04-射频子系统.doc

BTS3812 WCDMA基站 技术手册结构与原理分册第4章 射频子系统第4章 射频子系统4.1 概述本章讲述基站射频子系统的特性，内容包括：l 射频子系统组成l 射频子系统功能l NTRXl NDDLl NRFBl NLPAl NPAB4.2 射频子系统组成射频子系统由NTRX、NDDL、NLPA、NRFB（射频框背板）、NPAB（功放框背板）组成，其中NTRX和NDDL位于射频框中，如图4-1所示，NLPA位于功放框中，如图4-2所示。图4-1 BTS3812射频框满配置示意图图4-2 BTS3812功放框满配置示意图4.3 射频子系统功能图4-3表示了射频子系统一个扇区一个频点的射频通道，从中可以看到每个频点对应两个发射通道和两个接收通道，两个通道是互为分集的关系。如果发射不分集时，需要关闭一个发射通道。图4-3 射频子系统逻辑组成框图1. 发射通道原理NTRX接收来自NIFP分配的下行数据，下行数据在NTRX内经过成形滤波、数字上变频、DAC、中频模拟信号放大、模拟信号上变频，形成WCDMA发射频段的射频小信号。射频小信号经过射频背板的合路器和功放背板，送至NLPA。射频信号经过NLPA放大，达到满足输出功率的射频信号。然后射频信号经过NDDL内部的双工器，最后射频信号经过天馈系统的天线发射出去。2. 接收通道原理天馈系统的天线接收到UE发射的微弱信号，经过塔放的放大处理，接收信号通过馈线传输到NDDL，接收信号在NDDL内部经过双工器的滤波、通过低噪声放大器（LNA）放大处理，然后接收信号经过射频背板分路器的分路后送至NTRX，接收信号在NTRX内经过信号放大、下变频，ADC、数字下变频、匹配滤波和DAGC处理，最后接收信号被送至NIFP。4.4 NTRX4.4.1 NTRX特点BTS3812最多可以配置12块NTRX。NTRX包含两个互为分集的接收通道和两个互为分集的发射通道。NTRX的两个发射通道应用于发射分集配置，当发射不分集配置时需要关闭一个发射通道。4.4.2 NTRX运行环境NTRX在系统中的位置如图4-4所示。l 下行通道：NTRX从NIFP接收某一小区的主集和分集信号，下行信号在NTRX内经过处理后，经过射频背板合路后，被送至NLPA。l 上行通道：射频背板将NDDL接收的同一扇区多载波信号进行分路，将分路后的主集信号和分集信号送至NTRX，上行信号在NTRX内经过处理后送至NIFP。l NTRX接收NMPT提供的时钟信号和控制信号，并向NMPT上报其状态。图4-4 NTRX运行环境示意图4.4.3 NTRX功能原理NTRX主要完成一个小区的主集、分集上下行信号的射频处理功能。NTRX包括数字处理单元和射频处理单元两大部分。l 数字处理单元主要完成上行中频信号的模数转换、数字下变频、匹配滤波及DAGC和下行扩频信号的成形滤波、数字上变频、数模转换。另外还要与NMPT通信，实施对本板的控制功能。l 射频处理单元包括发射激励单元和接收单元。其中发射激励单元的主要作用是将数字处理部分产生的中频信号上变频到射频发射频段，并提供相应输出功率驱动后级功放，同时还提供其他功能如发射关断等。接收单元将经过NDDL放大的天线接收信号下变频至中频，并进行放大等处理。NTRX原理框图如图4-5所示，NTRX主要包括以下几个功能单元：l 通讯控制单元l 数字中频处理单元l 时钟单元l 发激励单元l 接收单元l 频率综合单元图4-5 NTRX模块划分示意图各部分的功能描述如下：(1) 通讯控制单元通讯控制单元接收主控板的配置信息和操作维护命令，向主控板上报本单板工作状态。同时通讯控制单元可以通过接口处理单元与接口处理板交互控制信息。(2) 数字中频处理单元数字中频处理单元可以划分为上行链路和下行链路，上行链路完成模拟信号的模数转换、数字下变频、接收匹配滤波和数字AGC功能。下行链路完成成形滤波、数字上变频和数模转换功能，同时还实时提供发射通道静态功率控制功能。(3) 时钟单元完成主备时钟的选择，10MHz参考源的恢复和驱动分配，16倍钟的时钟产生和驱动分配等。(4) 发激励单元发激励单元接收来自数字中频处理单元的RF信号，经过两次上变频处理，最后将信号上变频到射频频段2110MHz2170MHz。方便网络规划的需要，发激励单元还提供发射机关断/开启功能。(5) 接收单元NTRX接收单元接收来自NDDL的上行RF信号，经过一次下变频后，输出中频信号给数字中频处理单元。(6) 频率综合单元频率综合单元为NTRX射频收发通道提供本振，需二路本振信号，分别是发射中频和射频信号。频率综合单元直接引用数字中频过来的10MHz参考时钟。4.5 NDDL4.5.1 NDDL特点NDDL为BTS3812的RF前端模块，该模块可使接收信号与发射信号共用一个天线通道，并且使大功率的发射信号不会对微弱的接收信号产生明显的影响。NDDL还具有驻波检测功能和塔放馈电功能。4.5.2 NDDL运行环境NDDL在系统中的运行环境如图4-6所示。图4-6 NDDL运行环境示意图l 上行通道：天线接收的信号送至NDDL，上行信号在NDDL内经过双工器接收滤波和低噪声放大器（LNA）放大后，输出至射频背板，由射频背板将含有不同载频的信号进行分路，然后将分路后的信号送至对应的NTRX进行后续信号处理。l 下行通道：NLPA对下行信号放大后送至NDDL，下行信号在NDDL内经过双工器发射滤波处理，最后被送至天线发射。l NDDL的状态通过NMON上报NMPT；来自NMPT的所有控制命令都通过NMON下发给NDDL。4.5.3 NDDL功能原理NDDL的原理框图如图4-7所示。图4-7 NDDL原理框图NDDL主要由以下几个模块组成：(1) 双工器模块（Duplexer）：包含接收滤波器和发射滤波器，为NDDL的核心模块，该模块为接收信号与发射信号共用一根天线提供了可靠的通道，能有效保证大功率的发射信号不会对微弱的接收信号产生明显的影响。(2) 低噪声放大器（LNA）模块：该模块主要功能是将来自天线的接收信号进行放大，同时放大器的增益是可控的，可由基站下发控制命令来调节。该模块具有故障自检功能，当发生故障时，可以产生告警信号上报。(3) 通信控制模块：该模块对NDDL的所有告警信息（如LNA告警、TTA告警、驻波告警）进行采集，并上报给基站；同时执行基站下发的所有控制命令。(4) 塔放馈电（BIAS T）模块：该模块通过NDDL天线端口的内导体为塔放提供直流工作电源。4.6 射频背板（NRFB）4.6.1 NRFB特点射频背板上通过微带线实现了射频小信号合分路功能。小信号分路完成接收信号到NTRX的分配，小信号合路完成不同NTRX发送信号的合成。在不同配置间切换时，可通过射频跳线对微带合路器和微带分路器实现二路到四路之间的切换。4.6.2 NRFB运行环境射频背板的运行环境如图4-8所示。射频背板上的合路器把不同NTRX输出的射频小信号进行合路，然后送入NLPA进行放大；同时射频背板上的分路器把NDDL送来的接收信号分配给不同的NTRX。图4-8 射频背板在基站系统中的运行示意图在物理结构上，正面纵向看射频背板分成上下两部分，其中小信号分路部分占据背板的上半部分，小信号合路部分占据背板的下半部分。正面横向来看，射频背板分为结构完全相同且相互独立的3个部分，其中NTRX0NTRX3和NDDL0NDDL1为第一部分，NTRX4NTRX7和NDDL2NDDL3为第二部分，NTRX8NTRX11和NDDL4NDDL5为第三部分。4.6.3 NRFB跳线小信号分路共有两种跳线方式，分别对应于图4-9所示的跳线方式A和跳线方式B，其中跳线方式A适用于2天线接收分集单机柜13扇区配置的情况，跳线方式B适用于2天线接收分集单机柜46扇区、以及4天线接收分集的情况。小信号合路的跳线与分路基本相同，如图4-10所示。图4-9、图4-10两个示意图中输入均来自双工器NDDL，输出则至功放NLPA。图4-9 小信号分路跳线方式示意图图4-10 小信号合路跳线方式示意图4.7 NLPA4.7.1 NLPA特点线性功放模块（NLPA）担负NTRX发射激励信号的功率放大任务。多路NTRX信号经过合路输入到功放，放大后经过NDDL单元送到天线。同时，NLPA将自己的状态数据上报给NMON。4.7.2 NLPA运行环境线性功放的运行环境如图4-11所示。l 射频背板将多个NTRX送来的下行信号合路后再送至NLPA，NLPA对下行信号进行放大，然后把下行信号送至NDDL。l NLPA的状态通过NMON上报给NMPT；来自NMPT的所有控制命令通过NMON下发给NLPA。图4-11 线性功放在系统中的运行示意图4.7.3 NLPA功能原理线性功放的功能框图如图4-12所示。图4-12 线性功放的功能示意图线性功放的功能如下：l 完成射频信号发射前的功率放大，功放增益54dB。l 工作带宽20MHz，最多支持4载波放大。l 单载波的额定输出功率40W，2载波的额定输出功率30W，4载波时最大输出功率22W。l 具有输出功率检波功能，支持输出功率查询。l 具备完善的告警和保护功能。 4.8 功放背板（NPAB）4.8.1 NPAB特点NPAB为每一个NLPA分配电源和信号总线，并为每一个NLPA提供