資料介紹
2014年6月,工信部向聯通和電信頒發4G FD-LTE牌照,加上在此之前發放給移動、聯通、電信的4G TD-LTE牌照,這意味著國內三大運營商全面進入4G商用化時代,同時各大手機制造商紛紛推出多模、多頻的LTE手機和終端,目前國內LTE用戶規模已 經達到5,000萬。
相對于3G而言,4G LTE能夠提供更大的信道容量,手機用戶可以享用更高的數據下載速率,在FD-LTE 20MHz帶寬,64QAM,2×2 MIMO下,編碼率為1的情況下,
LTE 下行峰值速率為:
100*12*14*(1-2/21-4/21-0.1714%-0.3929%)*2*6*1000= 142.86Mbps.
100——100個RB;
12——每個RB12個子載波;
14——Normal CP情況下,每個子幀14個符號;
2——采用2×2 MIMO復用模式情況下,速率加倍;
6——64QAM每個符號對應6個bit;
上面只是一個簡單的估算,實際中用戶少的時候,PDCCH占用的符號數可以減小,此時單用戶峰值速率可以提高,協議規定的理論峰值速率在150.75Mbps,是3G WCDMA理論峰值速率的7倍。
在實際使用中,由于手機用戶位置是移動的,距離基站臺的距離遠近變化,導致實際的接收信號電平也一直處于強弱變化中,理論上的最高數據速率只能在接收強信號下存在,此時輸入信噪比大于40dB。如果接收弱信號下,數據速率會有所下降,實際使用的數據速率由香農公式推導出:
C = BW ˙log2 (1+SNRoutput)
C——信道容量
BW——信道帶寬
SNRoutput——輸出信噪比
信道容量即是手機用戶實際使用的數據速率,信道帶寬對通信運營商來講也是固定的,FD-LTE通常是20MHz,唯一有變化的是SNRoutput:
F = SNRinput/ SNRoutput SNRoutput =SNRinput/F
C = BW˙ log2(1+ SNRinput/F)
由此可見,在輸入信噪比一定時,降低手機接收機噪聲系數,是提高信道容量的有效辦法,特別是在輸入信噪比比較低時,即通常講信號電平比較弱時,改善更為明顯。
在當前的4G LTE手機中,為了取得空間分集收益,主分集天線分處手機兩端,射頻收發信機芯片只能選擇靠一端放置,或者居中放置,這樣會導致分集接收機或者主、分集接收機和對應天線的距離較遠,對射頻信號帶來不小的路徑損失,尤其是在2.6GHz以上的高頻尤為明顯。
為了降低4G LTE接收機的射頻前端噪 聲系數,提高實際使用中,特別是在弱信號下的無線數據下載速率,英飛凌推出BGA7X1N6系列低噪聲放大器,高、中、低頻段的三顆LNA,可以覆蓋從 700MHz~2.7GHz的所有4G通信頻段;采用自有專利的SiGe半導體工藝, 可以獲得0.6dB的業界最小噪聲系數,以及3dBm的IP-1和5dBm的IIP3,這樣可以保證很低的接收機噪聲和卓越的射頻通道線性,13dB的放 大器增益可以有效放大弱信號,當信號較強時可以通過拉低Pon管腳關閉放大器;芯片的匹配僅需一個電感,有效減少外圍器件和PCB布板面積,憑借先進的芯 片封裝技術,低噪放具有業界最小的封裝尺寸1.1×0.7mm,可以靈活方便地放置在電路板上,該封裝同時具有自屏蔽效應,可以有效減少外來干擾信號的對 射頻前端的影響;芯片內置ESD防護電路,高達2KV HBM防護,保證了芯片在調試,貼片過程的健壯性;整個芯片的功耗小于5mA,待機時小于3μA,走在綠色節能的時代前列。
圖1:英飛凌BGA7X1N6系列低噪聲放大器
在已經上市的某型號LTE手機上,使用BGA7X1N6后,接收機噪聲系數從原來的6.1dB,降低為3.2dB,改善2.9dB。下面是使用casecade的仿真結果對比,實測數據和仿真結果完全吻合。
圖2:英飛凌BGA7X1N6改善接收機噪聲仿真對比
圖3:使用和未使用英飛凌BGA7X1N6的RFFE模擬板噪聲系數和增益實測結果
我們知道,電磁波在自由空間傳播的損耗公式:
Lbs =32.45+20lgF(MHz)+20lgD(km)
相對于3G而言,4G LTE能夠提供更大的信道容量,手機用戶可以享用更高的數據下載速率,在FD-LTE 20MHz帶寬,64QAM,2×2 MIMO下,編碼率為1的情況下,
LTE 下行峰值速率為:
100*12*14*(1-2/21-4/21-0.1714%-0.3929%)*2*6*1000= 142.86Mbps.
100——100個RB;
12——每個RB12個子載波;
14——Normal CP情況下,每個子幀14個符號;
2——采用2×2 MIMO復用模式情況下,速率加倍;
6——64QAM每個符號對應6個bit;
上面只是一個簡單的估算,實際中用戶少的時候,PDCCH占用的符號數可以減小,此時單用戶峰值速率可以提高,協議規定的理論峰值速率在150.75Mbps,是3G WCDMA理論峰值速率的7倍。
在實際使用中,由于手機用戶位置是移動的,距離基站臺的距離遠近變化,導致實際的接收信號電平也一直處于強弱變化中,理論上的最高數據速率只能在接收強信號下存在,此時輸入信噪比大于40dB。如果接收弱信號下,數據速率會有所下降,實際使用的數據速率由香農公式推導出:
C = BW ˙log2 (1+SNRoutput)
C——信道容量
BW——信道帶寬
SNRoutput——輸出信噪比
信道容量即是手機用戶實際使用的數據速率,信道帶寬對通信運營商來講也是固定的,FD-LTE通常是20MHz,唯一有變化的是SNRoutput:
F = SNRinput/ SNRoutput SNRoutput =SNRinput/F
C = BW˙ log2(1+ SNRinput/F)
由此可見,在輸入信噪比一定時,降低手機接收機噪聲系數,是提高信道容量的有效辦法,特別是在輸入信噪比比較低時,即通常講信號電平比較弱時,改善更為明顯。
在當前的4G LTE手機中,為了取得空間分集收益,主分集天線分處手機兩端,射頻收發信機芯片只能選擇靠一端放置,或者居中放置,這樣會導致分集接收機或者主、分集接收機和對應天線的距離較遠,對射頻信號帶來不小的路徑損失,尤其是在2.6GHz以上的高頻尤為明顯。
為了降低4G LTE接收機的射頻前端噪 聲系數,提高實際使用中,特別是在弱信號下的無線數據下載速率,英飛凌推出BGA7X1N6系列低噪聲放大器,高、中、低頻段的三顆LNA,可以覆蓋從 700MHz~2.7GHz的所有4G通信頻段;采用自有專利的SiGe半導體工藝, 可以獲得0.6dB的業界最小噪聲系數,以及3dBm的IP-1和5dBm的IIP3,這樣可以保證很低的接收機噪聲和卓越的射頻通道線性,13dB的放 大器增益可以有效放大弱信號,當信號較強時可以通過拉低Pon管腳關閉放大器;芯片的匹配僅需一個電感,有效減少外圍器件和PCB布板面積,憑借先進的芯 片封裝技術,低噪放具有業界最小的封裝尺寸1.1×0.7mm,可以靈活方便地放置在電路板上,該封裝同時具有自屏蔽效應,可以有效減少外來干擾信號的對 射頻前端的影響;芯片內置ESD防護電路,高達2KV HBM防護,保證了芯片在調試,貼片過程的健壯性;整個芯片的功耗小于5mA,待機時小于3μA,走在綠色節能的時代前列。
圖1:英飛凌BGA7X1N6系列低噪聲放大器
在已經上市的某型號LTE手機上,使用BGA7X1N6后,接收機噪聲系數從原來的6.1dB,降低為3.2dB,改善2.9dB。下面是使用casecade的仿真結果對比,實測數據和仿真結果完全吻合。
圖2:英飛凌BGA7X1N6改善接收機噪聲仿真對比
圖3:使用和未使用英飛凌BGA7X1N6的RFFE模擬板噪聲系數和增益實測結果
我們知道,電磁波在自由空間傳播的損耗公式:
Lbs =32.45+20lgF(MHz)+20lgD(km)
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