摘 要： 為保證基站上行底噪，在WCDMA移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化" title="網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化">網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中,，采用選頻直放站" title="直放站">直放站的方案,。闡述了WCDMA智能選頻直放站實現(xiàn)方案，以及實現(xiàn)該方案的關(guān)鍵單元電路和直放站性能指標分析,，給出了相應(yīng)的實驗結(jié)果,。該系列直放站已用于中國電信杭州,、蘇州等地WCDMA實驗網(wǎng)中。
關(guān)鍵詞： WCDMA 選頻直放站 線性功率放大器 ARM嵌入式系統(tǒng)
移動通信運營商為了提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,，必須不斷對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,，擴大覆蓋區(qū)。如果采用新建基站的方法,，成本過于昂貴,。采用直放站是性能價格比較高的方法。直放站實際上是一種雙向信號放大器,，起著延伸基站覆蓋范圍和消除盲區(qū)的作用,。直放站作為一種網(wǎng)絡(luò)輔助手段在完善網(wǎng)絡(luò)覆蓋、優(yōu)化和改善服務(wù)質(zhì)量,、提高運營效益等方面起著十分重要的作用,。它既可以用于室外局部盲點覆蓋，也可以作為信號源應(yīng)用于室內(nèi)分布系統(tǒng),。
根據(jù)IMT-2000規(guī)劃,，在3G中，無論是WCDMA還是TD-SCDMA,，與2G相比,，突出特點是容量大、覆蓋小,，多余的容量為直放站提供信號源,。隨著中國3G牌照的發(fā)放，在建網(wǎng)初期為了節(jié)約投資和擴大覆蓋范圍,，會使用大量的直放站[1～3],。
WCDMA移動通信系統(tǒng)無線直放站的應(yīng)用如圖1所示。直放站通過施主天線(link antenna)接收基站(BS)的信號,，經(jīng)過放大等信號處理,，經(jīng)重發(fā)天線(service antenna)發(fā)射到空中供移動臺(MS)接收，該信號經(jīng)過的路徑稱為下行鏈路,。同理,，重發(fā)天線接收MS信號經(jīng)直放站上行鏈路處理后經(jīng)施主天線發(fā)射到空中供BS接收。直放站必須滿足3GPP相關(guān)標準[4],，還要關(guān)注其智能化程度以及整機的可靠性等,。
通常直放站采用寬帶放大方式，即天線接收到的信號經(jīng)直接放大再發(fā)送出去,，這樣,，會增加基站上行接收機的噪聲電平。本文在分析寬帶直放站缺點的基礎(chǔ)上，提出了采用選頻直放站的方案,，并分析了實現(xiàn)選頻直放站的關(guān)鍵單元電路,。最后，給出了相應(yīng)的實驗結(jié)果,，研制的WCDMA系列智能選頻直放站已用于中國電信杭州,、蘇州等地WCDMA實驗網(wǎng)中。
1 WCDMA智能選頻直放站實現(xiàn)方案
直放站用于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中,，會引入噪聲電平
PNR=FKTBGH (1)
式中, F是直放站上行鏈路噪聲系數(shù),，K=1.38×10-23J/K，T是單位為K的絕對溫度,，B為直放站通過信號的帶寬,，G為直放站上行鏈路增益。
在WCDMA移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中,，如果采用寬帶直放站,，則基站上行射頻信號帶寬為60MHz；如果采用選頻直放站,，可以在60MHz帶寬中使用其中任意載頻,，帶寬為5MHz,。根據(jù)(1)式,，選頻直放站引入噪聲電平比寬帶直放站低約10dB，因而對整個系統(tǒng)性能" title="系統(tǒng)性能">系統(tǒng)性能影響更小[5～6],。
選頻直放站實現(xiàn)方案如圖2所示,。直放站主要由雙工器、低噪聲放大器(LNA),、功率放大器(PA),、選頻模塊、監(jiān)控監(jiān)測模塊和電源模塊等構(gòu)成,。
其中選頻模塊主要實現(xiàn)選擇基站工作的載頻信道,，并用SAW濾波器限制信道帶寬。該模塊包括上下混頻器,，本振" title="本振">本振信號源等電路[5],。監(jiān)控監(jiān)測模塊采用ARM嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，為系統(tǒng)功能擴展留有很大余地,。為了使直放站滿足系統(tǒng)性能要求,，功率放大器的線性是關(guān)鍵指標[6]。
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2 關(guān)鍵模塊電路分析
2.1 選頻模塊
在WCDMA選頻直放站中,，為了在WCDMA頻段的全部或部分頻段內(nèi)選擇一個或多個WCDMA指配信道工作,，采用了如圖3所示的方案。如果本振信號源1和2輸出同一個頻率,，則直放站輸入和輸出頻率一致,；如果兩個本振信號源頻率不一樣,，就可以實現(xiàn)移頻直放站，即可將指配工作頻率轉(zhuǎn)換為其他頻率進行傳輸,。
為減小直放站引入噪聲對系統(tǒng)性能的影響,，這里選SAW濾波器的帶寬為5MHz。本振信號源由數(shù)字鎖相環(huán)構(gòu)成[8],，其電路原理如圖4所示,。這里采用了ADI公司的關(guān)鍵頻率綜合芯片ADF4360-1[7]，該芯片集成了數(shù)字鎖相環(huán)芯片的全部功能和VCO(voltage controlled oscillator),，為提高系統(tǒng)集成度,、可靠性并實現(xiàn)小型化，打下了基礎(chǔ),。這里本振信號源參考時鐘頻率為10MHz,。
根據(jù)WCDMA移動通信系統(tǒng)工作頻段要求，這里選用本振頻率為2 300MHz～2 600MHz,，頻率步進為200kHz,。頻率控制分頻比為
N=5fLO (2)
分頻比的范圍N=11 500～13 000，由分頻比引起鎖相環(huán)輸出相位噪聲惡化為:
L(N)=20lgN=81.2～82.3dB (3)
其中L(N)為相位噪聲,。經(jīng)過合理設(shè)計環(huán)路參數(shù),，本振源輸出相位噪聲如圖5所示。
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2.2 線性功率放大器
在系統(tǒng)中,，由于功率放大器的非線性,，會對系統(tǒng)性能造成破壞[9]。因此,，系統(tǒng)必須采用線性放大器,。為了實現(xiàn)線性功率放大器，有回退法,、前饋法,、預(yù)失真等方法。為了在功率放大器的效率和線性之間折衷,，采用了射頻預(yù)失真方法,，其原理如圖6所示。預(yù)失真芯片采用了MAXIM 公司的MAX2009[10],，該芯片能改善放大器AM/AM和AM/PM失真,。
當功率放大器輸出功率為4W時，其鄰信道功率抑制比ACPR優(yōu)于47dBc,，該指標符合標準要求[4],。如圖7所示。
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3 選頻直放站測試結(jié)果
選頻直放站經(jīng)過測試，系統(tǒng)總體指標滿足3GPP TS25.101,、TS25.106和TS25.104幾個規(guī)范要求,。其主要性能指標如表1所示。該系列直放站已用于中國電信杭州,、蘇州等地WCDMA實驗網(wǎng)中,。
在WCDMA移動通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，采用直放站是性價比較高的選擇,。為了減小直放站對系統(tǒng)性能影響,，采用選頻直放站并用SAW濾波器限制信道帶寬，可以減小噪聲對基站的影響,。本文分析了選頻模塊,、線性功率放大器等模塊的原理構(gòu)成，給出了選頻直放站主要性能指標,，所研制的直放站符合3GPP相關(guān)要求,，并在實際建網(wǎng)中得到應(yīng)用。
參考文獻
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