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TDD和FDD射頻方案的設計區(qū)別

04/23 09:00
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通信的方式有兩種,頻分雙工(FDD)和時分雙工TDD),TDD指傳輸數(shù)據(jù)時需要兩個獨立的信道,一個信道用來向下傳送信息,另一個信道用來向上傳送信息。TDD的發(fā)射和接收信號是在同一頻率信道的不同時隙中進行的,彼此之間采用一定的保證時間予以分離。那么兩種通信方式對電路設計有什么影響?

頻分雙工

頻分雙工上文說了,兩個獨立的信道在不同頻率同時工作,一個用來收,一個用來發(fā),互不干涉。從設計電路的角度來說,收發(fā)通道完全獨立,業(yè)務處理通道也完全獨立。

 

由于收發(fā)不同頻,必須考慮發(fā)射對接收的影響,所以在這里電路需要引入雙工器。

雙工器其實是一種濾波器,其作用是將發(fā)射和接收訊號相隔離,保證接收和發(fā)射都能同時正常工作。

雙工器的指標設計成為了收發(fā)能否獨立工作的關(guān)鍵點。

這里引入了一個概念,寬帶噪聲。

寬帶噪聲:發(fā)射機輸出的功率中除去有用信號、雜散、諧波外,在寬泛的頻率范圍,噪聲的功率譜密度。

寬帶噪聲是怎么產(chǎn)生的?

信號源的熱噪聲經(jīng)放大器放大;

本振的相位噪聲經(jīng)放大器放大;

信號源的噪聲、本振的相位噪聲經(jīng)過級級放大,最后從天線輻射出去。

若不經(jīng)優(yōu)化處理,末級功率放大器輸出的寬帶噪聲功率譜密度可達到-100dBm/Hz量級(常見)。U-V頻段,在距離50m處寬帶噪聲功率仍有-160dBm/Hz,這使得周圍環(huán)境噪底抬高10dB以上。

噪底抬高后,該范圍內(nèi)接收機的接收噪聲劇增,接收靈敏度明顯下降。

雙工器的設計原則一是發(fā)射在接收頻點的寬帶噪聲要低于接收頻點的噪底。

所以,在電路設計時要計算清楚發(fā)射鏈路的寬帶噪聲,根據(jù)寬帶噪聲和接收噪底的差值設計雙工器的抑制指標。

雙工器還有一個設計依據(jù)就是外界對接收機的影響,公網(wǎng)頻段多,需要考慮其他頻率對接收的影響。

時分雙工

在TDD模式的移動通信系統(tǒng)中,接收和傳送在同一頻率信道(即載波)的不同時隙,用保證時間來分離接收和傳送信道。

時分雙工其實就是半雙工,也就是同一時刻只有一個業(yè)務在處理。所以從概念上來說,同樣的信道帶寬,F(xiàn)DD的業(yè)務容量是TDD的兩倍。從電路設計上來說,數(shù)據(jù)處理通道收發(fā)復用,資源占用少。

 

因為是時分,很多電路也可以復用,比如說頻率源。

時分電路設計與頻分不同的關(guān)鍵點就是收發(fā)切換的時間,為了資源的最大利用,一般都會復用鎖相環(huán)和資源處理器。

而這個收發(fā)切換的時間主要點就是,頻率源的切換時間和功放的上升時間。

頻率源的切換時間前文有講過,如果用集成芯片,這個指標的設計主要在芯片的選型,記得加上程序加載的時間。

一般來說功放的爬坡時間都在us級,功率高的時間相對而言長一點,設計難度不大,設計時需要考慮過沖的問題。

TDD的典型就是WIFI,下面的器件是涉及WiFi所用的開關(guān)和PA,可以看到都對爬坡的時間有詳細的指標闡述。

總結(jié)

對比兩種通信方式,各有優(yōu)缺點,TDD模式對電路的時間要求很高,但是因為同一時段只有一個信道在工作,所以設計時不用考慮對收通道的影響。

FDD模式,信道業(yè)務寬,相對獨立,需要考慮寬帶噪聲的設計。

兩種通信方式設計方案時考慮的重點不同。

祝好!

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