RFIC(AD9361)助力无线通信

2015/4/14enrich_you@qq.com

本文所讨论的场景包括3G,4G基站、消费类终端、PicoCell、FemtoCell等无线通信领域；同时包括无人机数传通信、广电无线覆盖，DTMB、DVB、应急通讯等系统。这些系统的射频频率一般在几百MHz到数GHz，带宽从几MHz到几十MHz，对ADC/DAC、功耗成本等有较高的要求。一方面由于无线通信设备厂商的竞争越来越激烈，对体积功耗成本及性能的要求越来越高，另一方面由于器件厂商在模拟技术、工艺、算法方面的进步，使得射频收发系统（RFIC）得以集成。随着智能手机等终端对流量带宽的要求越来越高，无线补盲、提升带宽的SmallCell概念也炙手可热，各通信大厂已开始规模商用，小基站的春天已经来临。在这些背景下，集成化的RFIC从终端走到了基站领域，性能也有了质的提升，已经开始规模出货，且以后的更新换代会更快，传统射频器件的市场逐渐被蚕食。本人在通信设备领域浸淫多年，有幸接触该领域的技术和市场及各厂商的roadmap，本文仅从技术方面浅显介绍下RFIC。

关键词：无线通信 Agile Wireless TransceiverRFIC SDR

本人的另一篇文章讨论过对芯片来讲，最理想的架构是零中频，但同时也需要牛逼的算法来补偿校正；另外还得具备ADC/DAC的集成能力，这是能够商用的关键。有了这么高的集成度，对客户来讲，要做的就是软件配置，开发周期大大缩短，人力及BOM成本、layout面积、系统功耗等指数下降。这对于小厂来讲是个好消息，门槛降低，都可以进来玩儿了。

1、各厂商在RFIC上的布局；

WIFI、蓝牙、GPS等消费类Transceiver芯片已非常成熟，这得益于协议的稳定，市场的庞大。但对于通信设备领域，由于性能要求高、协议标准众多、频段规划复杂，RFIC才暂露头角。

Maxim：MAX2580，支持LTE20MHz带宽，主要用在家庭Femto场景，配置简单，宣称可以支持LTE 64QAM的EMV要求，对于低成本、低带宽的场景不失为较好的选择；本人也实际用过这款芯片，但因为性能和市场的原因，并未规模商用。另外该公司还有针对广电、WLAN等细分领域的集成IC。

TexasInstruments ：AFE7225，射频带宽和瞬时带宽都较窄，在消费类领域可以尝试。TI的摊子大而全，在高速ADC方面还是有较深的积累的，听闻TI前段时间与国内通信大厂花了几年时间共同研发宽带RFIC，但最后无疾而终，说明这块的技术含量还是很高。

AnalogDevices ：目前公开的也就是AD9361和AD9362，后者是前者的阉割版本。采用12bit sigma-delta ADC，射频从70M到6GHz ，支持56M带宽，LTE多载波无压力。ADI是这个领域毫无疑问的领头羊，以至于通信设备厂商不得不与其绑定，硬生生的将买方市场变成了卖方市场，这就是技术的实力。唯一遗憾的是散货将近400RMB的售价略高，但与分离器件相比，整体BOM成本并不算高。量产之后，成本可以做到很低。

2、 ADI RFIC的应用场景分析，ADI的产品实力及演进

AD9361射频支持70M～6GHz，涵盖了大部分的商用授权及免费频段，一个平台，灵活配置，基本实现SDR。不仅仅降低了硬件门槛，更降低了CAPAX，加速产品上升时间。在目前互联网思维充斥的世界，不仅软件开源，硬件也开始走向开源，这对于产业的繁荣是有好处的，ADI官网提供了详尽的软硬件设计方案。

个人认为除了大功率超宽带有DPD需求的宏基站场景，其他场景AD9361都能胜任。典型的，无线热点覆盖、城市基站补盲、直放站、手机终端、广电射频、中继、同频转发、无人机数传、低空飞行器无线传输、单兵电台、相控阵雷达等。据本人所知，通信老大华为、无人机霸主大疆、广电系统均有规模发货。

当然ADI是有野心的。2014年24亿美刀收购Hittite，说明在微波毫米波防务电子方面准备发力。其新一代RFIC的性能已经完全能满足宏基站大功率高灵敏度的需求，且已商用，但普通民用散货市场最近几年是拿不到这么先进的技术的，除了国防，其实也没有必要，够用就好。

3、凌动无线架构参数

AD9361这颗RFIC芯片为2011年前已经上市的芯片，但主要还是为通信大厂直接供货，在终端CPE、小基站早已规模发货，在LTE、WCDMA等领域已成功商用。可能因为协议原因，直到2014年ADI的官网才公开上市。目前ADI也主推该芯片的生态链，与Xilinx的Zynq706一拍即合实现SDR，这是一个不错的原型机验证方案，除了价格略高，软件难度略大。

本人此前主要负责AD9361的应用研发工作，最近花了几个月时间调通了一块可商用数模混合板，硬件开源，软件可定制，主要技术参数如下：

FPGA： Altera EP4CGX150DFI727N，板带2个2.5G的SFP；

多组3.3VGPIO口预留；

RF：AD9361，2T2R，上下行最大支持各56MHz瞬时带宽，射频70MHz~6GHz；

LNA + LC滤波器，噪声系数小于0.8dB，适应各种频段；

Transmitter最大输出15dBm；Tx EVM: ≤−40 dB；

考虑到反馈回路，有一路AD9230，最大采样率210Msps，通过开关切换可实现前向反馈和反向反馈采样；

尺寸：120*170；

存储器：FPGA外挂1Gbit DDR，可做大的数字域延时和存储；

ARM：采用TI成熟的开源硬件Beaglebone Black ，与FPGA通过GPMC连接，实现ARM对FPGA的控制，数据传输。同时ARM可实现非实时的算法处理。BBB采用linux系统，软硬件全开源。可支持2048*2048分辨率显示屏、触摸屏，有I2C、SPI等常用接口，具体详见SRM。

参考资料：

AnalogDevices AD9361.pdf；

TexasInstruments，element14 BeagleBone Black SystemReferenceManual.pdf.

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