单通道TD-SCDMA射频拉远单元

程 斌，程知群，张 胜，闫晓鑫

(杭州电子科技大学射频电路与系统教育部重点实验室，浙江杭州310018)

0 引 言

随着TD—SCDMA技术和产业的不断成熟以及商用网络建设需求的推动，TD-SCDMA室内覆盖方案越来越被人们关注［1］。用户对数据业务的强劲需求，使得室内业务占整网的比重迅速提升。与GSM/WCDMA等频分FDD系统相比，TD-SCDMA基站室外智能天线部分和室内机柜的连接馈线数量显著增加，施工布线难度加大，建设周期也相应延长。面对这种情况，很多通信公司提供一系列分布式基站产品和解决方案来满足TD-SCDMA各种室内覆盖场景的需求［2］，其中室内基带处理单元(Building Base band Unit，BBU)与射频拉远单元(Remote Radio Unit，RRU)分布式基站系统具有极大的优势。目前，TD-SCDMA已经发展成为一个具有国际竞争力的产业。伴随着从系统到终端、从芯片到仪器仪表、从软件到配套设备的完整产业链的形成与成熟，TD-SCDMA在产品、产业、国际化、技术后续演进等领域也取得长足突破［3］。

1 射频拉远单元设计

1.1 设计目标

设计的单通道TD-SCDMA射频拉远单元的性能指标要求是:

以上指标的确定是根据TD RRU室内覆盖产品方案提出的，为了达到用户室内使用的要求，TD芯片的选择显得尤为重要。

1.2 器件选取和拓扑结构确定

器件的选取工作作为产品研制的前期工作，对于整个设计过程都有着极为重要的作用。因为如果器件选取合适，则设计过程会相对顺利，设计指标可以满足。如果器件选取不合适，则在设计过程中遇到的问题是由于器件本身特性的限制而引起的，就会重新确定方案增加研制周期和研制成本。

为了满足系统中所提出的指标，所以选取RDA8207作为TD射频收发芯片，主要基于几个因素:

(1)收发频段覆盖，RDA8207能覆盖TD-SCDMA的A+B频段。A频段，1 880－1 920MHz;B频段，2 010－2 025MHz;

(2)性能指标。RDA8207在TD-SCDMA的测试指标显示符合3GPP的要求，通过网上查阅一些相关单通道TD-SCDMA射频拉远单元的资料，发现RDA8207基本能实现本文所提出的指标;

(3)成本。RDA8207集成了收发链路﹑PLL﹑LDO以及Filter，提供了一个完整的解决方案连接天线到基带的TD-SCDMA标准，从而消除了昂贵的IF SAW滤波器。射频VCO，环路滤波器和调谐完全集成在芯片上。

整个系统的拓扑结构如图1所示:

图1 系统的拓扑结构框

2 设计思路及实现方案

由于本文所设计的产品是针对TD室内覆盖的，所以就要求设计时要考虑产品的体积与辐射功率。各个电路的搭建都是针对体积与辐射功率。本文在设计时也考虑了器件必须能工作在TD的A+B频段。

2.1 RDA8207 芯片

射频TD芯片采用RDA公司RDA8207，该芯片集成了射频收发链路以及PLL和LDO。最重要的是，该芯片提供了发射和接收的功率调节寄存器，可以通过配置不同的寄存器值得到不同的发射和接收功率，保证设计出来的产品具有较大的动态范围。RDA8207的电路图如图2所示:

2.2 RDA8207外围电路设计

外围电路的设计主要是发射和接收链路的设计。接收信道设计需要保证噪声、增益、灵敏度、临道抑制满足系统要求。接收信道噪声级联计算公式为:

式中，F 为总噪声系数;F1，…，Fn为各级噪声系数;G1，…，Gn－1为各级额定功率增益［4］。

图2 RDA8207电路图

根据噪声级联公式可知，信道噪声主要决定于系统前端，为了使接收机的总噪声系数小，要求前级的噪声系数小、增益高［5］。

在接收信道中用到Balun是起一个阻抗转换的作用。因为接收链路阻抗都是50Ohm，而RDA8207的输入阻抗是200Ohm，所以要用一个Balun把50Ohm转换到200Ohm。接收信道各级器件如表1所示:

发射信道要要满足整个系统的APCR以及EVM等指标，采用射频声表面滤波器主要是为了提高系统的ACPR和EVM，在实际应用中，为达到远距离发射，可以外接功率放大器［6］。

在发射链路上用两级功率放大器是为了在RDA8207输出功率较小的情况下可以通过两级功率放大器的增益来提高发射链路的发射功率。发射信道器件列表如表2所示:

表1 接收信道选用射频器件表

表2 发射信道选用射频器件表

3 测试结果

通过调节发射通路的APC以及配置系统频率值寄存器，得到实际测试ACPR和EVM的值如表3所示。从表3可以看出，在偏离中心频点1.6MHz时，系统的ACPR下边带值为－42.12dBc，上边带值－40.64 dBc。从表3可以知道，系统在中心频点处的EVM测试结果，EVM=5.08%rms。

由于TD-SCDMA是一种宽带的时隙信号，当功率增大是存在峰均比，所以线性度是一个很重要的指标。本设计结果在偏离中心频点1.6MHz时，系统的ACPR下边带值为－42.12dBc，上边带值－40.64 dBc，基本能满足用户的指标需求。如果系统有功率余量，也可以通过功率回退来提高系统的线性度。在中心频点处系统EVM值为5.08%rms，说明了系信号质量在传输的过程是比较稳定的，不存在波动很大的情况，使用户在室内能享受到比较好的TD-SCDMA信号。

表3 测试结果

4 结束语

本文成功设计了一种单通道TD-SCDMA射频拉远单元，通过合理的设计系统的拓扑结构和选择相应的电路模块，使设计的系统满足了所以要求的指标，可以在TD-SCDMA基站中得到很好的应用。

［1］ 牟剑.TD-SCDMA直放站与RRU的网络应用研究［J］.信息通信，2008，4(5):22－25.

［2］ Joy Laskar ，Babak Matinpour ，Sudipto Chakraborty.Modern Receiver Front—Ends Systems，Circuits，and Integration［J］.Published by John Wiley＆Sons，2004，9(5):12 －15.

［3］ 华为技术有限公司.面向未来商用运营的华为新一代大功率TD-SCDMA RRU［J］.移动通信，2009，1(3):8－10.

［4］ 陈邦嫒.射频通信电路［M］.北京:科学出版社，2002:75－79，86－88.

［5］ 刘洋，李燕.TD-SCDMA系统与标准演进技术［J］.移动通信，2007，8(6):19－21.

［6］ 李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准［M］.北京:人民邮电出版社，2003:49－52，119－130.