NB-IoT技术解析：射频芯片与低功耗设计

"NB-IoT产业峰会PPT"，由大唐半导体-射频芯片设计部的杨汝辉于2017.09.20进行，涵盖了NB-IoT系统规范、低功耗设计、RF收发机架构、接收和发射通道的详细介绍。 正文： 1. 系统规范 IC SPEC定义 NB-IoT设计的目标在于提高敏感度，包括带宽（BW）、噪声系数（NF）和信噪比（SNR）。在Release 13中，NB-IoT被指定在14个LTE频段上运行，为中国和其他地区运营商提供了广泛的频谱选择。在中国，主要的NB-IoT频段为B1/B2/B3/B5/B8，涵盖699~960MHz和1710~2200MHz的频率范围。终端芯片系统采用CMOS工艺集成，但不包括天线、双工器、表面声波滤波器（SAW）和发射功率放大器（PA）。 2. 实现Low Power 为了降低功耗，设计者采取了几种策略： - 减少协议栈处理开销：通过优化算法和减少不必要的通信活动来节省能量。 - PSM（Power Saving Mode）：允许设备长时间处于休眠状态，仅在特定时间间隔内唤醒接收数据。 - eDRX（enhanced Discontinuous Reception）：改进了非连续接收模式，进一步降低了接收时的功耗。 - 单天线和FDD半双工模式：简化硬件设计，降低功耗。 - RX/TX电流优化：在接收和发射架构及电路层面进行优化，以降低电流消耗。 3. RF收发机（Transceiver）架构 NB-IoT终端芯片采用零中频接收机，其噪声系数约为6dB，天线口灵敏度在-115dBm@180KHz带宽下，最大接收功率可超过-10dBm。发射机部分，零中频设计使得片内功率驱动器提供0dBm功率，加上外部PA和损耗，总输出可以达到23dBm。然而，直接在CMOS SOC中集成23dBm的PA是一项挑战。 4. RX通道Block简介 接收通道主要包括低噪声放大器（LNA）和PADriver等组件，它们负责提升弱信号并将其转化为可处理的电信号。LNA在保持高增益的同时，需控制噪声注入，以确保良好的接收性能。 5. TX通道Block简介 发射通道涉及功率放大器（PA）和相关电路，PA的目的是将片内产生的小功率信号放大到满足发射要求的水平。同时，发射通道需要考虑邻道泄漏比（ACLR），以防止信号干扰相邻频道。 6. Summary 总结，NB-IoT技术在设计上强调低功耗和高效能，通过优化系统规范、收发机架构以及接收和发射通道，实现更广泛频段的支持，并适应各种节能模式，以满足物联网应用的需求。大唐半导体的射频芯片设计部在这些方面进行了深入探讨，展示了NB-IoT技术的关键设计要素。