TD-SCDMA發(fā)射機有效提高基站效率

基于TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(RAN)可以與GSM的核心系統進(jìn)行連接，實(shí)現3G業(yè)務(wù)及功能在現行GSM網(wǎng)絡(luò )上的無(wú)縫集成。這將使GSM運營(yíng)商以成本效益的方式向3G升級，因為GSM核心網(wǎng)絡(luò )設施的完全集成和重用成本對3G的經(jīng)濟性起著(zhù)關(guān)鍵作用。
圖1所示是一個(gè)幀的物理結構。這個(gè)5ms幀由7個(gè)用箭頭表示上下行鏈路方向的時(shí)隙組成。TS0總是下行鏈路，TS1總是上行鏈路。與通常的表示法相反，可以看到時(shí)隙的凈長(cháng)度不含鄰近的保護時(shí)間。上行與下行鏈路間的轉換點(diǎn)可以設置在TS1與TS2以及TS6與TS0之間，保護時(shí)間僅為12.5微秒。TS0之后是用于實(shí)現UE同步的下行鏈路導頻信號DwPTS。用來(lái)進(jìn)行隨機存取和同步化的100微秒UpPTS由UE發(fā)送，并需落到所設定的125微秒窗口內。但它有可能在上升沿的間隙提前到達，這樣就要求BTS控制器(BTSC)盡早進(jìn)入接收狀態(tài)。這種間隙偶爾也用于校準用途。
TD-SCDMA無(wú)線(xiàn)接口與3GPP集成，可作為UTRA-TDD、UTRA-TDD LCR的低芯片速率選擇方案。UTRA-TDD HCR使用高芯片速率模式(芯片速率3.84Mchips/s，帶寬5MHz)。符號時(shí)間Ts=Q/Tc，Tc=1/芯片速率=0.78125s，符號時(shí)間Ts取決于擴展系數Q。調制方式采用QPSK。對Tx的每一芯片進(jìn)行脈沖波形濾波。脈沖波形濾波器的沖激響應h(t)應為
(1)
其中a=0.22。
數模轉換器(DAC)和多載波功率放大器(MCPA)必須保護幾個(gè)以數字方式產(chǎn)生的載波頻譜不對相鄰信道造成訛誤或寄生信號?；綯x在各個(gè)載波上進(jìn)行載波間互調(IM)的結果，產(chǎn)生的頻譜再生必須最小。DAC用來(lái)產(chǎn)生更高的頻率，使上變頻級數由2個(gè)減為1個(gè)。不利的方面是轉換器性能在較高的頻率下會(huì )變差。多載波傳輸與單載波無(wú)線(xiàn)方案不同，后者借助模擬濾波器去除可造成相鄰信道訛誤的無(wú)用信號。而多載波架構在整個(gè)傳輸帶寬范圍內限制失真。
當RF PA承載不具有固定包絡(luò )、一組載波或數個(gè)CDMA組合信號的信號時(shí)，PA便產(chǎn)生IM失真(IMD)。由于IM功率作為干擾流入相鄰信道，因此，高級的寬帶PA線(xiàn)性化策略已成為多載波收發(fā)器的關(guān)鍵技術(shù)。
按照3GPP標準要求，TD-SCDMA TX的設計應實(shí)現TD-SCDMA BTS與GSM及DCS-1800BTS的共存。為降低對MCPA的線(xiàn)性度要求，DAC的相鄰信道泄漏比(ACLR)規范應不超過(guò)表1的規定值。
TD-SCDMA信號的峰值與均值功率比(PAPR)取決于編碼和載波數。所有的編碼和載波作同相相加時(shí)，RAPR的值最大。
AD6623是一種四信道104M樣值/s傳輸信號處理器(TSP)，適合多模無(wú)線(xiàn)基站Tx架構。它用于基站Tx的DSP與高速DAC之間。16位DAC的動(dòng)態(tài)范圍允許多個(gè)AD6623組合信道在具有高PAPR值的數兆赫帶寬上傳輸，平均輸出信號電平為全量程范圍的一定比例。此外，可編程系數有限沖激響應(FIR)濾波器級允許將反成像(anti imaging)和靜態(tài)均衡功能結合到一個(gè)單一的具有成本效益的濾波器中?？删幊坦β噬仙?下降單元對基于TD-SCDMA所規定的時(shí)隙上的功率延升提供支持。
每個(gè)級聯(lián)集成梳狀(CIC)濾波器級的內插因子范圍和二級CIC濾波器中的重復取樣器，使AD6623能有效地以高速樣束生成窄帶和寬帶載波。高分辯率數控振蕩器(NCO)支持頻率規劃的靈活運用。該高速NCO能夠將正交的采樣信號調整到中頻(IF)信道，或者NCO直接在IF信道進(jìn)行頻率調制。
AD9777是用于基帶或IF波形重建的16位高性能可編程2x/4x/8x內插Tx數據轉換器(TxDAC)，要求動(dòng)態(tài)范圍要高。AD9777特有的串行接口(SPI)具有高度可編程性，可支持以下增強型系統級選件，包括：
* 2x/4x/8x內插濾波器可選；
* 帶鏡像抑制的Fs/2、Fs/4或Fs/8(Fs:AD9777的采樣頻率)數字式正交調制方式；
* 直接IF模式，可編程信道增益與偏移控制。
AD8346是用于0.8-2.5GHz的半導體射頻集成電路同相/正交(I/Q)調制器。其相位精度和幅度平衡性能允許對RF進(jìn)行高性能直接調制。
這種Tx子系統可采用模擬器件公司(ADI)的ADSP TS001M Tiger-SHARC DSP進(jìn)行補償。該DSP適于200MHz下每秒20億次16位乘法/累加運算的通信應用。
TD-SCDMA芯片速率低于400MHz以下的最高整數過(guò)采樣率為399.36MHz(1.28×39×8.0Mchips/s)。AD6623濾波器對輸出信號帶寬進(jìn)行約束，使之保持低于TD-SCDMA所規定的傳輸掩膜要求?；鶐盘柕男酒俾蕿?.28Mchips/s。運行于fclk=99.84MHz下的數字上變頻器進(jìn)行升余弦濾波、內插和頻移處理。多達3個(gè)TD-SCDMA載波可放置在20MHz的頻寬內。串行數據源由AD6623處理信道以fsclk=fclk/2=40.96Mb/s (或1.28×32.00=40.96Mb/s)的速率驅動(dòng)數據。這基本上是AD6623的理想結構。主控時(shí)鐘以99.84MHz運行，使可編程FIR濾波器對39個(gè)抽頭進(jìn)行計算。
(2)
可編程系數FIR濾波器在通帶內以因數3內插輸入信號并對CIC濾波器的滾降特性進(jìn)行預補償。RAM系數(RCF)輸出速率為每處理信道3.84M樣值/s。第二濾波器級--5階CIC(CIC5)濾波器的內插為L(cháng)cic5=13。CIC5的輸出速率為49.92M樣值/s。第三濾波器級-2階重采樣CIC無(wú)任何內插(LrCIC2=1)。CIC2的輸出速率為49.92M樣值/s(綜合樣率)。CIC和NCO以49.92MHz的綜合速率運行實(shí)現功率節省。內插的TD-SCDMA信號經(jīng)NCO產(chǎn)生的正弦/余弦序列上變頻到IF=-6.24MHz。載波經(jīng)AD6623變換到-16.24MHz到3.76MHz的頻帶范圍內。圖2示出AD6623的復合變換功能，通帶紋波0.116dB，阻帶頻率0.87MHz。
所有濾波器的預期誤差矢量幅度(EVM)必須小于2%。EVM通過(guò)觀(guān)察與升余弦(RRC)接收濾波器相匹配的實(shí)際AD6623濾波器的時(shí)域沖激響應而計算得出。由于合適的RRC存在無(wú)限響應，因此，使用了大量符號，以避免由傅立葉變換造成的誤差矢量嚴重混淆，導致不精確的量度。這一點(diǎn)可以通過(guò)觀(guān)察沖激響應曲線(xiàn)中心的小數值結果得到驗證。計算所得的EVMrms為0.47%。
AD9777接受來(lái)自AD6623的交織I/Q數據(圖3)。數據接口為32位寬，實(shí)部16位、虛部16位。AD9777用其雙DAC產(chǎn)生綜合調制IF信號，該信號通過(guò)模擬正交調制器變換為RF信號。DAC的鏡像抑制和頻率偏移性能決定了其后模擬濾波器級的要求。AD9777在LDAC=8、相應采樣率為399.36M樣值/s條件下內插數據。如此配置可使43抽頭的第一級濾波器在399.36/8=49.92MHz的頻率下工作。TD-SCDMA載波覆蓋33.68MHz-53.68MHz頻段。中心頻率為IF 43.69MHz(49.92x7/8MHz)。從圖4所示的矩形區域中，可以確定AD9777的輸出端有3個(gè)經(jīng)濾波的TD-SCDMA載波。
位于A(yíng)D9777之后的正交調制器有兩個(gè)以正交方式工作的混頻器?；祛l器的輸出按照頻率元件的相位關(guān)系和符號進(jìn)行內部求和，以執行數學(xué)運算?！?(承慧譯)

參考文獻：
1. “TD-SCDMA的優(yōu)勢和實(shí)現方法”，2000年國際通信技術(shù)會(huì )議錄 WCC-ICCT2000
2. “TD-SCDMA系統的智能天線(xiàn)性能”，2000年國際通信技術(shù)會(huì )議錄 WCC-ICCT2000
3. “物理通道與基于物理通道的傳輸通道”，1999年10月TS C102
4. “高速寬帶DAC實(shí)現多載波蜂窩基站”，《Electronic Design》2000年12月18日

圖1 用箭頭表示上下行鏈路方向由7個(gè)時(shí)隙組成的5ms幀

圖2 AD6623對濾波后TD-SCDMA載波的頻率響應

圖3 三載波TD-SCDMA Tx方框圖
圖4在矩形區域內可確定AD9777輸出端有3個(gè)經(jīng)濾波的TD-SCDMA載波