通过前端计算降低w-cdma移动设备误码率-edatop.com.docVIP

通过前端计算降低W-CDMA移动设备误码率 随着W-CDMA的最终规范即将完成，具有语音和数据功能的无线上网手机也将面世，但要使这类产品真正实现商用化，设计人员必须首先要想办法降低射频前端的误码率。本文介绍W-CDMA手机接收器的参数计算方法，讨论如何确保将误码率降到0.001以下。 第3代(3G)手机将把多媒体应用与无线互联网及含有语音数据服务的电话功能融合在一起，目前该技术已趋于成熟。3G合作计划组织(3GPP)全球标准小组正在为采用宽带CDMA(W-CDMA)协议所必需的标准化文件做准备，该协议既可用于通用陆地无线接入(UTRA)频分双工(FDD)，也可用于UTRA时分双工(TDD)标准，新的移动无线性能需求与这些新标准密切相联。 对RF手持设备和其它移动设备的设计人员来说，他们需要了解如何才能从无线发射接收规范及终端一致性规范中提取出以误码率(BER)给出的可测量参数，对于像W-CDMA之类的新标准尤其如此，因为大多数RF设计人员没有完整的基带调制解调器，而这种调制解调器可以使其以BER形式对无线性能进行测量。 要得到UTRA FDD(以下称为W-CDMA)移动接收器的RF设计参数，需要发射/接收规范以及手机设计具体实现所要求的性能指标。和许多无线标准一样，最终我们可以证明设计产生的局限比规范本身更重要。 本文讨论的手机都假设在IMT-2000频段工作，功率等级为3(移动Tx：1,920～1,980MHz，移动Rx：2,110～2,170MHz)，采用190MHz固定双工偏移。 灵敏度测试 接收器灵敏度是指BER不超过0.001时天线处测得的W-CDMA信号最小输入功率。在该BER条件下，收到的下行(基站到手机)信号[ea]的功率应小或等于-106.7dBm/3.84MHz，且DPCH_Ec(专用物理信道每个PN芯片平均功率)应小或等于-117dBm/3.84MHz。[ea]是合成下行信号，因此可能包含传送到各单元和地方的多个不同手机的数据。 DPCH_Ec是接收器在测试时的信号功率，可用于灵敏度计算。下行信号用户数据传输率为12.2kbps，传播芯片传输率为3.84Mcps，设计的目标是应用该接收器灵敏度要求并将其转换成所需的输入参考噪声系数。 但是在完成之前，还需要对一些其它参数进行计算。首先是系统的过程增益(Gp)，它代表给定了编码增益和信号带宽减少时，解调过程能达到的信噪比改善程度。对已定义的下行信号可用下式计算： 还必须计算BER为0.001时基带接收器所要求的Eb/No值。前期模拟结果显示0.001BER所需DPCH_Ec/[ea](专用物理信道每个PN芯片平均发射功率与频谱密度全部发射功率之比)为-18.8dB，这此通过下式就可算出Eb/No： 其中 3GPP无线接入网络技术规范组(RAN4 TSG)规定在理论值5.2dB上要增加2dB富余量，因此Eb/NoIMPs=7.2dB。 有了过程增益和Eb/No之后，W-CDMA手机最大输入参考噪声系数可按下式计算： 其中 K(玻尔兹曼常数)=1.38x10-20mJ/K To=290K B(W-CDMA信号带宽)=3.84MHz DPCH_Ec=-117dBm/3.84MHz 上式假设在接收器灵敏度测试中只有热噪声和接收器电路所产生的噪声，但如果W-CDMA手机是在全双工模式下工作且进行接收器灵敏度测试时要求发射器也同时工作，则进入接收器频段的发射器噪声也是一个影响因素。 根据RF电路的物理布局情况，发射器噪声可于不同的地方进入接收器电路中，但如果IF和RF级的接收器和发射器之间隔离足够远，则耦合主要通过双工器完成。 图1显示了发射器噪声如何通过手机的双工器耦合进入接收电路。由于发射器噪声与接收频段(Rx)热噪声互不相关，所以二者的功率可以对数相加，因而提高了噪声强度。 举一个例子，假设一W-CDMA手机功率放大器发出的噪声在Rx段不超过-140dBm/Hz(该值是在全功率输出时于功率放大器输入端用RF滤波器测量得到的)，如果隔离器插入损耗和双工器在Rx波段中的Tx-Rx隔离电平分别是0.5和45dB，那么加入额外噪声后应对手机最大噪声重新计算，不过必须首先计算接收频段内发射器Rx频段的噪声功率： PTXN=PPAN-LossISO-IsolationDup=-185.5dBm/Hz 其中 PTXN：手机发射器在Rx波段产生的噪声功率 PPAN(落在Rx波段190MHz之外的功率放大器输出端噪声)=-140dBm/Hz LossISO(隔离器在Rx频段的插入损耗)=0.5dB IsolationDup=45dB 现在可将该噪声功率转换为噪声温度，并与系统的环境噪声温度相加，得到一个给定Tx噪声分布下