随着近年来中国无线局域网(WLAN)市场的启动,其用户规模和应用范围逐渐增长,同时越来越多的国内厂商开始面向该市场开发产品。而随着多模解决方案需求增加及WLAN射频调制方式呈现的多样性,工程师面临的设计问题越来越多。为此,我们举办了题为《WLAN射频设计挑战与解决》的专题研讨,并特别邀请杰尔系统(Agere Systems)公司Wi-Fi系统工程总监Syed Aon Mujtaba博士担任嘉宾,以帮助中国工程师解决在WLAN射频设计中面临的一些问题。
Syed Aon Mujtaba博士指出,现在的射频系统为了得到更高的数据传输速率,采用了非常密集的同相/正交调制器(I-Q constellation)。因此,射频架构需要将具有更高信噪比(SNR)的信号传送给数据检波器。通过采用主动的失真消除技术,射频+DSP子系统就能满足系统数据吞吐量、覆盖范围及成本的苛刻要求。此外,Syed Aon Mujtaba还就一些中国工程师目前热切关注的一些问题进行了探讨。
射频前端设计问题成关注热点
从本次专题讨论来看,射频前端设计是中国工程师目前所关注的热点。以射频接收器前端架构的问题为例,传统上是基于外差式或超外差式架构,但如今信道的滤波功能可通过选择零中频(ZIF)和甚低中频(VLIF)架构来推向更低的频率,有网友Richard_tan问:零中频和超外差相比,究竟哪种架构将成为主流发展方向呢？
对此,Syed Aon Mujtaba指出,高集成无线技术比分立的无线技术更具性价比。在中频时,超外差架构快速滤波,因而需要专门的离线(off-chip)分立滤波器(通常是SAW滤波器)。因此,在大规模市场应用要求WLAN系统向低成本架构发展的趋势下,相对零中频架构而言,超外差架构少受青睐。在高集成无线技术方面,实际上有零中频(ZIF)和低中频(LIF)两种方案可供选择,但各有优、缺点。零中频接收器的选择性(selectivity)更高,但灵敏度稍逊；而低中频接收器则正好相反。对此,来自清华晶芯的st网友也认为,从降低成本(cost down)的角度,零中频(ZIF)或甚低中频(VLIF)应该是方向。ZIF或VLIF可以提供足够的性能,但成本要低很多。WLAN方案现在已经进入低成本竞争阶段。
也有网友请教专家接收(Rx)部分的功率控制问题,即低噪声放大器是否一定需要的问题。Syed Aon Mujtaba对此表示肯定。他指出,由于低噪声放大器提供增益控制功能,因而帮助改进了接收器的动态范围。低噪声放大器和射频前端专门用于处理接入点(AP)与无线工作站(STA)间的极近距离。
此外,还有网友提到:多入多出(MIMO)产品近距离时传输速率急剧下降,甚至不如普通非MIMO产品,这里MIMO理论造成的,还是设计造成的。对此,Syed Aon Mujtaba解释说,从MIMO理论上讲,信道中有大量散射时传输速率较高。因此,如果设计本身有问题的话,当然会降低MIMO的传输速率,但同时,如果信道本身存在问题,理论上也会导致MIMO产品速率较低。
802.11a & g上有关I/Q失衡的问题
网友表示,载波上信息的幅度和相位通过QAM64进行调制,他请教专家:当射频IC与基带处理器相连时,为满足802.11a & g标准,在幅度和相位方面I/Q失衡如何应对？
Syed Aon Mujtaba指出,在理想状态下,I与Q信号路径应呈90度角,并且幅度相同,但这在集成的射频IC中难于实现。通常而言,相位会偏离于90度,且I和Q路径上的幅度也并不等同。这就导致了I/Q失衡问题,并在接收链上带来失真。对于64-QAM而言,如果相位偏移和幅度失真较大的话,I/Q失衡问题就需要进行补偿了。有网友也认为,对收发器而言,I/Q的幅度相位不可能达到理想的平衡状态,一定的不平衡是允许的。基带也能对收发器做补偿,具体的指标一般要做系统仿真,具体问题具体分析。他并推荐使用安捷伦的ADS工具。
WLAN在A/V方面的应用
除了数据应用,许多WLAN产品已经开始面向音频方面的应用。网友叶四华介绍说,其公司目前有一802.11b/g产品在5.1声道家庭影院里的音频应用,可以省掉喇叭的连线。他的问题是:WLAN家庭影院里的喇叭怎样区分数据包和音频包？对此,Syed Aon Mujtaba表示,信息包(packets)编码时包含目标接收地址信息。在这位网友的应用中,每个喇叭都拥有其地址,传送到这些地址(喇叭)的数据在创建时就应与喇叭所期望接收的数据类型相吻合,而要传送到其它非音频设备的信息包则会被忽略。
如欲了解本次专题讨论更多精彩问题及解答,敬请访问WLAN射频设计挑战与解决。
作者:周志明
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