通信SoC中模擬前端性能的快速評估方法

確定PLL時(shí)鐘抖動(dòng)的貢獻

現在我們來(lái)看一下PLL時(shí)鐘抖動(dòng)造成的采樣時(shí)間不確定性如何也會(huì )影響數據轉換器SNR性能。

時(shí)鐘抖動(dòng)對SNR的貢獻用以下公式估算：

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其中BW是信號帶寬(單位Hz) [3]。

如果存在強帶外干擾，采樣時(shí)鐘相位噪聲還會(huì )影響系統性能。圖7中，調制到帶外干擾中的相位噪聲進(jìn)入關(guān)注信號帶內部，因此無(wú)法被過(guò)濾，即使帶外干擾本身已在數字域中被過(guò)濾掉。

強帶外干擾，如果沒(méi)有衰減的話(huà)，可能產(chǎn)生嚴重的系統性能影響，因為：

為避免ADC輸入飽和而對該信號強加巨大的回退衰減

為避免SNR下降而強加額外的時(shí)鐘抖動(dòng)約束

其他錯誤來(lái)源

現代解調架構一般實(shí)現直接的解調方案。在這些架構中，I、Q通道之間的任何增益、相位或偏移失配都會(huì )影響總SNR下降。內置校準算法通?？梢园堰@些影響降低到可管理的水平。出于SNR預算考慮，我們增加~1到2 dBSNR裕量，以考慮SNR上校準失配的殘留影響。

計算AFE性能貢獻

以下步驟和公式匯總了確定AFE對系統級SNR總貢獻的程序。

高性能AFE是其EVM僅對總收發(fā)器性能具有邊緣影響的AFE。0.5到0.7 dB的影響通常是可接受的。

對WiFi 802.11ac收發(fā)器上的AFE運用這種方法

為了應用這些計算，考慮一個(gè)信號使用160 MHz BW進(jìn)行OFDM調制且每個(gè)副載波使用QAM256調制方案調制的傳 輸系統(與WiFi 802.11ac收發(fā)器相似)。此外，考慮零中頻解調方案的實(shí)現。

這種情況下，在I和Q ADC輸入上得到的基帶正交調制信號分別有80 MHz的信道帶寬。

進(jìn)一步假設AFE的以下特性：

ADC SNR = 62 dB (SNRnyq)

ADC采樣率 = 160 MSPS (Fs)

時(shí)鐘長(cháng)期抖動(dòng) = 8 ps-rms (σLTJ)

OFDM信號峰均比 = 12 dB (PAR)

信號回退 = 10 dB (IBO)

ADC信號BW = 80 MHz (BW)

那么，該AFE的總SNR為：

SNRJ = 52.7 dB

SNRADC = 43.0 dB

SNRtotal = 42.6 dB

此例中，解調QAM256信號的EVM要求在-33.8 dB的數量級上(需要的SNR為33.8 dB)。與需要的SNR之間存在~8.8 dB的裕量，導致總系統性能的可接受下降只有0.6 dB。

類(lèi)似的SNRtotal可以用具有以下特性的AFE達到：

ADC SNR = 66 dB (SNRnyq)

時(shí)鐘長(cháng)期抖動(dòng) = 20 ps-rms (σLTJ)

因此，可以用ADC性能抵消時(shí)鐘抖動(dòng)來(lái)實(shí)現相同的目標。

結論

使用本白皮書(shū)中描述的方法，系統設計師可以快速判斷任何指定AFE是否滿(mǎn)足其目標應用的需要，包括無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)連 接環(huán)境中的寬帶信號收發(fā)器、蜂窩通訊和數字電視及無(wú)線(xiàn)電廣播。使用這種方法，系統設計師可以快速評估系統中 AFE性能的影響并搞清楚它是否符合其SoC要求，從而避免過(guò)高的規格和功耗。此外，設計師還能快速評估不同替代 方案和配置的折衷，從而找到適合SoC的最優(yōu)性能、功耗、面積和成本。