飛蜂窩基站實現了家庭無線互連

可以想象有一種設備，它能夠在家庭范圍內提供高質量的電話服務，允許家庭成員之間不受限制地進行語音和數據交流，而每月只需要很低的費用。Femto基站通常是指飛蜂窩（Femtocell，也稱為毫微微小區），它具有很多功能。這種小型無線設備放置在家庭或辦公室內，可以提高本地無線覆蓋。

什么是飛蜂窩

如圖1所示，傳統基站可以提供大范圍的覆蓋，而飛蜂窩則提供了諸如居住場所等的小型區域無線覆蓋。飛蜂窩路由器與用戶的寬帶互聯網接口相連接，這可以降低無線網絡負載。它還可以改善網絡容量、降低功耗、減小信號回程成本和維護成本等。

圖1 飛蜂窩基站和宏蜂窩（Macrocell）基站的比較

飛蜂窩也允許用戶在家庭信號覆蓋有限的情況下選擇服務方式，用戶只需在每月手機費賬單中增加一點額外的費用就可以了。

當在飛蜂窩覆蓋區域內，所有的移動應用都處于家庭付費的范圍之內，允許家庭中不受限制的語音和數據通信而不會增加每月太多的費用。距離飛蜂窩越近，鏈路的通信質量越高，而又能夠同時降低手持設備的電池消耗。飛蜂窩克服了3G信號從基站穿越建筑物墻壁的限制，能夠實現對移動數據服務的高速訪問，如瀏覽互聯網、下載音樂和視頻內容到手持設備上等。

飛蜂窩與Wi-Fi路由器類似，同樣基于成熟的無線通信標準（UMTS和CDMA等）。與已有標準兼容的同時，它還使用操作者私有的頻譜來提供高效、穩定的無線連接。

飛蜂窩基站還與已有的手持設備兼容，而且連接對用戶是透明的。不像宏蜂窩網絡那樣匯聚數十、乃至上百個基站到核心網絡中，一個飛蜂窩網關必須管理數千或甚至百萬的飛蜂窩節點。

飛蜂窩必須以與手持設備相當的成本提供從基站到手持設備之間的QoS（服務質量）控制，這為無線設計者提出了挑戰。飛蜂窩必須提供高質量的語音服務和高速的移動數據服務（EVDO和HSPA），其成本還不能超過宏蜂窩節點的成本。

為了滿足這些挑戰，飛蜂窩的設計必須利用低成本的生產技術和高度集成的電路來減小校準和測試時間。飛蜂窩主要安裝在家庭內，因此，它們必須體積小巧、成本低且易于用戶自己安裝。

以低輻射功率（法規規定為100mW）發送數據的飛蜂窩也必須考慮無線環境來減輕干擾和滿足法規要求。3G飛蜂窩必須監視UMTS信道和GSM信道來檢測鄰近的基站建立移動連接，以便當用戶離開飛蜂窩覆蓋區域時能夠正確切換。

飛蜂窩主要由兩個部分組成：模擬前端和基帶處理器。模擬前端在發送電路中將數字數據流轉換為射頻信號，在接收電路中執行相反的操作。

模擬前端設計需要在集成度和性能之間進行折中選擇。雖然有許多分立解決方案可以通過剪裁達到最好的性能，但成本可能使它不適合在飛蜂窩設計中采用。相反，一個全集成的方案可能提供最低的成本，但性能可能不是最好的。

飛蜂窩的內部結構

圖2表示了一個用于本地基站的飛蜂窩設計框圖，它工作在UMTS頻段1，同時也監視850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz和2100MHz頻段的信號。

圖2 基于集成解決方案的飛蜂窩模擬前端示意圖

在發送側，數字基帶信號以12位的并行數據流傳輸給混合信號前端，并將其轉換送給模擬I/Q基帶進行處理。基帶信號通過集成射頻收發器轉換為射頻信號，被射頻功率放大器進行放大，再發送給雙工器，功率監測器監視射頻輸出。一個單刀6擲（SP6T）開關選擇哪一個發送或接收監視鏈路被連接到設備的天線上。這個信號鏈路在射頻輸出連接器上提供了13dBm的輸出功率，滿足3GPP標準TS25.104所定義的發送ACLR指標。接收鏈路包括聲表面（SAW）濾波器和SPDT開關來監視主通路。匹配模塊為每個接收端口提供簡化的串行/分流電感。

集成射頻收發器有三個接收輸入引腳：頻段1一個，另兩個用于高頻段和低頻段信號監視。頻段1接收功能可以在接收1960MHz上行鏈路信號和監視2140MHz下行鏈路信號之間切換。

集成射頻收發器轉換并過濾選擇的射頻信號，再送給基帶I/Q進行信號處理。基帶信號被混合信號前端采樣，并轉換為兩個12位并行位流，送給數字基帶處理。

按功能劃分可以給設計者帶來很大的設計靈活性，保證信號在鏈路中的高性能，并允許選擇合適轉換速率和分辨率的數據轉換器來滿足應用需求。這樣的方案能夠使設計者可以將已有的商業基帶器件加到模擬前端中，以加速飛蜂窩產品的面市時間，將來飛蜂窩市場成熟時也還能再增加新的功能。