寬帶通信帶寬大傳輸速率高，但功耗高而且易受干擾。不同于寬帶通信，窄帶通信往往專注于穩(wěn)定連接、低功耗和高覆蓋范圍的通信場景比如物聯(lián)網(wǎng)等。窄帶通信利用有限的傳輸帶寬進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸率雖然不高，但在給定發(fā)射功率的條件下窄帶傳輸相比寬帶傳輸可以有更高的信噪比，這使得窄帶信號能夠更好地穿透障礙物，在室內(nèi)、隧道等復雜環(huán)境中也能保持穩(wěn)定實現(xiàn)更大更深的覆蓋范圍。窄帶通信使用窄帶信號和低功耗的調(diào)制方式，功耗很小，這對于諸如依靠電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設備而言至關(guān)重要?？傊?，窄帶通信非常適用于低功耗、長電池壽命和穩(wěn)定連接的物聯(lián)網(wǎng)應用。當前最具代表性的就是窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）、Cat.1等。NB-IoT是窄帶物聯(lián)網(wǎng)Narrow Band Internet of Things的英文縮寫，窄帶物聯(lián)網(wǎng)基于蜂窩網(wǎng)絡構(gòu)建，僅消耗180千赫茲（kHz）左右的帶寬，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)鏈接。NB-IoT 使用了許可頻率，它可以與 LTE、UMTS 和 GSM 等傳統(tǒng)蜂窩寬帶技術(shù)共存。根據(jù)3GPP的定義，UE類別以1-15分為15個等級。Cat.1可以稱為“低配版”的 4G 終端，上行峰值速率5Mbit/s，下行峰值速率10Mbit/s，屬于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)。Cat.1的最終目標是服務于物聯(lián)網(wǎng)并實現(xiàn)低功耗和低成本LTE連接。Cat.1窄帶通信已成為連接遙遠或信號弱的區(qū)域中設備的理想選擇，例如小區(qū)樓道中的門鈴門鎖、地下車庫中的智能攝像頭、農(nóng)村地區(qū)的道路監(jiān)控等設備。
事實上除了商用領域，窄帶通信在特種通信領域應用也很廣泛。特種通信很多時候以無線專網(wǎng)通信為主，專網(wǎng)通信設備需具備抗干擾性能、保密通信能力以及良好的電磁兼容性等，對通信可靠性要求高。短波電臺和窄帶戰(zhàn)術(shù)電臺是特種通信的主要手段，傳輸帶寬較窄是特種窄帶通信的代表。
窄帶通信設備一般尺寸較小，而零中頻收發(fā)機無需經(jīng)過中頻就能直接在射頻信號和基帶信號之間轉(zhuǎn)換，便于實現(xiàn)單片集成，這使得它比較適合于窄帶通信場景。零中頻收發(fā)機內(nèi)部的有源濾波器往往可以支持比較寬的帶寬范圍，比如從數(shù)百kHz調(diào)諧到數(shù)百MHz，另外可以通過簡單調(diào)整振蕩器的頻率涵蓋廣泛的射頻頻率。GC080x是一款高性能、高集成度的超寬帶SDR收發(fā)機，支持的頻率范圍為30MHz到6125MHz，可配置帶寬范圍12KHz到100MHz。GC080x通過精心的設計可以很好的支持小帶寬的應用以滿足日益增長的窄帶通信需求如物聯(lián)網(wǎng)、專網(wǎng)、雷達探測、衛(wèi)星通訊、對講機、Tetra系統(tǒng)等等。
如下圖1和圖2分別是GC080x在BW=800K/BB rate=1.92M配置情況下實測的接收和發(fā)射通道的頻響特性。
圖1 RX BW=800K,BB rate=1.92M頻響
圖2 TX BW=800K,BB rate=1.92M頻響
對于定制化帶寬和接口速率的應用場景，RFIR和TFIR往往需要專門設計，GEO-CHIP有自己的Toolbox來輔助生成。此例各自的128抽頭系數(shù)如下：
RFIR:19,15,11,0,-15,-26,-25,-9,17,41,50,34,-2,-43,-67,-60,-19,38,79,78,28,-52,-123,-142,-89,21,136,196,158,30,-132,-245,-240,-103,110,293,341,210,-54,-324,-454,-351,-38,347,605,576,233,-287,-732,-852,-532,123,810,1151,881,8,-1142,-2009,-2024,-859,1398,4218,6794,8329,8329,6794,4218,1398,-859,-2024,-2009,-1142,8,881,1151,810,123,-532,-852,-732,-287,233,576,605,347,-38,-351,-454,-324,-54,210,341,293,110,-103,-240,-245,-132,30,158,196,136,21,-89,-142,-123,-52,28,78,79,38,-19,-60,-67,-43,-2,34,50,41,17,-9,-25,-26,-15, 0, 11, 15, 19
TFIR:-3,20,14,8,-2,-14,-20,-16,-1,18,31,28,9,-21,-44,-47,-23,18,57,70,46,-9,-69,-99,-78,-10,75,131,122,43,-73,-164,-177,-93,57,196,246,166,-19,-221,-329,-269,-49,232,425,410,161,-220,-542,-614,-350,165,691,933,689,-25,-931,-1571,-1481,-402,1579,4011,6215,7523,7523,6215,4011,1579,-402,-1481,-1571,-931,-25,689,933,691,165,-350,-614,-542,-220,161,410,425,232,-49,-269,-329,-221,-19,166,246,196,57,-93,-177,-164,-73,43,122,131,75,-10,-78,-99,-69,-9,46,70,57,18,-23,-47,-44,-21,9,28,31,18,-1,-16,-20,-14,-2,8,14,20,-3
窄帶通信帶寬窄，為了滿足鄰道選擇性和帶內(nèi)阻塞等指標要求往往對接收機本振的相噪有很高的要求，因為外部干擾很容易與本振近端相噪進行混頻落入有用信號帶寬內(nèi)從而影響有用信號的SNR。其中鄰道選擇性（ACS）是指當存在一個與有用信號間隔指定頻率的相鄰信道的信號時，接收機接收指定信道有用信號的能力。而帶內(nèi)阻塞指的是當某個干擾信號落在接收頻帶內(nèi)時接收機的接收能力。GC080x內(nèi)部集成有兩個獨立的小數(shù)分頻RFPLL，SXTX以及SXRX，在具備良好參考的前提下其具有非常出色的相噪特性，從而可以表現(xiàn)出良好的抗干擾能力。
如下圖3顯示了DMR標準的阻塞要求，該標準定義了接收機所能容忍的各種干擾信號及電平要求，其中在1 MHz頻偏阻塞信號大小為-23dBm，假如信號帶寬是8 kHz，靈敏度要求是-107dBm，解調(diào)SNR要求是7dB，為了達到這個目標需滿足-23+PN+10lg(BW)= -107-SNR，此時就要求1MHz偏移處的LO相位噪聲PN應小于-84-SNR-10lg(8000)= -130dBc/Hz。
圖3 DMR標準的阻塞要求
下圖是GC080x SXTX為450MHz的相噪測試結(jié)果，其在1MHz的相噪為-140dBc/Hz，完全可以滿足-130dBc/Hz的要求。SXRX采用和SXTX完全相同的設計因此有相同的相噪特性，可以滿足DMR標準的阻塞要求。
圖4 0802相位噪聲 (TX LO=450M)
Tetra數(shù)字集群通信系統(tǒng)是一種基于數(shù)字時分多址(TDMA)技術(shù)的無線集群移動通信系統(tǒng)。其主要工作在380～400，410～430，806～825，851～870(MHz)頻段。接入方式為時分多址，每載頻4個時隙，調(diào)制方式為7/4QPSK。載頻間隔為25kHz。一般定義規(guī)格基站發(fā)射功率為0.6～25w，基站接收靈敏度為-106dBm。GC080x相噪表現(xiàn)突出可以應用于Tetra基站或者Tetra直放站這種窄帶應用場景。
總之，GC080x因為帶寬和接口速率配置的靈活性以及良好的相噪特性等，可以廣泛地應用在窄帶通信中。
參考文獻：
[1]. 高動態(tài)范圍射頻收發(fā)器 如何解決關(guān)鍵性任務通信的 阻塞挑戰(zhàn)。ADI
[2]. 窄帶物聯(lián)網(wǎng)。https://www.zhihu.com/topic/20085926/intro
[3]. 什么是窄帶通信？窄帶通信與Cat.1的關(guān)系。https://www.elecfans.com/d/2348132.html
[4]. TETRA系統(tǒng)。https://baike.baidu.com/item/TETRA%E7%B3%BB%E7%BB%9F/18884423?fr=ge_ala
