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十年便是一個(gè)輪回。在無(wú)線通信領(lǐng)域，昔日的霸主摩托羅拉、西門子、阿爾卡特等已漸漸遠(yuǎn)去，愛(ài)立信也在積極轉(zhuǎn)型，最近又聽說(shuō)諾基亞要收購(gòu)阿朗，國(guó)內(nèi)通信大廠在這場(chǎng)盛宴中風(fēng)流至極。利潤(rùn)率的降低使得高大上的歐美企業(yè)不得不另尋出路。移動(dòng)通信作為無(wú)線通信最大的市場(chǎng)，總是引領(lǐng)著技術(shù)的進(jìn)步。廣電覆蓋、集群通信、衛(wèi)星通信等細(xì)分市場(chǎng)，體量相對(duì)較小，競(jìng)爭(zhēng)也頗為激烈，但技術(shù)大都差不多。本人從一個(gè)無(wú)線電的愛(ài)好者變成一個(gè)通信民工，

見證了這個(gè)行業(yè)的高傲、殘酷和苦逼。本文僅從技術(shù)角度閑聊收發(fā)信機(jī)架構(gòu)的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信 零中頻 收發(fā)信機(jī) RFIC SDR

最古老的發(fā)射機(jī)架構(gòu)為實(shí)中頻架構(gòu)(c)，傳統(tǒng)的收音機(jī)還有二次變頻技術(shù)。該架構(gòu)需要射頻設(shè)計(jì)者考慮混頻雜散、鏡像抑制等指標(biāo)，射頻鏈路較長(zhǎng)，對(duì)時(shí)延、平坦度等要求也較高。這應(yīng)該是十多年前的主流架構(gòu)，那個(gè)時(shí)代對(duì)于射頻工程師而言是黃金時(shí)代，總有調(diào)不完板子。然而對(duì)于接收機(jī)而言，在帶寬較窄的場(chǎng)景下，實(shí)中頻架構(gòu)依然是主流。帶寬窄意味著采樣率不高，ADC 的價(jià)格也可以承受，窄帶的射頻系統(tǒng)也很容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不需要較復(fù)雜的射頻算法，因?yàn)殚T檻低，射頻的高復(fù)雜度也就忍了。

零中頻和復(fù)中頻具有相同的硬件架構(gòu)（Fig1 A、B），可以看到混頻器變成了調(diào)制器，零中頻帶通濾波器變成了低通濾波器，單 DAC 變成了雙 DAC。因?yàn)榧晒に嚨南冗M(jìn)，雙 DAC 比較容易實(shí)現(xiàn)，且差異性很小；同時(shí)低通濾波器較帶通濾波器更容易實(shí)現(xiàn)；通過(guò) QMC 算法，可以基本消除調(diào)制器的鏡像，最后一個(gè)帶通濾波器也可以去掉。但是在復(fù)中頻發(fā)射機(jī)中，仍然需要帶通濾波器，相比于實(shí)中頻，并沒(méi)有太大提升，所以復(fù)中頻發(fā)射機(jī)一般不用。從 Fig2 可以看到，在多載波情況下，QMC 算法需要校正調(diào)制器帶來(lái)的鏡像?？紤]到寬帶數(shù)字預(yù)失真的要求，配合 QMC 算法，零中頻發(fā)射機(jī)已經(jīng)非常成熟，成為現(xiàn)代通信發(fā)射機(jī)的不二選擇。

Fig2 復(fù)中頻(b)和零中頻(c)帶來(lái)的鏡像對(duì)算法的挑戰(zhàn)

對(duì)于接收機(jī)而言，零中頻和復(fù)中頻最大的好處來(lái)源于能將 ADC 的帶寬要求降低一半。相比于高速 DAC，高速 ADC 的價(jià)格要貴得多，且美帝對(duì)大陸實(shí)施高科技禁運(yùn)，高速高分辨率的 ADC 在國(guó)內(nèi)正常渠道無(wú)法買到。當(dāng)然還有硬件架構(gòu)的簡(jiǎn)化，濾波的減少，BOM 成本的

降低。但零中頻的固有缺點(diǎn)也是顯而易見的，如由于解調(diào)器隔離度有限引起的直流偏移

（DC-Offset）；解調(diào)器、ADC 的不平衡引起的 IQ 失配；器件的非線性引起的偶次失真。雖然零中頻早已在終端運(yùn)用多年，但在基站領(lǐng)域，需要極其苛刻的 SNR 表現(xiàn)，零中頻技術(shù)還只有少數(shù)幾個(gè)廠商商用。解決這些問(wèn)題需要算法支持，同時(shí)需要性能更好的器件支持。所以能將 ADC 的速率要求降低一半的復(fù)中頻技術(shù)在接收機(jī)中倒是風(fēng)生水起，在寬帶系統(tǒng)中較為常見。

直接射頻輸出架構(gòu)最簡(jiǎn)單，真正實(shí)現(xiàn)了軟件無(wú)線電(SDR)，省去了調(diào)制器（混頻器）、本振等，無(wú)鏡像算法也更簡(jiǎn)單。直接射頻輸出對(duì) DAC 的采樣率、功耗等要求高，ADI、TI 已經(jīng)有成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。對(duì)于多種制式、多種頻率共存、多種帶寬共存的無(wú)線通信系統(tǒng)，傳統(tǒng)的架構(gòu)已經(jīng)很難找到成本復(fù)雜度的平衡點(diǎn)，RFDAC 正式由于射頻最簡(jiǎn)單，適應(yīng)性也最好，設(shè)計(jì)者可以將更多精力放在算法、軟件上。當(dāng)然對(duì)于接收機(jī)，射頻直接采樣是軟件無(wú)線電工程師夢(mèng)寐以求的，對(duì)于幾百 MHz 的寬帶系統(tǒng)，目前的技術(shù)尚難實(shí)現(xiàn)。

基于接收發(fā)射全零中頻的 Agile Transceiver AD9361 已經(jīng)商用，在 3G，4G 領(lǐng)域已規(guī)模發(fā)貨。這是器件廠商赤裸裸的技術(shù)實(shí)力展現(xiàn)，從實(shí)際應(yīng)用看來(lái)，已能滿足無(wú)線通信小基站的苛刻要求，對(duì)于廣電等其他場(chǎng)景，也有成功應(yīng)用。國(guó)內(nèi)企業(yè)在基礎(chǔ)器件領(lǐng)域還有很長(zhǎng)的路要走。

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