MAX2392符合TD-SCDMA UE相位噪聲要求

TD-SCDMA的3GPP UE規(guī)范規(guī)定UE和BS之間的未調(diào)制頻率誤差不得超過(guò)±0.1ppm。提供了此規(guī)范的真實(shí)解釋。認(rèn)識(shí)到影響UE的唯一因素是系統(tǒng)AWGN和Tx/Rx相位噪聲，因此提供了基于這兩個(gè)因素疊加的統(tǒng)計(jì)分析，以設(shè)置UE收發(fā)器相位噪聲的限制。結(jié)果表明，Maxim TD-SCDMA v2.0參考設(shè)計(jì)符合該相位噪聲規(guī)格（帶裕量）。

范圍

根據(jù)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)規(guī)范是，與從BS接收的載波頻率相比，UE調(diào)制載波頻率在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)應(yīng)精確到±0.1ppm以內(nèi)。本文將詳細(xì)介紹影響此規(guī)范的因素。通過(guò)仿真，我們知道增加的白噪聲對(duì)該規(guī)格的影響有多大，因此我們可以推斷出手機(jī)/用戶設(shè)備（UE）Rx和Tx PLL相位噪聲的最低要求。

TD-SCDMA UE的標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于UE頻率穩(wěn)定性規(guī)范，3GPP TS 34.122 V4.7.0給出了以下說(shuō)明：

定義和適用性

頻率穩(wěn)定性是來(lái)自UE的RF傳輸和來(lái)自BS的RF傳輸之間的調(diào)制載波頻率之差。UE 應(yīng)使用相同的頻率源進(jìn)行射頻頻率生成和芯片時(shí)鐘。

最低要求

與從BS接收到的信號(hào)相比，在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)觀察到的UE頻率穩(wěn)定性應(yīng)在±0.1ppm以內(nèi)。

測(cè)試方法

1.28Mcps TDD 選項(xiàng)

將 SS 連接到 UE 天線連接器，如圖 1 所示。

使用表 1 中指定的參數(shù)根據(jù)通用呼叫設(shè)置過(guò)程設(shè)置呼叫。

將 UE 進(jìn)入環(huán)回測(cè)試模式并啟動(dòng)環(huán)回測(cè)試。

程序

根據(jù)附錄B測(cè)量TS上的頻率誤差增量f。

對(duì) 1 個(gè)突發(fā)（時(shí)隙）重復(fù)步驟 200。

測(cè)試要求

對(duì)于所有測(cè)量的突發(fā)（時(shí)隙），程序條款中得出的頻率誤差不得超過(guò)±（0.1ppm + 10Hz）。

圖1.測(cè)試配置。

如何解釋標(biāo)準(zhǔn)

從上面的描述中，我們可以看到它強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)測(cè)試條件：1）信號(hào)功率為-108dBm/1.28MHz（參考靈敏度功率電平）;2）測(cè)試周期為一個(gè)時(shí)隙（TD-SCDMA為675μS）。這兩個(gè)條件將影響UE基帶估計(jì)接收信號(hào)的載波頻率。UE無(wú)線電中只有兩個(gè)因素會(huì)影響此規(guī)格：增加的高斯白噪聲（AWGN）和PLL相位噪聲的影響。請(qǐng)參見(jiàn)下面的圖 2。

圖2.分析模型。

眾所周知，AWGN和LO相位噪聲都是隨機(jī)過(guò)程，它們并不相關(guān)。為了便于分析，我們將通過(guò)疊加來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題;我們將分別計(jì)算這些影響，并在最后添加它們的影響。

AWGN的影響

AWGN會(huì)降低基帶估計(jì)載波頻率的能力，并導(dǎo)致傳輸信號(hào)的載波頻率誤差。這里我們假設(shè)估計(jì)誤差等于發(fā)射信號(hào)頻率的誤差，AWGN是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，估計(jì)誤差也服從高斯分布。

根據(jù)TR25.945的建議，這里我們采用9dB噪聲系數(shù)作為接收路徑，然后AWGN的功率密度等于kB*T*NF（噪聲系數(shù)取為線性比率，而不是dB）。我們得到下面的模擬結(jié)果：

圖3.頻率估計(jì)誤差的概率分布。

請(qǐng)注意，上圖的紅色部分是仿真結(jié)果，藍(lán)色曲線是正態(tài)分布曲線，μ = 0，σ = 46.7Hz。

通過(guò)進(jìn)一步的模擬，我們得到以下結(jié)果：

使用這個(gè)等式，我們得到σ = 45.6Hz，它非常接近仿真結(jié)果。注意Ps等于-108dBm，Ts = 675μS。

相位噪聲的影響

對(duì)于這部分分析，我們假設(shè)AWGN等于零。我們知道相位噪聲的定時(shí)差分是瞬時(shí)頻率誤差，而正常頻率誤差是該瞬時(shí)頻率誤差在指定時(shí)間段內(nèi)的平均值。當(dāng)UE基帶估計(jì)接收信號(hào)的載波頻率時(shí)，該平均頻率誤差將等于估計(jì)的頻率誤差，發(fā)射路徑LO將導(dǎo)致額外的頻率誤差，則總頻率誤差為Rx和Tx平均頻率誤差之和。

假設(shè)相位噪聲是平滑的高斯過(guò)程，μ = 0，功率譜密度等于GΘ（?），則瞬時(shí)頻率也是一個(gè)平滑的高斯過(guò)程，μ = 0，功率譜密度等于?2GΘ（?），一個(gè)時(shí)隙內(nèi)平均頻率誤差的標(biāo)準(zhǔn)誤差由公式2給出，概率分布為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。

圖4.MAX2392相位噪聲

以上相位噪聲曲線是Maxim TD-SCDMA v2.0接收路徑的測(cè)試結(jié)果。該參考設(shè)計(jì)使用MAX2392零中頻接收IC，集成了PLL和VCO。使用這個(gè)結(jié)果，我們得到σ?TsRx= 16.5赫茲。注意Ts = 675μS，積分頻率范圍為100Hz至1MHz。

對(duì)于Maxim TD-SCDMA v2.0傳輸路徑，使用相同的方法，并得到σ?TsTx= 9.6Hz，結(jié)合 Tx 和 Rx，我們得到：

LO相位噪聲的UE Tx/Rx要求

從上面的分析中，我們知道頻率誤差是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程;概率分布為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。TD-SCDMA頻段的中心頻率約為2GHz，因此0.1ppm的頻率誤差約為200Hz。增加設(shè)計(jì)裕量，目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差小于200Hz/3。

假設(shè)添加的白噪聲的標(biāo)準(zhǔn)誤差為σn，Tx和Rx Lo相位噪聲的標(biāo)準(zhǔn)誤差為：σ?Ts，那么這里有一個(gè)限制如下：

考慮到σn= 46.7Hz，那么我們得到的限制σ?Ts:

比較公式3和公式5，我們可以看到Maxim TD-SCDMA v2.0參考設(shè)計(jì)的相位噪聲規(guī)格符合具有裕量的解釋相位噪聲曲線。

審核編輯：郭婷