WCDMA手机关键射频指标分析
环球资源第三届中国无线电技术研讨会及展览会
2000年8月3-4日广州
2000年8月7-8日上海
MAXIM 美国美信集成产品公司供稿
撰稿王险峰MAXIM中国区射频产品应用工程师
广州展会参展由MAXIM中国地区销售代理商英迈国际中国有限公司协助组织
广州展会研讨会主讲人谭磊MAXIM公司中国北区应用工程师经理
上海展会参展由MAXIM中国地区销售代理商庆成企业有限公司协助组织
上海展会研讨会主讲人王险峰MAXIM公司中国区射频产品应用工程师
内容提纲
• WCDMA手机关键射频指标分析
• WCDMA与GSM900双频双模手机射频单元
参考设计
WCDMA手机若干指标
• WCDMA手机发通道基本指标与要求
– 频段1920MHz ~ 1980MHz
– 最大发射功率根据等级1 2 3 4 分别为33dBm 27dBm 24dBm 21dBm
– 最小可控输出功率应低于-50dBm
– 根据手机功率等级和最小输出功率可以确定发射通道的AGC动态对于3类和4类
手机AGC动态可考虑为80dB
– 邻道功率泄漏33dB(邻道) 43dB(隔一信道) 针对3类和4类终端
– 杂散指标
– 输出频谱应符合频谱模板要求
– 误差矢量EVM 应小于17.5%
– 峰值码域误差分量要求比平均功率低15dB
• 峰值系数
– 峰值系数是指信号的峰值功率与平均功率之比通常用单位1减去累积分布来表示即
CCDF 如下图为白噪声包络的峰值分布横坐标表示超出平均功率多少dB 纵坐标表示大
于该峰值的概率在此取了对数
– 下面两张幻灯片分别为WCDMA上行信号与下行信号的CCDF曲线注上行信号在此包括6
个DPDCH和一个DPCCH 扩频码的选取使得峰值系数为平均水平下行信号包括PERCH
SCCPCH 16个DPDCH 扩频码的选取同样使得峰值系数为平均水平
0 2 4 6 8 1 0
- 5
- 4
- 3
- 2
- 1
0
• 上行信号包络的CCDF分布
• 下行信号包络的CCDF分布
• 如何估算邻道泄漏——ACLR
– ACLR主要是一反映通道线性的一个指标WCDMA协议3G TS
25.101 V3.2.2给出了其定义:Adjacent Channel Leakage power Ratio (ACLR) is
the ratio of the transmitted power to the power measured in an adjacent channel. Both the
transmitted power and the adjacent channel power are measured with a filter that has a
Root-Raised Cosine (RRC) filter response with roll-off α =0.22 and a bandwidth equal to
the chip rate
– 给据试验结果邻道ACLR与通道输出IP3out有如下近似关系
ACLR(dBc)=2 (Pin-IP3in)-7
此经验公式是在单码道工作时得到的
– WCDMA要求ACLR 邻道<-33dBc 根据上面的方程可以算出
输入信号功率只要低于输入IP3 10dB即可
– 注一般器件的非线性根据IP3与1dB压缩点的差可以分为超线性
和一般器件对于差值大于9.6dB的称为超线性器件在利用上面
的公式估算时如果器件是超线性在此需要考虑一些余量
I
Q
S
M
E
Figure 1
S 1
640
i
Mi
. EVM 1
639
i
Mi S 2 .
• EVM指标的定义及意义
– WCDMA协议3G TS 25.101 V3.2.2给出了ACLR的定义The Error Vector Magnitude is a
measure of the difference between the measured waveform and the theoretical modulated
waveform (the error vector). It is the square root of the ratio of the mean error vector power
to the mean reference signal power expressed as a %. The measurement interval is one power
control group (timeslot).
– 根据上面定义可以知道EVM是一个统计结果在一个timeslot内共有2560的测试点
在每个象限内为640个测试点这些点因通道中各种因素的影响将形成一个分布如下
图所示
– 右图仅细画了第一象限图中S为统计均值M为
一实际测试点对应的矢量E则表示误差分量则
• 影响输出信号EVM指标的几个主要因素
– 输入I Q信号幅度不平衡
– 正交调制器移相误差即I Q相位不平衡
– 载波泄漏
– 通道滤波器幅频特性失真
– 通道滤波器相频特性失真
– 本振相位噪声的影响
– 非线性产物的影响
– 所有这些因素的影响可近似认为是独立的因而在分析计算时可分别考虑假如单纯
有输入I Q信号幅度不平衡造成的EVM值记为EVM1 正交调制器移相误差造成的
EVM值记为EVM2 依次类推我们可以得到EVM1~EVM7 则总的EVM值为
EVMtotal
1
7
i
EVMi
2
=
WCDMA手机若干指标
• WCDMA手机接收通道基本指标与要求
– 频段2110MHz ~ 2170MHz
– 参考接收灵敏度DPCH_Ec = -117dBm/3.84MHz
– 最大输入信号电平DPCH_Ec=-44dBm, 此时接收总功率为-25dBm.
– 接收机通道AGC动态可考虑为80dB
– 邻道选择性(ACS)优于33dB 针对3类和4类终端
– 阻塞指标
– 杂散响应指标-44dBm 干扰功率
– 抗双音阻塞指标干扰分别为-46dBm 点频偏离信号10MHz -46dBm 已调干扰偏离信
号20MHz
– 杂散辐射辐射
-47dBm/100K -57dBm/100K -60dBm/3.84M 杂散电平
1GHz~12.75GHz 9KHz~1GHz 接收频段内频段
WCDMA手机指标分析
• 估算接收机噪声系数
– 协议给出最小灵敏度电平为-117dBm/3.84MHz 在如此低电平时
系统的干扰可以认为来自两个方面即输入热噪声和系统内部产
生的热噪声噪声系数可有下面公式给出
– NF<S-n-Eb/No+Ga-Ma
– 上式中S为最小灵敏度等于-117dBm n为3.84MHz带宽范围内
290K时的热噪声功率等于-108.1dBm Eb/No取5.2dB Ga为系
统的处理增益等于25dB Ma是考虑的余量在此取1.9dB(发射
对接收的影响等因素) 将这些数值代入上式计算得NF < 9dB
– 在下面的分析中接收机噪声系数按9dB考虑
• 估算相位噪声对信噪比的影响
– 考虑一个简单模型如上图所示输入信号可以分解为相互正交的两项P为相位噪声
可以看出在输出中包含一项噪声0.5P*Ss 在抽样判决点处噪声功率与信号功率比为
– 注
• 上式中Sc Ss P均为随机过程P与Sc及Ss统计独立Gp为本振单边相位噪声
谱密度函数
• 上式中T每比特宽度在WCDMA中扩频因子为256时T=66.7uS
• 本振噪声按分析EVM时给定的指标考虑计算得该噪声较信号低30dB
WCDMA手机指标分析
LPF 解扩
Sc*Cos(t)+Ss*Sin(t)
Cos(t)+P*Sin(t)
0.5(Sc-P*Ss)
Np
S
0
∞
f Gp f ( )
1 cos 2π . f . T . ( )
π2
f
2 . T
2 .
. d
WCDMA手机指标分析
• 在有强干扰时本振相噪对信号的影响
– 协议中在讨论抗双音阻塞指标时提到在偏离信号10MHz处存在点频信号-46dBm
此时信号电平为-114dBm 则有倒易混频公式容易计算出本振在偏离中心10MHz
处分辨带宽取3.84MHz时相位噪声为
PH=46-114-C/I-Ma=-68+18-10=-60dBc/3.84M=-125.8dBc/Hz
– 注上式中考虑了10dB余量由结果可以看出WCDMA手机对接收RF本振远端相
位噪声要求不高
干扰
信号
本振
IP卡
狗仔卡
发表于 2006-6-29 19:25:00
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡