基于WiMAX技術的RF芯片組設計挑戰(zhàn)

在通信行業(yè)，新技術不斷涌現(xiàn)。802.16 標準（通常也稱作WiMAX）將成為新一輪技術發(fā)展高潮。全球微波接入互操作性(WiMAX) 技術迅速席卷了整個業(yè)界，在小型農(nóng)村運營商、大型服務原始設備制造商(OEM)以及供應商中引起了廣泛關注并得到快速推廣。

WiMAX 標準最初旨在用于固定電臺的寬帶通信部署。隨著這些應用的日益普及，WiMAX 逐漸向點對多點連接（即面向最后一英里無線寬帶接入技術）、企業(yè)或高校的蜂窩回程與高速局域網(wǎng)應用演變。盡管WiMAX 之前的許多技術都能實現(xiàn)類似的功能，但WiMAX 的主要賣點在于這種獨特技術的互操作性。WiMAX 基于802.16 標準，這樣只要符合該標準的系統(tǒng)就能確保彼此之間實現(xiàn)互操作性。這為WiMAX 供應商提高了靈活性，使他們能夠與各種廠商共同構建自己的系統(tǒng)，而不用擔心可用性問題，也不必害怕系統(tǒng)更新與升級時發(fā)生不兼容，或延遲采購工作等。從廠商的角度來說，互操作性使小型公司也能進入市場來分一杯羹。如果不能確保實現(xiàn)互操作性，那么只能信任大型企業(yè)提供的系統(tǒng)組件?；ゲ僮餍缘膬?yōu)勢則在于，小公司也能充分利用其自身的因特網(wǎng)協(xié)議(IP) 技術，擠進廠商行列，以提供各種系統(tǒng)組件，從而避免服務供應商拴死在一家廠商上的風險，可以在不同廠商間自由選擇。

WiMAX 采用互操作性標準，不過系統(tǒng)中仍存在許多變量，影響RF 解決方案的實施。目前，WiMAX 適用于3.5 和5.6 GHz 頻帶以及無許可限制的2.5 GHz 頻帶。此外，還有一些新的4.9 GHz 和700 MHz 頻帶也采用WiMAX 標準。就互操作性及全球兼容性而言，各公司都希望找到創(chuàng)造性的新方法來實現(xiàn)性能優(yōu)勢和自身的獨特性能，以此在競爭者中獨樹一幟，同時確保符合WiMAX 標準的要求。用于WiMAX 無線電技術實施的RF 芯片組應具備足夠的靈活性，以滿足多種實施方案的要求，并應具備足夠的性能，滿足標準規(guī)范的要求。我們所面臨的設計挑戰(zhàn)在于，確保滿足基本的功能要求，并了解更細微的性能參數(shù)架構要求，同時仍能符合標準要求。確保有關參數(shù)滿足WiMAX 規(guī)范要求至關重要，只有這樣才能設計出穩(wěn)健的、適合于制造要求的解決方案。

WiMAX 發(fā)送器

發(fā)送器的關鍵性能參數(shù)是其在給定功率下的誤差矢量幅度(EVM)。EVM 表示數(shù)組(digital constellation)通過發(fā)送器之后的完整性。發(fā)送器EVM 衰減的主要原因在于本機振蕩器(LO) 源和最終功率放大器的相位噪聲。由于功率放大器的影響非常大，我們有必要討論一下發(fā)送器在給定輸出功率條件下的EVM 性能。EVM 參考為2.7%。與蜂窩式系統(tǒng)及802.11 參數(shù)不同，EVM 的要求要嚴格得多，我們通常以分貝為單位來計算EVM 值，從而提高精確度。2.7% 的標準值相當于-31.4 dB。我們根據(jù)EVM 為-31.4 甚至更好的情況下的最大額定調制功率來確定發(fā)送器的性能。

客戶端設備(CPE) 戶外系統(tǒng)與基站連接的線路通常不受什么障礙物的影響，輸出功率額定為20 dBm。部署于建筑物內的系統(tǒng)必須解決嚴重的多路徑環(huán)境問題，否則會使額定功率提高到24 至27 dBm。如果基站傳輸功率為4W 至20W，那么還需要采用更嚴格的額定功率，這主要取決于所需的連接距離以及系統(tǒng)實施方案。

設計人員在提高系統(tǒng)的額定功率輸出時，必須調整功率放大器這一主要器件。由于功率放大器對EVM 的影響很大，因此我們應采用體積更大、穩(wěn)健性更高的器件，這樣就能在滿足EVM 參數(shù)-31.4 dB 的同時獲得更高輸出功率。但這還不足以確保完全符合標準要求。有關標準規(guī)定絕對寄生輸出參數(shù)為-40 dBm。不管輸出功率有多大，寄生信號都不能超過這個參數(shù)值。

隨著額定功率的提高，如果我們假定基帶處理器提供的輸入功率保持不變的話，那么發(fā)送器的增益也應相應提高。發(fā)送器增益的提高不僅將影響所需的信號，而且也將對不必要的寄生信號產(chǎn)生影響。由于寄生輸出參數(shù)是固定的，因此增益的提高會導致相對于參數(shù)的輸出寄生性能容限降低，因此如果系統(tǒng)原本滿足20 dBm 輸出功率的標準要求，那么由于增益的提高，就會難以滿足24 dBm 或更高輸出功率的要求。為了確保RF 芯片組的靈活性并滿足多種情況下多種輸出功率要求，我們必須確保PA 前具有約-37 dB 的良好EVM 性能，并與寄生輸出參數(shù)保持7 至10 dB的容限。這樣，設計人員就能更加靈活的根據(jù)系統(tǒng)需要選擇適當?shù)墓β史糯笃?，同時還能確保滿足EVM 的要求，并不超過寄生輸出的限制。

WiMAX 接收機

接收機的關鍵性能參數(shù)是其靈敏度。有關規(guī)范制定了1E-6 的最小誤碼率(BER)，達到該標準就能滿足規(guī)范的要求。在僅測試RF 及模擬電路系統(tǒng)情況下，我們很難進行實際的BER 測量。我們通常將BER 換算成EVM 數(shù)值。根據(jù)二者的對應關系，64-QAM 信號的靈敏度相當于-21.5 dB 的EVM值。通常，為達到-23.5 dB，我們應為該參數(shù)增加2 dB 的容限。