TI GC5322 在CDMA中的應(yīng)用

本文主要講述GC5322 在CDMA EVDO 中的應(yīng)用，主要以四載波為例講述了如何配置GC5322 DUC 參數(shù)，以及如何設(shè)計(jì)PFIR,CFIR 以及CFR濾波器，最終使其指標(biāo)符合CDMA 的規(guī)范要求

1．CDMA系統(tǒng)概況

1．1 CDMA關(guān)鍵指標(biāo)需求

表1

1．2 系統(tǒng)框圖及時(shí)鐘頻率規(guī)劃

GC5322 內(nèi)有DUC、CFR、DPD 三大模塊（見(jiàn)圖1），提供單芯片發(fā)射機(jī)解決方案，最大可支持20M 信號(hào)處理帶寬。GC5322 有兩種工作模式：?jiǎn)翁炀€(xiàn)模式和雙天線(xiàn)模式: 當(dāng)用戶(hù)選擇單天線(xiàn)模式時(shí)，其DUC工作在窄帶模式，最多可同時(shí)處理12 載波，總帶寬為20M，如CDMA, TD-SCDMA;當(dāng)用戶(hù)選擇雙天線(xiàn)模式時(shí)，每天線(xiàn)最多可同時(shí)處理6 載波窄帶信號(hào)，總帶寬為10M,可校準(zhǔn)5 階非線(xiàn)性。本文主要講述在單天線(xiàn)模式的CDMA 的應(yīng)用。

整個(gè)系統(tǒng)以GC5322 為核心，以其接口DAC 為DAC5682, ADC 為ADS5517(見(jiàn)圖2), CDMA碼片速率為1.2288，但輸入到GC5322 的速率為2.4576M,這是因?yàn)樵贑DMA 應(yīng)用中，通常用戶(hù)會(huì)在DUC 之前用2 倍內(nèi)插進(jìn)行濾波，滿(mǎn)足CDMA 系統(tǒng)基帶處理的需求。下表是數(shù)據(jù)在整個(gè)鏈路的內(nèi)插倍數(shù)分配。

表2

通過(guò)下表可以計(jì)算出CIC 的數(shù)據(jù)輸出速率，也就是DUC的數(shù)據(jù)速率為61.44M, DPD的數(shù)據(jù)速率是92.16M,GC5322 的數(shù)據(jù)輸出速率是184.32M，DAC 的采樣率是737.28M，對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘分配見(jiàn)下表：

表3

對(duì)于中頻的選擇，一般保證為(2n+1)/4*Fs(Fs 為反饋ADC 的采樣率), 如果選擇3/4*Fs，則中頻為138.24M，在整個(gè)發(fā)射鏈路中，GC5322 的DUC，F(xiàn)arrow 重采樣器，BUC 都有數(shù)字NCO 可供調(diào)頻，這里我們選擇在DAC 中調(diào)整Fs/4，BUC 中調(diào)整-46.08M，最終DAC輸出為138.24 的復(fù)中頻。

Figure 1 GC5322 系統(tǒng)框圖

Figure 2 CDMA 系統(tǒng)框圖

2．GC5322 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算及設(shè)置

2．1 GC5322 接口

GC5322 輸入接口共有18 位數(shù)據(jù)線(xiàn)(一般用16 位)、1 個(gè)時(shí)鐘線(xiàn)(BBCLK)和1 個(gè)幀同步信BBFSR，其對(duì)應(yīng)的時(shí)序關(guān)系如下圖：

Figure 3 BBDATA 輸入時(shí)序

本應(yīng)用中BBCLK 是61.44M，輸入的碼片速率是2.4576M，最多可復(fù)用25 個(gè)I,Q 數(shù)據(jù)，此應(yīng)用中為4 載波，因此還需要在補(bǔ)入17 個(gè)0，BBFSR 的頻率為碼片速率，其長(zhǎng)度一般為一個(gè)BBCLK的周期。

在CDMA EVDO 系統(tǒng)中，同步對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是非常重要的，GC5322 有硬件同步和軟件同步等多種同步方式，其內(nèi)部各個(gè)功能模塊可通過(guò)設(shè)置寄存器選擇需要的同步方式。GC5322 共有4 個(gè)硬件同步輸入管腳：SyncA,SyncB,SyncC,SyncD,本系統(tǒng)中用到了SyncA,SynCB 作為GC5322 的同步，其N(xiāo)CO 用SyncB 同步，其余的模塊都用SyncA 同步，單獨(dú)把NCO 分離出來(lái)用一個(gè)同步是因?yàn)镋VDO 系統(tǒng)對(duì)NCO 的相位比較敏感，當(dāng)載波連續(xù)時(shí)，是存在一組相位值使得每個(gè)通道的MaxIT 都較好。SyncA 是一個(gè)周期為26.6666ms 的周期信號(hào)（幀周期），SyncB 是用戶(hù)可配的單周期信號(hào)，兩者應(yīng)具備如下關(guān)系：

Figure 4 SyncA 和SyncB

圖中PP2s 是EVDO 整個(gè)系統(tǒng)的同步

2.2 DUC濾波器的設(shè)計(jì)

GC5322 的DUC主要由PFIR, CFIR,CIC 和NCO 組成，完成對(duì)信號(hào)的濾波，內(nèi)插，搬移功能可以支持1 通道，2 通道以及6 通道模式。PFIR 主要對(duì)信號(hào)完成成形濾波，有1 倍內(nèi)插和2倍內(nèi)插兩種模式，這里我們用1 倍內(nèi)插模式，最大濾波器長(zhǎng)度為127(對(duì)于不同的標(biāo)準(zhǔn)最大濾波器長(zhǎng)度不一樣)，一般PFIR 的設(shè)計(jì)方法有低通和RRC 兩種，對(duì)于CDMA 多數(shù)采用低通濾波器。下圖5 是一個(gè)PFIR 的頻譜響應(yīng)，其為低通濾波器，通帶波動(dòng)為0.05db,阻帶衰減為80db，長(zhǎng)度為61。

CFIR 的主要目的是用來(lái)補(bǔ)償CIC 引起的通帶不平坦，可以完成1.5,2,2.5 或3 倍的內(nèi)插，最大長(zhǎng)度取決于輸入數(shù)據(jù)速率和內(nèi)插倍數(shù)，其設(shè)計(jì)方法同時(shí)用一低通濾波器與一段反sinc 卷積得到，在設(shè)計(jì)低通濾波器時(shí)，其通帶和阻帶一般要比PFIR 的通帶阻帶略寬，這是為了保證其不影響PFIR 的性能。下圖6 是CFIR 和CIC 卷積后的頻譜。

Figure 5 PFIR 頻譜響應(yīng)

Figure 6 CFIR 頻譜響應(yīng)

2.3 CFR參數(shù)的設(shè)定

與CFR 有關(guān)的參數(shù)包括削峰門(mén)限、濾波器、削峰脈沖的分配等，其中最關(guān)鍵的是濾波器和削峰門(mén)限的確定，如果系統(tǒng)有多個(gè)載波，削峰濾波器與載波的位置有關(guān)系，即與NCO 的頻點(diǎn)值有關(guān)系。以4 載波CDMA 為例，如果載波位置發(fā)生變化，則CFR 濾波器要作相應(yīng)的更新，我們通常與設(shè)計(jì)PFIR 的方法類(lèi)似，設(shè)計(jì)一個(gè)CDMA 單載波的低通濾波器，只是其阻帶抑制一般比PFIR略低，然后將這個(gè)單載波低通濾波器搬移到各個(gè)載波位置上然后合成。濾波器的阻帶抑制一般影響信號(hào)的ACPR，如果這個(gè)值設(shè)置得過(guò)高過(guò)低，都會(huì)引起ACPR 的惡化。GC5322 最大的CFR tap數(shù)為256，通常CFR 的運(yùn)行速率和DUC 的輸出速率一樣，對(duì)于CDMA 來(lái)說(shuō)，都為61.44M。下圖是一個(gè)用ScopeFIR 設(shè)計(jì)的CDMA CFR 濾波器的例子，實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)需要調(diào)整阻帶抑制以得到最好的ACPR，其原則是削峰前后信號(hào)的ACPR 要基本一致。

Figure 7 CFR 濾波器

CFR另一個(gè)重要參數(shù)就是門(mén)限，門(mén)限的確定主要根據(jù)信號(hào)的輸入功率而定，在GC5322 應(yīng)用中，我們通常固定門(mén)限，用戶(hù)可以通過(guò)調(diào)整增益而獲得合適的PAR輸出，增益越高，PAR輸出越小，EVM(CDMA對(duì)應(yīng)的是RHO和MaxIT)就會(huì)越大，反之PAR輸出越大，EVM越小，根據(jù)系統(tǒng)的需求在一定EVM(RHO)內(nèi)獲得盡可能低的PAR輸出。對(duì)于CDMA EVDO系統(tǒng)而言，門(mén)限的設(shè)置非常關(guān)鍵，以4 載波EVDO系統(tǒng)為例，其原始PAR很高，一般在13db@0.01%,如果門(mén)限設(shè)置的過(guò)高，意味著如果要想獲得盡可能低的PAR，必須設(shè)置很高的增益，這可能會(huì)引起sumchain益處，在頻譜上會(huì)看到很多毛刺，如果門(mén)限設(shè)置的過(guò)低，會(huì)造成DA低信號(hào)輸出，因此模擬鏈路需要更多的增益，這會(huì)帶來(lái)大的噪聲，不利于整個(gè)系統(tǒng)。

一般CDMA EVDO 系統(tǒng)中，首先根據(jù)信號(hào)的PEAK 值(可以通過(guò)GC5322 的功率檢測(cè)得到)確定CFR 計(jì)算門(mén)限所需的RMS 值，然后根據(jù)削峰量來(lái)確定門(mén)限。

GC5322 多處可以調(diào)整信號(hào)的增益，主要有3 處，DUC通道增益，合波后的增益，以及LONGDPD里的增益，其中影響CFR 的是前2 處，合理分配這兩處的增益以及合理的門(mén)限設(shè)置非常關(guān)鍵，尤其要注意sumchain 的益處，否則會(huì)影響信號(hào)輸出的質(zhì)量，而帶來(lái)小的毛刺，從而影響雜散模板的測(cè)試。

本文雖然描述的是GC5322 在CDMA 中的應(yīng)用，但各標(biāo)準(zhǔn)之間的差異主要是在帶寬和碼片速率，對(duì)于GC5322 而言只是duc 的應(yīng)用稍有不同，其設(shè)計(jì)方法和思路都是一樣的。下圖是采用GC5322 后實(shí)測(cè)的DPD 對(duì)功放的線(xiàn)性改善結(jié)果，信號(hào)是CDMA6 載波，總帶寬為7.38M,黃線(xiàn)是DPD 前，藍(lán)線(xiàn)是DPD 后，其近端有21db 的改善。

Figure 8 GC5322 實(shí)測(cè)效果圖

DPD 系統(tǒng)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，GC5322 的參數(shù)設(shè)置是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提，其中較為復(fù)雜的是DUC 和CFR 參數(shù)的設(shè)置，DPD 主要完成非線(xiàn)性的校準(zhǔn)功能，只要設(shè)置正確的速率和合適的中頻，DPD 就能正常的運(yùn)行，但是要發(fā)揮出DPD 的最優(yōu)的性能，需要和射頻、DUC 和CFR的參數(shù)結(jié)合起來(lái)，尤其射頻的增益分配，噪聲系數(shù)都會(huì)以及鏈路的毛刺等因素都會(huì)影響DPD 的性能，因此如果要發(fā)揮GC5322 的最大的性能，需要認(rèn)真仔細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的任何部分，尤其是射頻鏈路。