900和GSM1800/GSM1900 通用,而 CDU_C+支持GSM900/GSM1800/GSM1900。 由于CDU_C+内部合成器为混合滤波型,故在 使用时要求TRU 的工作频率间隔为400K。
基站硬件设备-爱立信RBS2202硬件单元/DXU
无线通讯实习报告
![无线通讯实习报告](https://img.taocdn.com/s3/m/8b5b9262caaedd3383c4d3d8.png)
前言随着社会的进步、经济和科技的发展,特别是计算机、程控交换、数字通信的发展,近些年来,移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以迅猛发展,应用在社会的各个方面,到目前为止,全球移动用户超过 1亿,预计到本世纪末用户数将达到2亿。
无线通信的发展潜力大于有线通信的发展,它不仅仅提供普通的电话业务功能,并能提供或即将提供丰富的多种业务,满足用户的需求。
全球移动通信系统(Global System for Mobile Communication,GSM)是第二代移动通信技术, 其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。
GSM移动通信系统具有防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等主要特点。
由于GSM采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术,使系统具有高频谱效率。
而且GSM每个信道传输带宽增加,使GSM系统的容量效率(每兆赫每小区的信道数)比TACS系统高3~5倍。
GSM的话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关,同时GSM标准所提供的开放性接口,不仅限于空中接口,而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间,并且通过鉴权、加密和TMSI号码的使用,达到安全的目的。
鉴权用来验证用户的入网权利,同时GSM与其他网络的互连通常利用现有的接口,如ISUP或TUP等。
基于GSM的主要技术特点,因此对于GSM网络的研究还是十分复杂的。
第一章实习概况1.1 实习目的本次实习的主要内容是根据自己专业知识的要求进行各方面的练习。
首先是进行测绘工作的实习,主要工作是进行温控仪的测绘,并且绘制成protel图形,完善这方面的练习。
而后是通过接触ZXG10 中兴仪器了解一些基本通信设备的工作原理,同时通过老师上课的讲解来加深对原理的理解。
并且通过上机实验来加强动手能力,进一步可以提高对专业知识的理解,对于今后的学习工作都有很大的帮助。
无线通信中射频收发机结构及应用65页PPT
![无线通信中射频收发机结构及应用65页PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/01b954db6c85ec3a86c2c55a.png)
41、实际上,我们想要的不是针对犯 罪的法 律,而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民,就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律,法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ,而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢!
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ,而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸,生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 —
无线通信中射频收发机结构及应用讲解材料 (2)
![无线通信中射频收发机结构及应用讲解材料 (2)](https://img.taocdn.com/s3/m/bbb6f41df11dc281e53a580216fc700abb6852ea.png)
如WiFi、蓝牙、ZigBee等,以满足不同应用场景的需求。
未来发展方向和挑战
高效能与低功耗
随着物联网和智能终端的普及,对射频收发机的性能要求 越来越高,需要进一步提高其效能和降低功耗,以适应绿 色环保的需求。
集成化与小型化
随着移动设备的轻薄化趋势,射频收发机需要实现集成化 和小型化,以适应移动设备内部空间的限制。
02
射频收发机结构
发射机结构
调制器
将基带信号转换为适合传输的调制信号。
滤波器
滤除不必要的频率成分,确保信号的纯度。
功率放大器
放大调制信号的功率,使其能够有效地传输。
天线
将电磁波转换为可传输的信号,并辐射到空 间中。
接收机结构
01
02
03
04
天线
接收空间中的电磁波并将其转 换为电信号。
低噪声放大器
01
03
移动通信系统的不断发展对射频收发机的性能提出了 更高的要求,如更高的传输速率、更低的功耗和更小
的体积等。
04
射频收发机在移动通信系统中的工作原理是通过调制 和解调技术将信号转换为适合传输的频段,然后通过 天线发送和接收信号。
无线局域网中的应用
01
无线局域网是射频收发机的另一个重要应用领域。通过在局域网中引 入无线传输方式,射频收发机实现了网络信号的无线传输。
射频收发机是无线通信系统中的核心组成部分,负责接收和发送无线信
号,实现信息的传输。
02
保障通信质量和稳定性
射频收发机性能的优劣直接影响到无线通信的质量和稳定性,对于保证
信号覆盖范围、降低误码率、提高通信可靠性具有重要意义。
03
支持多种无线通信标准
通信射频电路4 无线通信收发系统结构ppt课件
![通信射频电路4 无线通信收发系统结构ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/987d9878e87101f69e3195b2.png)
超外差式接收机
二、二次变频超外差式接收机
为了兼顾镜频抑制(高中频),信道选 择性,IFA的稳定性以及降低对解调器 的要求(低中频),于是便有了二次变 频超外差接收机。
BPF1
LNA
IF 1
BPF2
IFA
1
IF 2
BPF3
IFA
解调
2
本振1 LO1
本振2 LO2
超外差式接收机
设计原则: 一中频ωIF1尽量高以便于抑制镜像干扰。 二中频ωIF2尽量低以便于抑制邻道干扰和 降低解调器难度。 信道增益的大部分由IFA2完成。
由上分析可知要真正做到镜频抑制必须做 到:
超外差式接收机
(1)两条变频支路特性完全一致 信号幅度、增益、时延特性等 (2)精确正交
超外差式接收机
为保证正交性,上方案有如下改进:
BPF2
VRF
本振 -п/2
BPF2
- VIF
π/2
+
Weaver镜频抑制方案
超外差式接收机
上述方案对两条通道的一致性要求对于模 拟电路来讲是很高的,较难做到! 为此,人们提出了数字中频方案。
超外差式接收机
三、直接下变频(零中频)接收机 取ωLO= ωRF,即将RF信号直接变频到基带, 没有镜像干扰问题。
BPF
LNA
LPF 本振
π/2 LPF
限幅检测 限幅检测
超外差式接收机
优点: (1)无镜频干扰 (2)便于集成化(输出频率低)
超外差式接收机
缺点: (1)频率窜透。 因为ωRF= ωLO,故很容易发生频率窜透。 a.大功率本振向射频端的窜透,易对附近 的邻信道通信造成干扰。 b.相互间的其他窜透还可能带来直流漂移 问题(对同频信号混频器起鉴相作用,不 同的相差对应不同的直流电平。)
收、发信机架(单机架)
![收、发信机架(单机架)](https://img.taocdn.com/s3/m/d3febc56793e0912a21614791711cc7930b77858.png)
收、发信机架(单机架)收发信机架上具有与移动台进行无线通信所需的全部设备。
它包括:信道单元、发射机(TX)合成器、接收机(RX)多路耦合器(MC)、信号强度接收机(SR)、参考振荡器(用于CMS8810)、控制信道备用倒换(CCRS)、信道测试器(CT)、功率监视单元(PMU)等功能块,其组成框图及其在机架中的位置,如图所示。
1、信道单元控制信道和话音信道的信道单元是相同的。
每个信道单元由一个发射机、一个接收机、一个控制单元和一个功率放大器组成。
功率放大器有三种,它们的输出功率分别是:10W、25W及40W;究竞选年哪一种,取决于小区覆盖半径的大小。
为了获得所需的覆盖,在安装时可在三种功率放大器中选择一个。
发射机的输出功率受软件(SW)和硬件(HW)控制。
硬件是装在收发信盘(TRM)面板上的一个电位器,可用人工进行调整,调节范围可从最大输出功率下调20dB。
软件调节有7个档次,每档4dB调低输出功率。
硬件和软件控制后的最小输出功率为100mW。
收发信盘(TRM)装在一个双面铝/锌合金材料铸成的盒子里。
发信机(除功率放大器外)、接收机和电源装在一边,控制单元(CU)装在另一边,功率放大器(PA)单独地用螺丝固定在收发信盘的后面,并配有一个温控电扇。
一个基地站可以由一个或几个收发信机架组成,最多96个信道单元。
在同一个机架中的信道单元,可由MSC指令分配给本基地站的不同无线小区。
同样,信道单元也能指定为话音信道、控制信道或作信号强度接收机。
通常CMS8810机第一信道为控制信道,2~8信道为话音信道单元,第二信道(Ch2)为备用控制信道单元。
控制单元由微处理机组成,为信道单元的智能部分,它负责管理送向MSC的信令过程和送向MS的信令,并负责对收发信单元的控制,同时也负责测量来自MS话音信道的质量和整个收发信单元的故障监测。
2、接收机多路耦合器(MC)单机架(A机架)的接收机多路耦合器,用于把接收信号分配给二个功率分配器。
无线通信系统和收发信机结构31页PPT
![无线通信系统和收发信机结构31页PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/93d23ef5bcd126fff6050b31.png)
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉Байду номын сангаас 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做,明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生,以及整个命运 的,只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
BTS概述
![BTS概述](https://img.taocdn.com/s3/m/eb857a136edb6f1aff001fbd.png)
10)支持系统热插拔。
11)通过DISCO总线,可实现版本的在线下载。
12)支持系统远程软复位控制、背板接口关闭控制。
13)面板指示灯驱动,支持指示灯要求。
CHM单板的结构框图如图3-5所示。
图1.22CHM工作原理
4)时钟分发单元:用于接收从RFIM传来的系统时钟信号,并完成本板时钟的驱动与分发。
一.1.5
射频接口单板RFIM属于BTS中数字基带部分(BDS)。RFIM连接BTS的数字子系统与射频子系统。RFIM通过DISCO总线与通信控制模块(CCM)相连,接受CCM的控制;传输和处理前向和反向基带数据。
RFCM单板主要完成下列功能:
1)MCU系统:完成单板启动、自检、状态错误上报等功能。
2)DISCO接口:接收从CCM来的信令然后分发给三个扇区的RFCM和本板的MCU,接收三个扇区的RFCM来的信令,经过中断轮询处理后上报给CCM。
3)前向链路处理:主要是把从信道板来的基带数据进行按扇区求和处理、滤波处理。
4)反向链路处理:主要是把从RFCM(射频控制模块)来的数据进行同步校验。
在BTS侧,TFS位于TRX框;在TFS子系统,根据实际需要,可配置一个或两个GPSTM。从左开始编号,TFS子系统位于4~7槽位,1~3和8~10为TRX槽位,如图3-10所示。
TRX1
TRX2
TRX3
FDM
GPSTM
TCM
GPSTM
TRX4
TRX5
TRX6
图1.32TRX机框示意图
一.3.3
GPSTM接收GPS接收机的1PPS信号,经过锁相产生PP2S信号,16CHIP信号和10MHz信号,以及TOD信号,供给系统所需;另外GPSTM在搜不到卫星的情况下,具有保持功能,要求是24小时漂移不超过7微秒,本系统的GPSTM可做到4天偏差不超过5微秒,还具有主备自动倒换的功能,对单板工作状态能进行检测,并将工作状态上报。
无线通信系统接收机的结构和发展.pdf
![无线通信系统接收机的结构和发展.pdf](https://img.taocdn.com/s3/m/028dac2ea0116c175f0e48ff.png)
Presentation Title — 9
All rights reserved © 2003, Alcatel Shanghai Bell
接收机结构和发展—超外差接收机设计注意:中频设计
为什么选择中频:
中频多被用来作为发送和接收频率和传输频率的过渡,一般来讲,带外阻塞信号可以被天 线自带的滤波器滤除,而中频的存在可以让使得信号被混到基带进行数字处理以前将带 内阻塞信号滤除.
无线通信系统接收机的结构和发展
李晶 Jing.B.Li@ 2006.6.21
引言
无线通信系统发展发展以来,在演进过程中发展出了许多适合不同系统的接收机构架,许
多理论上的接收机结构也逐渐应用于实际的项目中,但是其基本目地都是不变的:
-----在充满各种不同电波的天空中,将属于自己的信号接收下来,经过接收机的将信号放 大,滤波,变频,解调到原始的信号-----
接收机结构和发展--超外差结构发射机频谱变换
A
DC
B
DC
C
D
FE
IMAGE
IF
Tx Band
FF
IF
Tx Band
F
IF
Tx Band
G
IF
F
Tx Band
DC
注意这里的中频本振泄漏没有滤除
LO
Tx Band F Tx Band F
F
Tx Band
Presentation Title — 7
All rights reserved © 2003, Alcatel Shanghai Bell
考虑信号RF’=RF-2IF=3720MHz 同样经过混频器产生的信号 F1’=RF+LO=3720+3860=7580MHz F2’=RF-LO=3720-3860=140MHz
BTS结构及分类
![BTS结构及分类](https://img.taocdn.com/s3/m/6d2d059381eb6294dd88d0d233d4b14e85243e2e.png)
BTS结构及分类BTS包括下列主要的功能单元:收发信机无线接口(TR工)、收发信机子系统(T R S )。
其中TR S包括收发信机组(T G )、本地维护。
TRI具有交换功能,它可使BSC和T G之间的连接非常灵活;T R S包括基站的所有无线设备;T G包括连接到一个发射天线的所有无线设备;LMT是操作维护功能的用户接口,它可直接连接到收发信机。
发信机子系统包括基站所有无线设备,主要有收发信机组(TG)和本地维护终端(LMT )。
一个收发信机组是由多个收发信机(TRX)组成,连接同一发射天线。
1、BTS的配置BTS配置应符合以下要求:1)、室内BTS应支持以下容量全向BT S应支持以下配置:1・4个TRX及4个2Mb i t / s端□o扇区BTS应支持以下配置:两扇区BTS,1+1个TRX至2 + 2个TRX及4个2Mb i t / S端口。
三扇区BTS , 1 + 1 + IjTR X至4 + 4 + 4个TR X及4个2 Mb i t / S 端口。
2)、室外BTS应支持以下容量全向BTS应支持以下配置:1・3个TRX及2个2Mbi t / S端□o扇区BTS应支持以下配置:两扇区BTS,1+1个TRX至2 + 2个TRX及2个2Mbit∕ S端口。
三扇区BT S , 1 + 1 + 1个TRX至2 + 2 + 2个TRX及2个2Mbi t / S端口。
3)、室外小型B T S应支持以下容量全向BTS应支持以下配置:1・2个TRX及1个2Mbi t / S端口。
对以上配置,在运营者需要时,还应能在记录减小对实际运行影响的情况下扩容到更大的配置,且能在现场对BTS进行扩容。
发射机合路器:将一系列发射机的输出组合到一根天线上。
接收机多路复用器:应将RX天线的信号输出到一个小区内的所有T R X 中。
天线:任何类型天线应能承受风速为15 0 Km/h的风力负载,天线的连接头处一般应在天线的下面。
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无线通信收发信机架构漫谈
2015/4/9 enrich_you@
十年便是一个轮回。
在无线通信领域,昔日的霸主摩托罗拉、西门子、阿尔卡特等已渐渐远去,爱立信也在积极转型,最近又听说诺基亚要收购阿朗,国内通信大厂在这场盛宴中风流至极。
利润率的降低使得高大上的欧美企业不得不另寻出路。
移动通信作为无线通信最大的市场,总是引领着技术的进步。
广电覆盖、集群通信、卫星通信等细分市场,体量相对较小,竞争也颇为激烈,但技术大都差不多。
本人从一个无线电的爱好者变成一个通信民工,见证了这个行业的高傲、残酷和苦逼。
本文仅从技术角度闲聊收发信机架构的现状。
关键词:无线通信零中频收发信机RFIC SDR
发射机的架构主要分为零中频、复中频、实中频、RFDAC实现直接射频输出,架构示意图如Fig1所示。
接收机类似,只不过RFDAC变为射频直接采样。
Fig1 发射机的几种常用架构
最古老的发射机架构为实中频架构(c),传统的收音机还有二次变频技术。
该架构需要射频设计者考虑混频杂散、镜像抑制等指标,射频链路较长,对时延、平坦度等要求也较高。
这应该是十多年前的主流架构,那个时代对于射频工程师而言是黄金时代,总有调不完板子。
然而对于接收机而言,在带宽较窄的场景下,实中频架构依然是主流。
带宽窄意味着采样率不高,ADC的价格也可以承受,窄带的射频系统也很容易实现,同时不需要较复杂的射频算法,因为门槛低,射频的高复杂度也就忍了。
零中频和复中频具有相同的硬件架构(Fig1 A、B),可以看到混频器变成了调制器,零中频带通滤波器变成了低通滤波器,单DAC变成了双DAC。
因为集成工艺的先进,双DAC 比较容易实现,且差异性很小;同时低通滤波器较带通滤波器更容易实现;通过QMC算法,可以基本消除调制器的镜像,最后一个带通滤波器也可以去掉。
但是在复中频发射机中,仍然需要带通滤波器,相比于实中频,并没有太大提升,所以复中频发射机一般不用。
从Fig2可以看到,在多载波情况下,QMC算法需要校正调制器带来的镜像。
考虑到宽带数字预失真的要求,配合QMC算法,零中频发射机已经非常成熟,成为现代通信发射机的不二选择。
Fig2 复中频(b)和零中频(c)带来的镜像对算法的挑战对于接收机而言,零中频和复中频最大的好处来源于能将ADC的带宽要求降低一半。
相比于高速DAC,高速ADC的价格要贵得多,且美帝对大陆实施高科技禁运,高速高分辨率的ADC在国内正常渠道无法买到。
当然还有硬件架构的简化,滤波的减少,BOM成本的降低。
但零中频的固有缺点也是显而易见的,如由于解调器隔离度有限引起的直流偏移(DC-Offset);解调器、ADC的不平衡引起的IQ失配;器件的非线性引起的偶次失真。
虽然零中频早已在终端运用多年,但在基站领域,需要极其苛刻的SNR表现,零中频技术还只有少数几个厂商商用。
解决这些问题需要算法支持,同时需要性能更好的器件支持。
所以能将ADC的速率要求降低一半的复中频技术在接收机中倒是风生水起,在宽带系统中较为常见。
直接射频输出架构最简单,真正实现了软件无线电(SDR),省去了调制器(混频器)、本振等,无镜像算法也更简单。
直接射频输出对DAC的采样率、功耗等要求高,ADI、TI已经有成熟的商业化产品。
对于多种制式、多种频率共存、多种带宽共存的无线通信系统,传统的架构已经很难找到成本复杂度的平衡点,RFDAC正式由于射频最简单,适应性也最好,设计者可以将更多精力放在算法、软件上。
当然对于接收机,射频直接采样是软件无线电工程师梦寐以求的,对于几百MHz的宽带系统,目前的技术尚难实现。
基于接收发射全零中频的Agile Transceiver AD9361已经商用,在3G,4G领域已规模发货。
这是器件厂商赤裸裸的技术实力展现,从实际应用看来,已能满足无线通信小基站的苛刻要求,对于广电等其他场景,也有成功应用。
国内企业在基础器件领域还有很长的路要走。
Reference
1.Multiband, Multistandard Transmitter Design Using the RF DAC, Analog Devices,Inc.
2.Design Considerations for Direct-Conversion Receivers. Behzad Razavi,IEEE TRANSACTIONS ON
CIRCUITS AND SYSTEMS.
3. A.Bateman and D.M.Haines,”Direct conversion transceiver design for compact low-cost
portable mobile radio terminals.” In Proc. IEEE Veh.Technol.Conf.,May 1989,pp57-62。