NxN MIMO基站與外部時序參考同步

針對電信基站，系統(tǒng)架構(gòu)師需要花費相當(dāng)多的精力和時間設(shè)計高性能時鐘和正弦波振蕩電路。單芯片收發(fā)器雖然整合了許多此類信號發(fā)生器，但仍然需要一個參考時鐘。一個網(wǎng)絡(luò)中的各基站一般相互同步，因此該參考時鐘必須與一個全網(wǎng)絡(luò)時序信號保持時序一致。本文討論一個高性能時鐘發(fā)生器如何配合一個或多個集成收發(fā)器工作，以便簡化整體設(shè)計、降低復(fù)雜度和成本，同時實現(xiàn)出色的系統(tǒng)接收和發(fā)射性能。即使基站長時間丟失時序參考信號，網(wǎng)絡(luò)中的所有其他基站仍能保持同步。

基站時鐘架構(gòu)
最常提到的一個基站參數(shù)是其載波（或本振）頻率。產(chǎn)生本振的頻率合成器是基站的重要組成部分，但正如所有系統(tǒng)設(shè)計師都知道的那樣，本振只是基站需要的多個內(nèi)部頻率中的一個。單就收發(fā)器而言，除了向混頻器級提供載波頻率的本振(LO)以外，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器需要采樣時鐘，數(shù)字濾波器需要時鐘，I/O總線則通常需要數(shù)據(jù)時鐘。

使用集成收發(fā)器，系統(tǒng)架構(gòu)師可以節(jié)省大量設(shè)計時間和成本，如圖1中的虛線框所示。除了接收器和發(fā)射器電路以外，單芯片收發(fā)器還集成鎖相環(huán)(PLL)，以產(chǎn)生各種信號處理模塊所需的時鐘和正弦信號。不過，再高集成度的收發(fā)器也需要參考時鐘輸入。

諸如ADI公司AD9356和AD9357之類的單芯片2×2多輸入/多輸出(MIMO)收發(fā)器，提供兩種不同的參考時鐘選項。一種是將一個外部晶振配合片內(nèi)數(shù)字控制調(diào)整電路(DCXO)使用，另一種是為器件提供一個外部時鐘。AD9356/7接受32～48MHz范圍內(nèi)的參考時鐘頻率。

用戶端設(shè)備(CPE)等用戶站使用基站所發(fā)送的信息與無線網(wǎng)絡(luò)同步。CPE設(shè)備會微調(diào)其本振頻率，同時也會與基站主時鐘保持時間同步。因此，上述外部晶振加DXCO選項是針對此應(yīng)用的一種低成本、高性能解決方案。

基站會有其他要求。例如，運營商通常要求特定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有站點的幀和符號邊界保持時序一致。由于基站負責(zé)向其相關(guān)用戶站提供時序信息，因此這一要求意味著網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有基站必須鎖定至一個外部時序參考。系統(tǒng)架構(gòu)師使基站同步的方法一般有兩種。一種方法是使用GPS接收機所提供的1pps（脈沖/秒）輸出，另一種方法則使用IEEE 1588標準所規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)時序協(xié)議。無論何種情況，圖1所示的收發(fā)器參考時鐘輸入均與時序參考（例如，1pps GPS時鐘）同步。

基站參考時鐘設(shè)計考慮
如圖1所示，集成收發(fā)器將參考時鐘用作PLL的輸入。如果是RF PLL，基站會將參考時鐘倍乘至最高為LO頻率。此乘法系數(shù)可以是8或更大。因此，為使收發(fā)器實現(xiàn)高性能，參考時鐘的相位噪聲必須非常低。

圖1 2x2 MIMO基站收發(fā)器架構(gòu)