基站射频收发信机指标分解讲课稿

美信Maxim技术文档《基站收发信机设计》，以WCDMA为例进行讲解基站收发信机射频前端指标分解和设计。虽然文档以WCDMA为例进行讲解，但宽带收发信机射频前端原理基本一致，因此适用于LTE等其他制式的设计。以下为学习笔记和总结。

1.接收机

接收机主要射频指标包括Reference Sensitivity Level，Adjacent Channel Selectivity（ACS），Blocking（In-Band和Out-of-Band），Receiver Inter-modulation。其中带内blocking指标和ACS 分析类似，考量的都是工作带内信道外干扰信号对接收机影响的分析，因此Bolcking指标支队Out-of-band指标进行了讲解和说明。

1.1Reference Sensitivity Level

接收机的最小可接收电平（接收机灵敏度）= -174dBm/Hz + 10logBW + NF + Eb/N0

1.Eb/No由基带解调能力决定，与射频前端无关；

2.BW由无线系统协议标准定义；

3.-174dBm/Hz及总的热噪声；

因此针对某一无线系统设计，灵敏度指标的分解即根据协议灵敏度指标要求来设计接收机的噪声系数（Noise Figure）要求，以保证满足灵敏度指标允许的最大输入噪声（总噪声，包括输入热燥和引入的系统噪声）

上图说明如下：

Step1：系统要求灵敏度指标为-121dBm/3.84MHz；

Step2：Eb/No = 5dB ——不考虑编码增益允许的总输入噪声=-121dBm – 5dB = -126dBm Step3：12.2Kbps数据速率到3.84Mcps码片速率的扩频增益为：10*log(3.84M/12.2K) ≈25dB，考虑扩频增益后总的输入噪声要求为-101dBm；

Step4：3.84MHz带内总的热噪声= -174dBm + 10log3.86MHz/1Hz = -108.1dBm

所以为满足灵敏度指标要求，系统接收机连续噪声系数需要≤-101dBm+108.1dBm

=7.1dB

接收机的其他指标都是基于灵敏度指标满足设计要求为前提。因此设计首先要满足灵敏度指标要求，再在此基础上进行其他指标的分解和设计。而对于接收机灵敏度指标的射频前端设计就是系统分解下来NF指标的设计。

Note：Noise Figure

SNR = Ps/Pi

F = SNRin/SNRout (1~正无穷) ——Noise Factor噪声因子

NF(dB) = 10logF （0~正无穷）——Noise Figure噪声系数，Noise Factor的dB形式；

1.2Adjacent Channel Selectivity (ACS)

ACS和带内阻塞指标分析类似，考量的是接收频带内存在大的干扰信号时接收机的接收能力。该指标主要通过上行信道成型滤波器、接收通道增益线性范围以及AGC功能来保证。这里以ACS为例进行指标分解进行说明。

Step1：协议要求允许领导干扰恶化灵敏度6dB，即邻道干扰需要满足-115dBm有用信号下得BER要求；

Step2：基带解调门限Eb/N0 （5dB）——-120dBm；

Step3：25dB扩频增益——-95dBm；

Step4：扣除灵敏度指标下信道内输入总噪声-101dBm ——

-95dBm（3.16E-13W）- -101dBm（7.94E-14W）= 2.36795E-13W（-96.2563dBm）

，即扣除系统噪声外允许引入的其他噪声功率

Step5/6：协议要求的最大邻道干扰电平-52dBm——-52dBm –96.3dBm = 44.3dB，即，邻道最小抑制比。

以上分析没有考虑大的干扰信号下，接收通道非线性失真的影响。实际设计中需要针

对系统要求的接收信道要求的信号接收功率动态范围（混频器，ADC等器件的指标考虑链路增益设计-AGC，以及增益变化对接收链路NF的影响）

1.3Out-of-Band Blocking

带外阻塞抑制和ACS/In-band blocking指标分析方法一样。只是带外阻塞指标要求干扰电平更高。对于基站接收机来说，带外干扰信号在进入接收机后首先经过了腔体滤波器/双工器对带外干扰进行了一次抑制。系统设计需要根据讲带外抑制指标分解给滤波器设计规格。

对于co-location指标，也是带外的阻塞干扰信号的一种更严格的应用场景，是较常规阻塞更严格的一种情况。

1.4Receiver Inter-modulation

接收机互调是考量天线口存在两个干扰信号时，其互调产物如果落在信道内时会烦扰接收机接收有用信号。

Step1~4：同1.2；

Step5：干扰信道电平-48dBm；

Step6：IM3产物不能大于-96.3Bm，即IM3相对-48dBm干扰信号电平为：48.3dB；

Step7：天线IIP3 = IM3/2 + P_干扰信号= 48.3dB/2 – 48dBm = -23.9dBm

针对接收机互调指标，协议对干扰信号的类型和干扰信号相对载波位置进行了明确的定义，以保证测试可考量性。

1.5Receiver设计架构

1.5.1 接收机设计架构介绍

当前基站接收机一般采用ZIF设计结构或一次下变频中频欠采样架构（数字与在将中频下变频到基频）

目前基于RFIC的LTE基站接收机基本采用ZIF方案。

优点：ZIF大大简化了接收机射频链路设计，节省了产品体积。ADC工作低频，可以提供更有的性能。频率规划简单，无需镜像抑制。

缺点：基带直流失调降低了系统的总体动态范围；对镜频抑制的需求，使得多载波应用中所能容许的I/Q失配非常小；偶次谐波失真降低了灵敏度；低辐射对LO泄漏指标的要求更加苛刻；动态范围低于其它结构。