RF會聚結(jié)構(gòu)

隨著移動裝置(如蜂窩電話，PDA，筆記本電腦)包括更多多模和多頻段無線連接，以及成本、空間和功耗的限制，使得對每個通信標(biāo)準(zhǔn)都采用1個分離的無線收發(fā)器變得不再適用。

最新的GSM電話已是4頻段，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋到五大洲。很多移動電話也包含藍(lán)牙技術(shù)和Wi-Fi 連接。很快，它們可接收數(shù)字地面電視、數(shù)字音頻廣播和GPS衛(wèi)星信息，頻帶上升到無線USB的UWB(超寬帶)和移動因特網(wǎng)接入的 WiMax。這需要便攜裝置在接近6GHz整個帶寬接收無線傳輸。

至今，專用于每個通信管道的分離RF收發(fā)器和基帶電路工作良好。用90mmCMOS增大集成度，連同新的無源元件集成技術(shù)和RF SiP(單封裝系統(tǒng))技術(shù)已使收發(fā)器尺寸和功耗降低，這樣，可以把2個或3個收發(fā)器容納在輕的手持便攜裝置中。然而，隨著無線信道的增加，這將不可能再繼續(xù)采用這種方法。

分配是關(guān)鍵

克服所需無線多重性的一種方案是工作在相同頻帶的通信信道共用同一天線。例如，藍(lán)牙和IEEE 802.11b/g是VoIP服務(wù)的明顯組合。只要繼續(xù)增加次要的通信信道，這像是自然的組合，這將推動它們的集成。要求對基本手機(jī)設(shè)計的影響最小，這也意味著它們將耦合進(jìn)基帶，其處理趨向背端(見圖1)。因此，很多調(diào)制解調(diào)器將繼續(xù)緊密地伴隨著它們的收發(fā)器，不是集成進(jìn)單片RFCMOS方案，就是做為RF SiP的一部分。

然而，隨著會聚和多通信信道做為標(biāo)準(zhǔn)特性，分配RF和調(diào)制解調(diào)器功能的問題變得不太準(zhǔn)確無誤。新型基帶調(diào)制解調(diào)器工作在數(shù)字域，采用專用硬件或DSP，在調(diào)制解調(diào)器和RF收發(fā)器之間帶有必須的ADC和DAC。集成它們的功能到主基帶芯片或分離連接調(diào)制解調(diào)器引擎中是有意義的。這種集成減少了芯片數(shù)，而且允許調(diào)制解調(diào)器和基帶功能從1個CMOS工藝分支轉(zhuǎn)移到另1個分支，因而減小了硅面積和成本(見圖2)。這也使得RF部分繼續(xù)用BiCMOS、RF-CMOS GaAs技術(shù)，提供正確的RF性能。

CMOS集成

換句話說，采用最新CMOS工藝的RF-CMOS可以把調(diào)制解調(diào)器和相關(guān)RF收發(fā)器集成到單片CMOS芯片中。 這對于低復(fù)雜性無線鏈路(如藍(lán)牙和IEEE 802.11b)是切實可行的，但對于多頻段多模方案設(shè)計是一種高冒險方法。在同一芯片上僅相距幾毫米集成多個收發(fā)器將會引起問題。此外，與純數(shù)字設(shè)計相比，把這種組合RF和數(shù)字CMOS設(shè)計轉(zhuǎn)移到下一代CMOS工藝將是一件很費力的事情。

所以，需要很多不同的RF管道組合是有問題的，無論對有關(guān)的單芯片方案有多少經(jīng)濟(jì)意義。

分配RF和調(diào)制解調(diào)器/基帶功能到分離芯片的方法需要在這些芯片之間有很清楚和更標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字接口。 一個標(biāo)準(zhǔn)化的接口允許軟件可編程調(diào)制解調(diào)器，用類似的調(diào)制方法來服務(wù)幾個不同的RF收發(fā)器。以同樣的方法，天線共享可以確定在RF收發(fā)器端的系統(tǒng)分配，所以，調(diào)制方法可以確定調(diào)制解調(diào)器端的系統(tǒng)分配。應(yīng)建議1個分配方法，其中RF與RF集成、調(diào)制解調(diào)器與調(diào)制解調(diào)器集成、應(yīng)用處理器與應(yīng)用處理器集成。

規(guī)范

移動界處理器接口聯(lián)盟正在為移動應(yīng)用處理器的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件數(shù)字串行接口建立規(guī)范�，F(xiàn)在業(yè)界需要RF到調(diào)制解調(diào)器的標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，類似于移動電話的DigRF和DigRF3G，但無線通信標(biāo)準(zhǔn)(如802.11/g/n,DVB-H,WiMax)相當(dāng)廣泛。

這樣的分配也將為“重新可配置無線電”鋪平道路，“重新可配置無線電”被認(rèn)為是能滿足將來移動裝置普遍存在的無線通信對大小、功耗、成本限制要求的最有前途的方法之一。重新可配置無線電允許同樣的收發(fā)器和調(diào)制解調(diào)器鏈路在不同的頻段和不同的調(diào)制方法之間開關(guān)轉(zhuǎn)換。

實現(xiàn)重新可配置無線電的1個最大問題是帶可開關(guān)/可調(diào)諧濾波器的固定頻率濾波器的替換，包括新RF MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))器件的開發(fā)。收發(fā)器鏈路也必須變得更高度數(shù)字化，不僅僅呈現(xiàn)到調(diào)制解調(diào)器的數(shù)字接口，而且使得收發(fā)器性能對不同調(diào)制方法都達(dá)到最佳化。在此，RF CMOS連同新的收發(fā)器結(jié)構(gòu)將起關(guān)鍵作用，這使ADC 和DAC更靠近天線。也將需要開發(fā)E類(開關(guān)模式)、G類(軌開關(guān))或S類(電源調(diào)制)RF功率放大器來提供功率—效率寬帶方案。

重新配置需要

重新可配置無線電對于每個通信標(biāo)準(zhǔn)或模式組合不需要1個專門的方案，這使得靠增加相同的模塊很容易更新設(shè)計。歸根結(jié)底，通信管道用戶部分的所有資料將消失。信息將簡單地?zé)o縫流動，從蜂窩到局域到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)自動交接。重新可配置無線電是實現(xiàn)這種夢想的使能者之一。

重新可配置無線電也開放頻譜使用的新可能性。事實上。在0~10GHz范圍的頻譜只有10%被實際使用。無線連接消費類產(chǎn)品必須用窄頻帶，而其余頻譜限制服務(wù)于TV廣播或軍事應(yīng)用。這樣的限制尚沒有抑制無線連接業(yè)，但隨著無線連接的增加，它們可很好地做到。

頻段

FCC正在建議開放得到許可的頻段用于按重點排列的非許可公共應(yīng)用，如緊急服務(wù)通信和比非許可公共接入更優(yōu)先的得到許可的使用。頻譜使用可以設(shè)計成在任何時間點滿足本地需要，而保證共享相同頻段的系統(tǒng)間的共存。下一代技術(shù)，如“智力無線電”(cognitive radio)采用動態(tài)頻譜配置，檢測和處理到1個特定頻段的優(yōu)先接入。