TD-SCDMA發(fā)射機有效提高基站效率

基于TD-SCDMA無線傳輸技術(shù)的無線接入網(wǎng)(RAN)可以與GSM的核心系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)3G業(yè)務(wù)及功能在現(xiàn)行GSM網(wǎng)絡(luò)上的無縫集成。這將使GSM運營商以成本效益的方式向3G升級，因為GSM核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的完全集成和重用成本對3G的經(jīng)濟性起著關(guān)鍵作用。
圖1所示是一個幀的物理結(jié)構(gòu)。這個5ms幀由7個用箭頭表示上下行鏈路方向的時隙組成。TS0總是下行鏈路，TS1總是上行鏈路。與通常的表示法相反，可以看到時隙的凈長度不含鄰近的保護時間。上行與下行鏈路間的轉(zhuǎn)換點可以設(shè)置在TS1與TS2以及TS6與TS0之間，保護時間僅為12.5微秒。TS0之后是用于實現(xiàn)UE同步的下行鏈路導(dǎo)頻信號DwPTS。用來進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(shè)定的125微秒窗口內(nèi)。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)盡早進入接收狀態(tài)。這種間隙偶爾也用于校準用途。
TD-SCDMA無線接口與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)。符號時間Ts=Q/Tc，Tc=1/芯片速率=0.78125s，符號時間Ts取決于擴展系數(shù)Q。調(diào)制方式采用QPSK。對Tx的每一芯片進行脈沖波形濾波。脈沖波形濾波器的沖激響應(yīng)h(t)應(yīng)為
(1)
其中a=0.22。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)和多載波功率放大器(MCPA)必須保護幾個以數(shù)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在各個載波上進行載波間互調(diào)(IM)的結(jié)果，產(chǎn)生的頻譜再生必須最小。DAC用來產(chǎn)生更高的頻率，使上變頻級數(shù)由2個減為1個。不利的方面是轉(zhuǎn)換器性能在較高的頻率下會變差。多載波傳輸與單載波無線方案不同，后者借助模擬濾波器去除可造成相鄰信道訛誤的無用信號。而多載波架構(gòu)在整個傳輸帶寬范圍內(nèi)限制失真。
當RF PA承載不具有固定包絡(luò)、一組載波或數(shù)個CDMA組合信號的信號時，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(shè)計應(yīng)實現(xiàn)TD-SCDMA BTS與GSM及DCS-1800BTS的共存。為降低對MCPA的線性度要求，DAC的相鄰信道泄漏比(ACLR)規(guī)范應(yīng)不超過表1的規(guī)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(shù)。所有的編碼和載波作同相相加時，RAPR的值最大。
AD6623是一種四信道104M樣值/s傳輸信號處理器(TSP)，適合多模無線基站Tx架構(gòu)。它用于基站Tx的DSP與高速DAC之間。16位DAC的動態(tài)范圍允許多個AD6623組合信道在具有高PAPR值的數(shù)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(shù)有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器級允許將反成像(anti imaging)和靜態(tài)均衡功能結(jié)合到一個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(guī)定的時隙上的功率延升提供支持。
每個級聯(lián)集成梳狀(CIC)濾波器級的內(nèi)插因子范圍和二級CIC濾波器中的重復(fù)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(shù)控振蕩器(NCO)支持頻率規(guī)劃的靈活運用。該高速NCO能夠?qū)⒄坏牟蓸有盘栒{(diào)整到中頻(IF)信道，或者NCO直接在IF信道進行頻率調(diào)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(nèi)插Tx數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(TxDAC)，要求動態(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(tǒng)級選件，包括：
* 2x/4x/8x內(nèi)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(shù)字式正交調(diào)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(dǎo)體射頻集成電路同相/正交(I/Q)調(diào)制器。其相位精度和幅度平衡性能允許對RF進行高性能直接調(diào)制。
這種Tx子系統(tǒng)可采用模擬器件公司(ADI)的ADSP TS001M Tiger-SHARC DSP進行補償。該DSP適于200MHz下每秒20億次16位乘法/累加運算的通信應(yīng)用。
TD-SCDMA芯片速率低于400MHz以下的最高整數(shù)過采樣率為399.36MHz(1.28×39×8.0Mchips/s)。AD6623濾波器對輸出信號帶寬進行約束，使之保持低于TD-SCDMA所規(guī)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(shù)字上變頻器進行升余弦濾波、內(nèi)插和頻移處理。多達3個TD-SCDMA載波可放置在20MHz的頻寬內(nèi)。串行數(shù)據(jù)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(qū)動數(shù)據(jù)。這基本上是AD6623的理想結(jié)構(gòu)。主控時鐘以99.84MHz運行，使可編程FIR濾波器對39個抽頭進行計算。
(2)
可編程系數(shù)FIR濾波器在通帶內(nèi)以因數(shù)3內(nèi)插輸入信號并對CIC濾波器的滾降特性進行預(yù)補償。RAM系數(shù)(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(nèi)插為Lcic5=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無任何內(nèi)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的綜合速率運行實現(xiàn)功率節(jié)省。內(nèi)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(nèi)。圖2示出AD6623的復(fù)合變換功能，通帶紋波0.116dB，阻帶頻率0.87MHz。
所有濾波器的預(yù)期誤差矢量幅度(EVM)必須小于2%。EVM通過觀察與升余弦(RRC)接收濾波器相匹配的實際AD6623濾波器的時域沖激響應(yīng)而計算得出。由于合適的RRC存在無限響應(yīng)，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(dǎo)致不精確的量度。這一點可以通過觀察沖激響應(yīng)曲線中心的小數(shù)值結(jié)果得到驗證。計算所得的EVMrms為0.47%。
AD9777接受來自AD6623的交織I/Q數(shù)據(jù)(圖3)。數(shù)據(jù)接口為32位寬，實部16位、虛部16位。AD9777用其雙DAC產(chǎn)生綜合調(diào)制IF信號，該信號通過模擬正交調(diào)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(yīng)采樣率為399.36M樣值/s條件下內(nèi)插數(shù)據(jù)。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(qū)域中，可以確定AD9777的輸出端有3個經(jīng)濾波的TD-SCDMA載波。
位于AD9777之后的正交調(diào)制器有兩個以正交方式工作的混頻器。混頻器的輸出按照頻率元件的相位關(guān)系和符號進行內(nèi)部求和，以執(zhí)行數(shù)學(xué)運算?！?(承慧譯)

參考文獻：
1. “TD-SCDMA的優(yōu)勢和實現(xiàn)方法”，2000年國際通信技術(shù)會議錄 WCC-ICCT2000
2. “TD-SCDMA系統(tǒng)的智能天線性能”，2000年國際通信技術(shù)會議錄 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實現(xiàn)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個時隙組成的5ms幀

圖2 AD6623對濾波后TD-SCDMA載波的頻率響應(yīng)

圖3 三載波TD-SCDMA Tx方框圖
圖4在矩形區(qū)域內(nèi)可確定AD9777輸出端有3個經(jīng)濾波的TD-SCDMA載波