Расчет и проектирование цифровых радиоприемных устройств. Учебное пособие

сигналов существенно усложняются. Мобильные устройства становятся многофункциональными, способными работать с несколькими беспро­водными стандартами, в то же время имеющими высокое соотношение качество-цена. Существующие беспроводные стандарты значительно отличаются друг от друга. Более того, вследствие ограниченности час­тотных ресурсов, а также особенностей нормативного регулирования в разных географических регионах каждый из них работает на нескольких участках различных частотных диапазонов. Следовательно, для обеспе­чения конкурентоспособности передовые протоколы должны быть мно­годиапазонными и многостандартными. Чтобы обеспечить постоянное и высококачественное соединение абонентов, мобильные средства долж­ны оперативно функционировать в различных стандартах без перебоев в работе. Таким образом, беспроводная информационная система должна приспосабливаться к окружающей обстановке, обеспечивая наивысшее возможное качество обслуживания для различных приложений: переда­ча данных, речи, мультимедиа.

мации является объединение достоинств аппаратных средств сущест­вующих систем, которые ранее разрабатывались независимо друг от друга. Требования, которые предъявляются разными стандартами к раз­личным блокам приемопередающего тракта, могут сильно различаться. Оптимальные варианты реализации для них могут соответствовать раз­личным архитектурам как на уровне системы, так и на уровне отдельных блоков. Поэтому разработка радиоприемника, поддерживающего все известные стандарты, является нелегкой задачей. Основными пробле­мами являются возрастающая мобильность и требование малой цены изделия, что тесно связано с увеличением степени интеграции ИМС и уменьшением потребляемой мощности. Одним из путей достижения поставленных целей является программируемая архитектура радиопри­емника, при которой большинство блоков могут быть повторно исполь­зованы для работы с различными стандартами. В отличие от радиопере­датчика входные сигналы радиоприемника приходят из неконтролируе­мой окружающей среды, полной помех. В мобильных терминалах обяза­тельным является требование низкого энергопотребления, обеспечи­вающего максимальное время работы от автономных источников пита­ния. При этом требуется обеспечить высокий уровень характеристик во всех режимах работы.

разбиение системы на блоки. Эти решения должны быть приняты на возможно более ранней стадии и в значительной степени определяют характеристики радиоприемника, а также его стоимость и время изго­товления. При создании многостандартного радиоприемника эти про­блемы еще больше усложняются. Возможность коррекции технических решений нужно обеспечить как на уровне архитектуры, так и в отдель­ных блоках, так как изменение конструкции блоков радиоприемника на заключительной стадии проектирования приводит к значительным за­тратам. Таким образом, обеспечение возможности цифровой настройки и программирования радиоприемника на различных уровнях является основным способом получения требуемой избирательности и чувстви­тельности для любого из выбранных приложений.

Реализация эффективного энергетического бюджета радиоприем­ника и частотного планирования является одной из наиболее трудоем­ких проблем, с которыми сталкиваются радиоинженеры в настоящее время. Уровень сложности радиоприемника беспроводного стандарта передачи данных значителен даже при использовании одного стандарта. При проектировании многостандартного радиоприемника проблема усу­губляется необходимостью совместного использования большого коли­чества аппаратных средств при сохранении высокого уровня характери­стик и низкого энергопотребления.

При предварительном выборе активных элементов (транзисторов, ИМС) следует принимать во внимание рабочий диапазон частот и на­значение активных элементов. При выборе частотно-избирательных фильтров необходимо учитывать диапазон рабочих частот, ширину спектра сигнала, диапазон рабочих частот ЦРПУ, подавление внеполос­ных сигналов, затухание в полосе пропускания.

из них должны быть выполнены на основании стандарта, а другие зада­ются непосредственно разработчиком. Необходимые спецификации включают такие параметры, как уровень фазового шума ГУН, требуе­мый коэффициент шума ЦРПУ, уровень интермодуляционных продук­тов второго и третьего порядков, избирательность в частотной области и т.п.

жет потребоваться несколько итераций между шагами 6 и 7. Как в мно­гостандартном, так и в одностандартном случае требуется провести ис­следование как на уровне архитектуры, так и на уровне отдельных бло­ков.

Значительно затрудняет принятие окончательного решения необходи­мость выполнения большого числа операций, большое число возможных вариантов распределения параметров и взаимозависимость между этими параметрами. Для упрощения проектирования можно использовать ра­циональный алгоритм проектирования, изложенный в работе [19]. По-

следовательность шагов проектирования показана на рис. 3.1.

справочных данных на ИМС или приближенно рассчитывается по фор­муле

(шум+искажения) по мощности для выбранной ИМС, а также в помо­щью приближенной формулы

В технической литературе часто используется коэффициент шума выраженный в дБ:

где сумма первых трех слагаемых представляют собой общий интегри­рованный шум или уровень шума системы. Из этого уравнения непо­средственно следует максимально допустимое значение коэффициента шума: