直放站和RRU应用TI方案介绍-2011-11

直放站和RRU应用 应用 直放站和
TI 方案介绍
Nov 2011

日程
? 直放站和RRU基础 ? TI系统方案 最新器件介绍 应用方案介绍 ? ADC/DAC模拟接口 ? 频谱规划

基础之什么是直放站? 基础之什么是直放站
直放站是一种信号中继器(Repeater), 把接收的基站下行射频信号和手机的上行射频信号进行功率放大。 直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号， 通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离， 将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。 在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式 由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。 常见的直放站通信制式有 GSM, CDMA,WCDMA，以及专网等。 在TDD系统直放站应用比较少，如WiMAX, TDS, TDDLTE等，为什么？

基础之什么是RRU? 基础之什么是
RRU(Remote Radio Unit)，将传统基站分割为两个部分，即基带处理单元(BBU) 和远端射频单元(RRU),二者之间通过光纤连接；其接口基于开放式接口协议CPRI 或者IR协议等。理论上只要所有RRU设备遵循相同的接口协议，可以和所有的主设备 厂家BBU进行连接，实现通用性。 在新架构网络中，一个BBU可以连接多个RRU单元，既节省空间又降低成本， 同时提高了组网灵活性。3G网络大量使用分布式基站架构，RRU（射频拉远模块） 和BBU（基带处理单元）之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。 采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖。 目前TDS,CDMA2K,WCDMA,LTE,WiMAX等主流制式都广泛采用BBU+RRU架构， 在传统的GSM系统中，也有部分厂家在推广BBU+RRU架构来代替传统基站+直放站 模式。

基础之数字直放站 Vs RRU
数字直放站 组网 容量 设备成本 建设成本 扰码干扰 时延 可灵活组网 容量受限于源 1拖多成本优势大 低 与施主基站同 两次变频，时延大 RRU 可灵活组网 容量可调整 单设备比直放站差不多 高 独立扰码和同步码
增加导频污染导致软切换增加
直接基带传输，时延小
结论： 结论： 在目前GSM网络架构下，直放站的成本优势不太可能被RRU完全代替。 但是在LTE等模式下如果采用PICO/FemtoCell模式，直放站市场会下滑比较快。 由于目前3G网络对日益增长终端数据业务的承载能力仍略显不足，各大运营商都在大力投入WLAN 的建设，而数字直放站设备和WLAN的融合混模覆盖可以增加运营商对其青睐。

基础之系统拓扑
RRU 直放站 RRU RRU

基础之数字直放站覆盖
BS Down link BS up link Repeater down link Repeater up link Optical fiber
Remote repeater
传输 光纤 或者 无线
High way BS Near repeater
注：这里仅讨论数字直放站方案

基础之无线直放站
UE
RF amplifier and filter
BS
优点： 架设方便，成本低； 缺点： 存在同频干扰问题,需要收发天线之间大隔离度，防止PA自激. 需要开发数字ICS算法降低同频干扰，会提高设备成本； 空中传输信噪比恶化快，无法承载高据流量;

基础之移频直放站
BS freq Near repeater relay freq
duplexer
BS
TX RF RX RF
DUC/DDC DDC/DUC
RX RF TX RF
duplexer
UE
BS freq
remote repeater
relay freq
UE
duplexer
TX RF RX RF
DUC/DDC DDC/DUC
RX RF TX RF
duplexer
优点： 架设方便，成本低； 收发不同频，无同频干扰； 缺点： 需要额外的频谱资源； 增加移频中继设备，成本上升； 空中传输信噪比恶化快，无法承载高据流量;

基础之光纤直放站
信号源通过射频电缆从基站天线耦合
Near repeater Optical fiber
duplexer
TX RF RX RF
DUC DDC
Optical interface
Remote repeater
Optical interface
DUC DDC
TX RF duplexer RX RF
优点： 没有同频干扰; 传输数字化，信号无误差传输；降低了底噪。 高性能，承载高数据流量业务； 缺点： 铺设光纤成本高 硬件成本稍微高；

基础之中射频框图
(数字直放站和RRU中射频功能几乎相同)

基础之中射频框图
TI HPA
ADS58C28/58C23 DAC3482/3484/34H84 TRF3705-02
ADS58C28
TI&SVA combo Solution
TI SVA
LMH6521 LMK048xx LMX2531/2541
DAC3482/3484
TI HPA&SVA High Speed Signal Chain Combo Solution
LMH6521 RX0 RX1
TRF3705-02 I/Q Modulator TX0
ADC ADC
DAC DAC
PRI_REF
SEC_REF
TCXO
10MHz
LMX2531/41
Digital Processor
LMX048xx
Dual Loop PLL
Dual Loop PLL
SVA
TRF3705-02
VCXO
30.72MHz
DAC DAC
I/Q Modulator
TX1
SVA

基础之中射频框图
TI HPA&SVA RF PA Combo Solution TI HPA
DAC6578/TLV5631/AMC7812/AMC7891 TMP75/TMP20 INA193
TI&SVA combo Solution
TI SVA
LMH2110
MCU
DAC
(DAC6578)
Current Sensor
(INA193)
Power Detector
(LMH2110)
RF Attenuator
Temp Sensor
(TMP75)
AMC7812/7891

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ADS58C28/ADS58C48
接收机ADC 接收机
Dual/Quad 11-bit 200MSPS ADC with SNRBoost3G Low Power Consumption
? 335 mW/ch with 60+MHz SNRBoost 185MSPS ? 35% power reduction from ADC62C17 ? Wideband SNRBoost3G: 60MHz Signal BW ? 72.2 dBFS SNR at 140MHz and 185MSPS ? 88 dBc SFDR at 140MHz and 185MSPS ? 6 dB gain in 1 dB steps ? Selectable DDR LVDS or CMOS outputs ? 9x9mm, 64-pin QFN package ? 1.8V AVdd and DVdd supplies ? No export license required
? Lower system operating cost ? Enables TD-SCDMA, LTE, WiMAX and MC-GSM ? Optimization of SNR and SFDR ? Compatible to the GC53xx family as well as all FPGAs and most ASICs ? High density with ease of use from a QFN ? See AppNote SLAA461 on Power Supply Design ? Unlimited orders to China
14bit BW=0.33*Fs

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ADS58C20/3: High SFDR Dual Channel Receiver IC
? ? ? ? ? ? ? 14 bit Internal ADC, 9 or 14 bit output Maximum Input Sample Rate: 500MSPS Maximum Output Sample Rate: 250MSPS Optional 2x Decimating Filter Optional 75 MHz BW SNR Boost Power = 700mW/channel Input Buffer with high impedance eases filter design ? 80-pin TQFP package with PowerPAD ? Pin Compatible Family Members
– ADS58C20 – 9 or 14-bit output, high SFDR –HD2-5 = 86 dBc MIN, 90 dBc TYP –Non-HD2-5 = 92 dBc MIN –SFDR in 40 MHz (Fs*3/8) = 90 dBc MIN – ADS58C23 – 9 of 14-bit output, reduced SFDR –SFDR = 80 dBc MIN 85 dBc TYP
接收机ADC 接收机

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ADS58B18/58B19
? Low power consumption: 360mW with LVDS I/O ? High Impedance input buffer ? Flattens gain response across 3dB bandwidth ? Removes sample-and-hold kickback ? High performance with selectable SNRBoost ? 66.2 dB SNR, 87 dBc SFDR at 70MHz IF ? 72.2 dB SNR, 83 dBC SFDR at 150 MHZ with 30MHz wide SNRBoost ? 6 dB gain in 1 dB steps for SNR/SFDR trade-off ? 7x7mm, 48-pin QFN package ? Selectable DDR LVDS or CMOS outputs with halfand full-swing LVDS modes ? 1.8V AVdd and DVdd supplies ? Export control compliant – no license required
DPD反馈 反馈ADC 反馈
Low Power, Buffered Input 11-bit 200MSPS/9bit 250Msps ADC with SNRBoost
? Reduces load on power supply and minimizes thermal requirements – see 1Q 2010 Analog Applications Journal for best power designs ? Eases gain matching for passive and active AFE designs in wide bandwidth DPD feedback signals ? Provides high SNR and dynamic range required for high performance digital pre-distortion ? Allows for optimization of SNR and SFDR for input signal swings between .5 and 1.5 Vpp ? Small form-factor for minimized board space ? Compatible to the GC53xx family as well as all FPGAs and most ASICs
DAC5682z TX TRF372017 I/Q Modulator LO DPD Feedback
GC5322/28
DUC-CFR-DPD DUC-CFR-
DAC DAC
ADS58B18
ADC
PGA870 Mixer Attenuator FB LO (EXT)

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ADS62PF49

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Dual 16-bit, 2x-4x Interpolation, 800MSPS DAC ? ? Dual 16-Bit 800 MSPS DAC 8-Bit Input LVDS Data Bus ? 8 Sample Input FIFO ? Optional Data Pattern Checker ? Compatible with GC5330 Multi-DAC Synchronization Excellent Performance ? 80dBc ACLR WCDMA TM1 at 153.6 MHz Low Power Dissipation ? 1.1W at full-speed Digital Processing & Options: ? Optional 2x/4x Interpolation FIR ? Fs/2 and Fs/4 Coarse Mixer ? Digital Quadrature Modulator Correction: Gain, Phase and Offset ? ? ? ? ? ? ?
DAC3283
? ?
Temperature Sensor 3- or 4-wire Serial Control Interface On Chip 1.2V Reference 3.3V Analog, 1.8V Digital Supplies Small Package: 7x7mm 48-pin QFN Scaleable Output Current: 2 to 20mA Now in Production!
? ?

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Quad and Dual Channel 16bit, 1.25GSPS DACs ? DAC3484: Quad, Byte-wide DDR, 88-mRQFN ? DAC3482: Dual, Word-wide DDR, 88-mRQFN ? Low Power ? Total Power ~ 1W ? 65% lower power than competition ? Space Saving Packages Options: ? 9x9mm 88 pin mrQFN Package ? Multi-DAC Synchronization ? Input Sample FIFO ? On-board 2x-32x PLL ? Interleaved LVDS Data Bus ? 4 ch: 250 MHz Bandwidth (312.5Msps) ? 2 ch: 500 MHz Bandwidth (625Msps) ? GC5330 Compatible ? Digital Processing & Options: ? Selectable 2x-16x Interpolation ? Coarse Mixer ? Complex Mixer with 32-bit NCO ? Digital Quadrature Modulator Corr. ? Sinx/x Correction Filter
DAC3484/DAC3482
? 3-wire or 4-wire serial control bus (SPI) ? Integrated Temperature Sensor DAC3484 (Quad, 88-mRQFN): ? Samples/EVMs Now ? RTM June 2011 ? Reduces board space by half when compared to today’s 2 dual DAC solutions. ? Reduce interface pin count required by half compared to DAC5682Z. This saves cost on expensive FPGA IO. ? Digital Signal Processing options allows for flexible IF placement ? Optimized for wide bandwidth multiantenna applications.
1.25GSPS, 8x, 140MHz IF, ACLR = 78dBc

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? Same Features as DAC3484 ? Very Low Power design: ~1W at 1.25GSPS ? 32-LVDS data lines, DDR interface
– Input Sample FIFO – Optional Data Pattern Checker – Optional Dual Parity Function: one for each complex channel
DAC34H84
Quad Channel 16bit, 1.25GSPS DAC, Word-wide DDR Interface 12x12mm, 196 BGA Package Modified Interface and Package ? 32-Pairs LVDS Data Bus ? Two 16-bit DDR Interfaces ? 500 MHz Bandwidth Support ? BGA Package ? 12x12mm, 0.80mm pitch
? Interface allows double the data rate than the DAC3484 ? Multi-DAC Synchronization ? On-board very low jitter PLL ? Digital Processing & Options:
– – – – – Selectable 2x-16x Interpolation Independent Complex Mixers with 32-bit NCO Power Saving Coarse Mixers: ±n*Fs/8 Digital Quadrature Modulator Correction (QMC) Sinx/x Correction Filters
? 3-wire or 4-wire serial control bus (SPI) ? Integrated Temperature Sensor
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直放站和RRU应用TI方案介绍-2011-11

直放站和RRU应用 应用 直放站和
TI 方案介绍
Nov 2011

日程
? 直放站和RRU基础 ? TI系统方案 最新器件介绍 应用方案介绍 ? ADC/DAC模拟接口 ? 频谱规划

基础之什么是直放站? 基础之什么是直放站
直放站是一种信号中继器(Repeater), 把接收的基站下行射频信号和手机的上行射频信号进行功率放大。 直放站在下行链路中，由施主天线现有的覆盖区域中拾取信号， 通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离， 将滤波的信号经功放放大后再次发射到待覆盖区域。 在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台手机的信号以同样的工作方式 由上行放大链路处理后发射到相应基站，从而达到基地站与手机的信号传递。 常见的直放站通信制式有 GSM, CDMA,WCDMA，以及专网等。 在TDD系统直放站应用比较少，如WiMAX, TDS, TDDLTE等，为什么？

基础之什么是RRU? 基础之什么是
RRU(Remote Radio Unit)，将传统基站分割为两个部分，即基带处理单元(BBU) 和远端射频单元(RRU),二者之间通过光纤连接；其接口基于开放式接口协议CPRI 或者IR协议等。理论上只要所有RRU设备遵循相同的接口协议，可以和所有的主设备 厂家BBU进行连接，实现通用性。 在新架构网络中，一个BBU可以连接多个RRU单元，既节省空间又降低成本， 同时提高了组网灵活性。3G网络大量使用分布式基站架构，RRU（射频拉远模块） 和BBU（基带处理单元）之间需要用光纤连接。一个BBU可以支持多个RRU。 采用BBU+RRU多通道方案,可以很好地解决大型场馆的室内覆盖。 目前TDS,CDMA2K,WCDMA,LTE,WiMAX等主流制式都广泛采用BBU+RRU架构， 在传统的GSM系统中，也有部分厂家在推广BBU+RRU架构来代替传统基站+直放站 模式。

武汉虹信数字光纤直放站简介

数字光纤直放站介绍 数字光纤直放站是虹信公司适应市场需求研制的新型无线网络优化设备，具有以下特点： ?数字光纤直放站设备无设备噪声叠加，大大将低了噪声影响； ?具有良好的SNR信号质量，光传输影响小，设备具有较高稳定可靠； ?数字传输速率高，容量较大，投资效益高； ?具有时延调整，降低同扇区重叠覆盖难度； ?支持1×4（并）×4（串）组网，可根据需要进行一拖一或一拖多覆盖，组网灵活等特点。 数字光纤直放站应用示意图如图3所示。其中LIM（Local Interface Module）本地接口模块，为数字光纤站近端，RRH（Remote Radio Head）远端射频模块，为数字光纤站远端。 数字光纤直放站系统主要由直放站设备（Digital Optical Repeater）和操作维护中心（OMC）两部分构成，直放站完成无线信号透明传输的功能，OMC主要完成对直放站等系统设备的监控功能。直放站和OMC之间的远程监控信道主要利用移动通信网络的短信或数传功能，其他方式如拨号、xDSL、Ethernet等作为备选。直放站在无OMC连接的情况下可独立运行。 数字光纤直放站采用先进的数字信号处理技术和数字信号光纤传输技术，实现多载波移动通信信号的远距离传输和大容量、大动态范围的信号覆盖。数字光纤直放站由两种类型的设备构成，LIM（Local Interface Module，本地接口模块，简称近端）和RRH（Remote Radio Head，远端射频头，简称远端）。数字光纤直放站的组网方式有星型结构、菊花链式结构、环型结构及混合式结构。 数字直放站主要技术指标：

图1数字光纤直放站结构图

直放站结构原理

直放站设备原理 1直放站简介 移动通信直放站是对移动通信信号直接放大的一种同频中继站。它不改变原信 号的频率，也不对信号所携带的信息作任何处理。当然它会引起一些波形畸变和相位偏移。在 正常情况下这对通信没有明显得影响，但这也正是直放站要避 免的问题，尽量使波形畸变更小和相位偏移更小。 我们知道GSM通信由上行信号和下行信号组成，又因为上行信号和下行信号的频段与方向不 同，所要求的信号强度也不同，因此直放机必须具备对上下行信 号分别进行处理的能力。 1.1直放站系统 直放站系统分为三个部分，两个接口。 第部分第二部分第二部分 图9-1直放站系统 第一部分是基站（微蜂窝）。它的功能是提供下行信号接受上行信号，并对信号 作一定处理。 第二部分是直放站。它是直放站系统的核心设备。它的功能是对上下行信号作放大处理。 第三部分是目标覆盖区域。在系统未开通前，目标覆盖区域为移动通信盲区, 或目标覆盖区域 通话效果很差。 第一个接口是基站（微蜂窝）与直放机的接口。该接口担负基站与直放机之间

的通信任务。基站的下行信号经过该接口到达直放机；手机的上行信号经过该 接口传到基站。根据实际情况，该接口可以是无线接口也可以是有线接口。无 线接口是通过基站收发天线与直放机收发天线之间的通信实现的。直放机收发 天线通常是收发合一的，一般由高增益的定向天线来担任，如八木天线，平板 天线，栅格天线等。有线接口则是通过电缆将微蜂窝与直放机直接相连而成。 第二个接口是直放机与目标覆盖区域的接口。该接口只能是无线接口。它通过 重发天线将下行信号发射到空间，供手机接收；同时收集手机上行信号送至直 放站。 1.1.1直放站的工作原理 施主天线（或通过电缆）接收基站下行信号，然后通过环形双工器送入下行滤 波器，下行滤波器将滤除下行信号中的部分带外噪声。之后下行信号进入下行 低噪放，下行低噪放具有抑制带内噪声，提升有用信号电平的功能。低噪放具 有60dB 的增益。低噪放的输出再通过下行滤波器滤除带外噪声后由下行功放放 大。如果信号不经滤波器、下行低噪放而直接进入功放放大，则噪声也会一起 被放大，导致波形畸变严重，信号误码率上升，通信效果变差。下行功放具有 60dB 增益（若功率放大器前级串有推放，则推放与功放的整体增益可达 110dB 以上）。 图9-2直放站工作原理 From.7 to BTS DPX :双工滤波器 LNA :低噪放 BTS :基站 DL :下行 PA :功放 MS :移动台 UL :上行 NCS :选频模块 Monitor :监控模块 n IL mi

直放站结构原理

直放站设备原理 1 直放站简介 移动通信直放站是对移动通信信号直接放大的一种同频中继站。它不改变原信 号的频率，也不对信号所携带的信息作任何处理。当然它会引起一些波形畸变 和相位偏移。在正常情况下这对通信没有明显得影响，但这也正是直放站要避 免的问题，尽量使波形畸变更小和相位偏移更小。 我们知道GSM通信由上行信号和下行信号组成，又因为上行信号和下行信号的 频段与方向不同，所要求的信号强度也不同，因此直放机必须具备对上下行信 号分别进行处理的能力。 1.1 直放站系统 直放站系统分为三个部分，两个接口。 图9-1 直放站系统 第一部分是基站（微蜂窝）。它的功能是提供下行信号接受上行信号，并对信号 作一定处理。 第二部分是直放站。它是直放站系统的核心设备。它的功能是对上下行信号作 放大处理。 第三部分是目标覆盖区域。在系统未开通前，目标覆盖区域为移动通信盲区， 或目标覆盖区域通话效果很差。 第一个接口是基站（微蜂窝）与直放机的接口。该接口担负基站与直放机之间

的通信任务。基站的下行信号经过该接口到达直放机；手机的上行信号经过该 接口传到基站。根据实际情况，该接口可以是无线接口也可以是有线接口。无 线接口是通过基站收发天线与直放机收发天线之间的通信实现的。直放机收发 天线通常是收发合一的，一般由高增益的定向天线来担任，如八木天线，平板 天线，栅格天线等。有线接口则是通过电缆将微蜂窝与直放机直接相连而成。 第二个接口是直放机与目标覆盖区域的接口。该接口只能是无线接口。它通过 重发天线将下行信号发射到空间，供手机接收；同时收集手机上行信号送至直 放站。 1.1.1 直放站的工作原理 施主天线（或通过电缆）接收基站下行信号，然后通过环形双工器送入下行滤 波器，下行滤波器将滤除下行信号中的部分带外噪声。之后下行信号进入下行 低噪放，下行低噪放具有抑制带内噪声，提升有用信号电平的功能。低噪放具 有60dB的增益。低噪放的输出再通过下行滤波器滤除带外噪声后由下行功放放 大。如果信号不经滤波器、下行低噪放而直接进入功放放大，则噪声也会一起 被放大，导致波形畸变严重，信号误码率上升，通信效果变差。下行功放具有 60dB增益（若功率放大器前级串有推放，则推放与功放的整体增益可达110dB 以上）。 图9-2 直放站工作原理 DPX：双工滤波器DL：下行UL：上行 LNA：低噪放PA：功放NCS：选频模块 BTS：基站MS：移动台Monitor：监控模块