解析WCDMA發(fā)射機

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作者：韓玲時間：2008-01-10 來源：電子產(chǎn)品世界

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文/韓玲

　　概述

　　上世紀80年代初開始商用的以模擬技術(shù)為主要特征的移移

　　1992年，世界無線電會議(WRC)在2GHz附近分配了一個頻段，隨后，國際電信聯(lián)盟無線通信部(ITU-R)開始著手定義一份3G系統(tǒng)的要求清單，為滿足這些要求提出了許多技術(shù)：包括WCDMA、OFDM、TDSCDMA和ODMA。第三代合作伙伴項目(3GPP)的技術(shù)實體被指定分析這些提議的技術(shù)。這項工作的結(jié)果是，WCDMA成為了3G系統(tǒng)最傾向于采用的技術(shù)。3GPP曾經(jīng)寫過一個技術(shù)規(guī)范，其中的25.101章包括了WCDMA移

　　頻分復(fù)用模式[FDD]：

　?。锢硇诺烙蓛蓚€參數(shù)確定：RF信道號和信道碼

　　．適合快速移

　?。闲泻拖滦墟溌吩陬l域分開

　?。滦墟溌繁壬闲墟溌啡萘看?/P>

　?。闲泻拖滦墟溌范际?00%的占空比

　　時分復(fù)用模式[TDD]：

　?。锢硇诺烙扇齻€參數(shù)確定：RF信道號、信道碼和時隙

　?。m合室內(nèi)或慢速移

　?。闲泻拖滦墟溌肪哂邢嗨频娜萘坎⒄加孟嗤男诺?/P>

　　．上行和下行鏈路都有DTx

　　DTX(不連續(xù)傳輸)是一種用于優(yōu)化無線語音通信系統(tǒng)效率的方法，這種方法在沒有語音輸入的時候隨時的關(guān)閉移

　　這種情況能夠節(jié)約電池能量、減輕發(fā)射機元件的工作負擔(dān)、使信道更加空閑，允許系統(tǒng)利用空閑帶寬與其它信號共享信道。DTX利用語音活動檢測(VAD)電路工作，在無線發(fā)射機中有時稱作工作語音傳輸(VOX)。

　　3GPP還規(guī)范了FDD終端使用僅60MHz帶寬，雙工間隔為190MHz：2110MHz-2170MHz用于移

　　CDMA原理

　　在討論WCDMA發(fā)射機之前，本部分對CDMA的原理進行簡單的概述。CDMA系統(tǒng)使用的信號擴展方式為“直接序列”擴展方式。為了擴展信號，CDMA系統(tǒng)用一個獨特的、稱作擴展碼的編碼乘以未調(diào)制的基帶數(shù)據(jù)，編碼中含有一定數(shù)量的碼片。

　　產(chǎn)生的擴展數(shù)據(jù)被調(diào)制到載波上用于發(fā)射，被調(diào)制的載波帶寬受擴頻編碼碼片速率的直接影響。WCDMA使用3.84MHz的碼片速率，產(chǎn)生帶寬很寬的發(fā)射頻譜，因此使用“寬帶”一詞。

　　為了提取原始信息，CDMA接收機解調(diào)信息載波并使用相關(guān)器(帶有原始發(fā)射機擴頻碼)重新生成(解擴)想要的信號。被提取的數(shù)據(jù)通過一個窄帶的帶通濾波器后根據(jù)需要進行進一步處理。

　　WCDMA發(fā)射機規(guī)范要求

　　3GPP規(guī)范了FDD3G移

　　鄰近信道功率比[ACPR]：ACPR度量了干擾或者說是相鄰頻率信道功率的大小。通常定義為相鄰頻道(或偏移)內(nèi)平均功率與發(fā)射信號頻道內(nèi)的平均功率之比，ACPR描述了由于發(fā)射機硬件非線性造成的失真大小。

　　ACPR對于WCDMA發(fā)射機來說是至關(guān)重要的，因為CDMA調(diào)制在調(diào)制載波中產(chǎn)生緊密相鄰的頻譜成分。這些成分的互調(diào)制導(dǎo)致中心載波兩側(cè)頻譜的再生，發(fā)射機的非線性將使這些頻譜再生成分進入相鄰信道。

　　誤差向量幅度[EVM]：誤差向量(包括幅度和相位的失量)是在一個給定時刻理想無誤差基準信號與實際發(fā)射信號的向量差。

　　因為在每個符號變化時它也在不斷的變化，這個新的參數(shù)(EVM)定義為誤差向量在一段時間內(nèi)的RMS值。

　　EVM對于WCDMA發(fā)射機性能也是十分重要的，因為它表示了發(fā)射信號的調(diào)制質(zhì)量。大EVM值將導(dǎo)致糟糕的檢測精度，從而降低收發(fā)機的性能。

　　頻率誤差：規(guī)定的載波頻率和實際載波頻率之差。由于引起鄰信道干擾和低質(zhì)量檢測精度，大的頻率誤差降低了收發(fā)機的性能。

　　雜散和諧波：雜散是發(fā)射機中不同的信號組合產(chǎn)生的信號，諧波是發(fā)射機的非線性特性產(chǎn)生的失真產(chǎn)物。諧波產(chǎn)生在發(fā)射信號頻率的整數(shù)倍頻率上。定義了一些關(guān)鍵的發(fā)射機參數(shù)以后，我們現(xiàn)在列出了規(guī)范和設(shè)計3GWCDMA發(fā)射機終端的一些重要的要求。

　　解析WCDMA發(fā)射機

　　WCDMA無線射頻方面整機指標相對2G來講嚴格了很多，主要表現(xiàn)在信號的純度(泄露)、高動態(tài)范圍、調(diào)制帶寬(5MHz)、復(fù)雜的碼域分析。為了實現(xiàn)整機的外部表現(xiàn)滿足協(xié)議規(guī)范要求，系統(tǒng)內(nèi)個模塊的指標分配非常重要。因此在研發(fā)階段單板和主要器件的各項指標要求更為苛刻。Maxim提供多種WCDMA發(fā)射機IC，覆蓋了大部分通用頻率范圍，在此選用了其中的一個方案作為例子，見圖。

　　WCDMA 超外差發(fā)射機

　　本發(fā)射機是完整WCDMA收發(fā)機參考設(shè)計的一部分，包含4個主要的IC：

　　MAX2388 接收前端

　　MAX2309 IF 正交解調(diào)器

　　The MAX2363 正交調(diào)制器/上變頻器發(fā)射IC

　　The MAX2291 RF 功率放大器

　　發(fā)射機硬件采用380MHz的IF和1920MHz到1980MHz的Tx頻率。雙工器通過將Tx通道(與Rx通道)連接到天線實現(xiàn)全雙工工作。

　　在Tx電路后端，MAX2363接收基帶傳送的I、Q差分信號作為輸入、進行正交調(diào)制、IF和RFLO頻率合成以及RF上變頻。IFLO由內(nèi)部VCO和PLL合成，頻率為760MHz。外部RFVCO模塊提供的-7dBm信號以高端注入方式輸入MAX2363上變頻器。片上RF驅(qū)動器使芯片能夠直接驅(qū)動外部PA。

　　在Tx電路前端，芯片級封裝的線性PA(MAX2291)在本應(yīng)用中提供28dB的增益，輸出功率達+28dBm。由于PA之后的插入損耗大約為4dB，系統(tǒng)實現(xiàn)的最大天線輸出為24dBm。

　　完全進入工作狀態(tài)以后，WCDMA系統(tǒng)大多數(shù)時間都工作在中等功率下而不是全功率。MAX2291提供了兩種輸出功率的優(yōu)化模式用于滿足這個需求，延長了通話時間，同時具有下列預(yù)期的性能：

　　Vcc為3.5VDC，高功率模式下測得：

　　Pout=28dBm

　　頻率=1.95GHz

　　ACP1=-39dBc(在5MHz偏移測得，3.84MHz帶寬)

　　功率附加效率=37%

　　待機電流Icc=97mA

　　Vcc為3.5VDC，低功率模式下測得：

　　Pout=16dBm

　　頻率=1.95GHz

　　ACP1=-38dBc(在5MHz偏移測得，3.84MHz帶寬)