WCDMA发射机原理
安利TDSCDMA原理和RF测试
360bit
RF-Segmentationຫໍສະໝຸດ 402402402
402
Rate Matching 402 bit puncturing to 268 bit Puncturing Level: 33% 4 RU = 88 * 4 = 352 Bits available gross - TFCI - TPC - SS - Signalling puncturing to 352 bit - 16 bit - 4 bit - 4 bit - 60 bit 268 bit 402 bit puncturing to 268 bit Puncturing Level: 33% 4 RU = 88 * 4 = 352 Bits available gross - TFCI - TPC - SS - Signalling puncturing to 352 bit - 16 bit - 4 bit - 4 bit - 60 bit 268 bit Puncturing Level: 33% Rate Matching (240)
14
TDSCDMA空中接口原理
•TDSCDMA时隙结构
常规时隙 –物理层信令TPC/SS/TFCI –TFCI信息将在每10ms无线帧里发送一次 –TPC/SS每个子帧（5ms）发射一次
第 1 部分 数据 TF CI Midamble
第 2 部分 SS TP TF C CI 数据
子帧 #2n
子帧 #2n+1
数据
TF CI 第 3 部分
Midamble
SS TP TF C CI 第 4 部分
数据
15
TDSCDMA空中接口原理
•TDSCDMA物理信道
cdma扩频通讯工作原理
cdma扩频通讯工作原理CDMA（Code Division Multiple Access）是一种扩频通信技术，它的工作原理如下：1. 物理层码分多址：CDMA通过将每一个用户的信息进行编码，使其在物理层上以不同的码片序列来传输。
码片序列是一种短且快速变化的比特序列，不同用户的码片序列之间使用不同的编码方式。
这样，在同一时间、频率和空间上，多个用户可以同时传输和接收数据，各用户的信号通过码片序列进行区分。
在接收端，利用相关法则可以将自己的码片序列与接收到的信号进行匹配解码，得到用户的信息。
2. 扩频：CDMA通信中的扩频技术是指将用户的宽带信息信号转换为具有较大带宽的扩频信号，然后与码片序列进行乘积运算，实现用户信号的扩展。
扩频可以提高信号在频域上的带宽，从而增强信号的抗干扰能力。
同时，通过乘积运算可以将用户信号与其他用户信号进行隔离，实现多用户同时传输和接收的能力。
3. 功率控制：CDMA系统需要对每个用户的传输功率进行控制，以保证系统中所有用户的信号在接收端能够以相同的强度到达。
功率控制是为了解决多用户之间的干扰问题，使得不同用户在干扰环境下的接收性能得到保证。
4. 应用层调度和碰撞避免：CDMA系统中的应用层调度算法和碰撞避免机制用于确定哪个用户在特定时间和频率上进行传输。
调度算法根据用户的需求和系统资源等因素，合理地分配时间和频率资源，以优化系统性能。
碰撞避免机制用于避免不同用户在相同时间和频率上进行传输时的碰撞问题，从而避免数据丢失和信号质量下降。
总之，CDMA通过物理层码分多址、扩频、功率控制和应用层调度等技术，实现了多用户同时传输和接收的能力，提供了更高的频谱利用效率和抗干扰能力，是一种高效可靠的通信技术。
WCDMA之ACLR改善之道
1.当你输出功率太大，会使PA操作在饱和区，产生非线性效应，如下图:而非线性效应，会衍生许多噪声，例如DC Offset，谐波，以及IMD (InterModulation)，如下图:而三阶的IMD，即IMD3，其带宽会是讯号的三倍，因此会使两旁频谱上涨，如下图[1] :而IMD3，又牵扯到IIP3，IIP3越大，其产生的IMD3就越小。
所以简单讲，ACLR就是TX电路IMD3的产物，测ACLR等于是在测你TX电路端的IIP3。
由上式可知，如果输入功率小，使PA操作在线性区，或是这颗PA的IIP3够大，那么ACLR就可以压低。
2.另外，厂商多半会有PA的Load pull图，由上图可知，ACLR跟耗电流是Trade-off，这是因为PA的线性度与效率，是反比的，你ACLR要低，那就是IIP3要高，线性度要好，因此效率就低，耗电流就大。
反之，你要耗电流小，那就是牺牲线性度，ACLR就会差。
所以一般而言，调PA的Load-pull时，多半就是调到最常用的50奥姆，以兼顾ACLR跟耗电流3.WCDMA的TX是BPSK调变，非恒包络，因此其PA须靠Back-off，来维持线性度[1-2]。
当然，Back-off越多，线性度越好(但耗电流也越大)。
而WCDMA的方块图如下[1] :PA输出端的Loss，例如ASM, Duplexer, Matching, 走线的Insertion Loss，统称为Post Loss。
如果你要达成Target Power(例如23.5 dBm) ，一旦Post Loss 越大，意味着你PA的输出功率就越大，如下式跟下图[3] :如果PA输出功率打越大，那就是Back-off越少，越接近饱和点，当然其线性度也越差，其ACLR会跟着劣化。
由上图可知，PA的input，同时也是DA(Driver Amplifier)的Load-pull。
如果PA input的阻抗，离50奥姆太远，亦即此时DA的线性度不够好，ACLR就差，加上PA是最大的非线性贡献者，如果PA input的ACLR已经很差，那么PA out的ACLR，只会更差。
TD-SCDMA基础及原理
code Time code
TD-SCDMA
Time
Frequency 5MHz 1.6MHz
Frequency
16
频率
频率
频率
3
FH-CDMA 的原理
发射机
扩频
接收机
解扩
数字信号 s(t) 功率 扩频码 c(t) 功率
扩频信号 数字信号 m(t) 功率 扩频码 c(t) s(t)
Frequency
Frequency
Frequency
4
DS-CDMA的简单示例 ——发送端
d0(t) Tb Tc c0(t) t s0(t) t s(t)=s0(t)+ s1(t) t s1(t) t t c1(t) t d1(t) t
7
扩频技术的抗干扰
扩频
f f
解扩
f f
8
多用户情况
用户 1
扩频
f f
用户 2
扩频
f f
用户 2
解扩
f f
9
移动传播环境
Power
multi-path propagation
path-1 path-2 path-3
Path Delay
path-2
path-1
path-3 Mobile Station (MS) Base Station (BS)
Power
The peaks and bottoms of received power appear, in proportion to Doppler frequency.
Time
10
传统技术— RAKE接收机
Power
path-1 path-2 path-3
WCDMA基本概念
WCDMA基本概念1.WCDMA的主要参数干检测多用户检测，智能天线标准支持，应用时可选FDD的UTRA使用以下频段：上行（UE发射，NODEB接收，即UE到UTRAN的方向）：1920-1980MHz下行（UE接收，NODEB发射，即UTRAN到UE的方向）：2110-2170 MHz发射和接收频率间隔190 MHz2.WCDMA的基本概念2.1. 多普勒(Doppler)效应在波源与观察者相对于介质均为静止的情况下，介质中各点的振动频率与波源的频率相等，亦即观察者接收到的频率与波源的频率相同。
若波源与观察者或两者同时相对于介质在运动，观察者接收到的频率不同于波源频率，这种现象称为多普勒效应。
例如，当飞机迎面而来时，人们听到飞机的轰鸣声音调变高，即人耳接收到的声波频率高于飞机发出的声波频率；背离而去时，人们听到的音调变低，即人耳接收到的声波频率低于飞机发出的声波频率。
对电磁波(无线电波或光波)来说，也能发生多普勒效应。
由于电磁波可以在真空中传播，真空中不存在介质，所以在讨论时，只需要考察光源与观测者之间的相对运动。
这时，必须根据相对论才能确定其多普勒效应的频率变化关系。
设光源的频率为，它相对于观察者的速度为，计算表明，观察者测得的频率为式中，c为电磁波的传播速度(即光速)；以相对于观察者远离时为正，相对接近时为负。
上式表明，当光源相对于观察者离去(退行)时，；反之，。
2.2. 信道化码和扰码下面是信道化码和扰码的关系：信道码OVSF DATASymbol rateChip rate3.84MHzChip rate3.84MHz 扰码（3.84MHz）扩频/信道化是基于正交可变扩频因子(OSVF)技术,经过扩频后信号在频率上扩展了（即信号带宽变宽）。
同一信息源使用的信道化编码有一定的限制。
物理信道采用某个信道化编码必须满足：其码树的下层分支的所有码都没有被使用，也就是说此码之后的所有高阶扩频因子码都不能使用。
WCDMA直放站的应用分析
第２ １卷第 ４期
２０ ０ ６年 ８月
．
成
都
信
息
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ ． １ ２ｌＮ０． ４ Ａｕ ．２ ０６ ｇ ０
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＧＤ ＵＮＩ ＥＲ Ｉ Ｆ Ｉ ＯＲ ＨＥ Ｕ Ｖ Ｓ ＴＹ Ｏ ＮＦ ＭＡ ＯＮ Ｔ Ｃ ＴＩ Ｅ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
根据 覆 盖要 求 确定 直放 站具 体安 装站 址 ， 准备 前 期 的基 础工 程 ， 铁塔 、 房 、 电等 。为 了扩 大基 站覆 盖范 如 机 供 围， 直放 站应 安 装 在基 站覆 盖 区边界 处 ， 直放 站距 离 基站 太 近 （ 天线 接 收信 号 强 ）则 直 放 站 与 基 站形 成 重叠 覆 源 ， 盖 ， 动 台信 号一路 通 过直 放站 延 时后到 达 基站 ， 路直 接 到达 基站 ， 移 一 将会 对基 站形 成 多径 干 扰 。所 以 ， 尽量 减少 直放站与基站重叠覆盖的区域面积 ， 以保证对 ＷＣ ＭＡ 系统 的干扰尽可能最小 。直放站距离基站太远 ， Ｄ 源天线
基金项 目： 四川省杰 出青 年基金 、 四川省计算机软件重点实验室 资助项 目
维普资讯
４４ ９
增益 ：５—１ ０ Ｂ ８ ０ｄ
成
都
信 息
工
程
学 院
学
报
第２ ｌ卷
增益调节 ： 、 向单独可调 ，￣４ ｄ 上 前 ０ ０Ｂ连续可调 ，ｄ ｌＢ步进 带 内波 动 ： 每信 道 内波 动￣ ２Ｂ ３ ８Ｍ Ｈ （ 峰值 ） ｄ ／ ．４ ｚ峰
关 键 词： Ｃ Ｗ ＤＭＡ 直放 站 ； 盖 范 围 ； 覆 干扰 文献标识码 ： Ａ 中图分类号 ： ９９２ ＴＮ １ 、５
简述cdma原理
简述cdma原理
CDMA（Code Division Multiple Access）是一种用于无线通信
的技术。
它的原理是在相同的频段内，通过不同的码片（code chip）序列来区分不同的用户。
具体原理如下：
1. 扩频：CDMA使用了扩频技术，即将原始信号与一个较高
频率的序列进行乘积运算，通过频率的扩大来增加信号的带宽。
这个被称为“扩频码”（spreading code）的序列是用户特定的，因此能够将不同的用户区分开来。
2. 信号传输：在发送数据时，发送端使用扩频码对原始数据进行扩频，然后与载波信号相乘，将结果发送到空气中。
其中，载波信号是由正交变换或直接序列扩频产生的。
3. 接收信号：在接收端，接收到的信号经过天线接收后，被扩频码作用，再与发射端的扩频序列进行相关运算。
由于每个用户都有不同的扩频码，所以只有对应扩频码的用户能够正确还原出原始数据，并且其他用户的数据经过相关运算后会受到干扰。
4. 多路径干扰抑制：在无线通信中，信号可以有多种路径传输到接收端，这就产生了多径传播的问题。
CDMA使用了信号
的自相关性质，利用信号自身的特点进行抑制干扰。
具体做法是通过发送端和接收端的正交编码以及码间干扰抑制技术，来消除由多径传播引起的干扰。
通过上述步骤，CDMA技术实现了在同一个频段上同时传输
多个用户的通信，提高了通信容量和频谱利用效率。
与其他无线通信技术相比，CDMA具有更好的隐私性和抗干扰性能，可应用于移动通信、卫星通信等领域。
TD-SCDMA基本原理和关键技术
智能天线
TDD双工
TDD双工方式： 上下行信道使用相同频率，利于智能天线的实现 便于提供非对称业务 不需要对称的频率资源
D U U U D D D
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
TD-SCDMA技术特点
TD-SCDMA技术特点
智能天线
TDD双工
5ms子帧
联合检测
联合检测： 有效降低多用户干扰 和智能天线联合使用，大大提升了系统容量
Power
联合检测计算量随用户数量成非线性迅速增长
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
44
Subframe #1
Subframe #2
Subframe #1
Subframe #2
Radio frame #i
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
Radio frame #i+1
扩频与调制
OVSF码 经过信道 编码和交 织的数据 流 扰码
(864Chips)
DATANG MOBILE COMMUNICATIONS EQUIPMENT CO.,LTD.
物理层时隙结构（1）
GP (32chips)
SYNC_DL(64chips)
75 s 96chips
DwPTS
用于下行同步和小区初搜； 32个不同的SYNC_DL码，每个小区用1个SYNC_DL码，由网络规划确定； 对SYNC_DL码（DwPCH）不进行扩频、加扰操作；
在TD-SCDMA系统中，TS0可认为是特殊时隙 P-CCPCH（BCH）必须分配在TS0； 对TS0上的信道不进行功率控制； TS0上的信道进行全小区覆盖，除了FACH信道外不进行波束赋形。
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WCDMA 发射机原理及基于Maxim WCDMA参考设计v1.0的测试结果
本文讨论了移动通信向第三代(3G)标准的演化与发展，给出了范围广泛的3G发射机关键技术与规范要求的概述。文章提供了频分复用(FDD)宽带码分多址(WCDMA)系统发射机的设计和测得的性能数据，以Maxim现有的发射机IC进行展示和说明。 移动技术的发展：迈向3G 第一代（1G）电话是基于很多种类似但互不兼容的技术的模拟蜂窝设备。它们提供的服务范围很有限，主要依靠固定电话网络提供服务。
第二代（2G）电话采用TDMA或CDMA技术，使用直接调制到发射载波的数字信道。其结果—更高的频谱效率—使信号质量、安全、实际数据服务量和国际漫游几个方面的价值都得到提升。
第三代（3G）终端的目标是提供全球无缝移动性，同时与部分接入技术实现全球兼容，如无线本地环路、蜂窝、无绳和卫星系统。实现终端全球无缝移动性的一个技术上的挑战和困难在于实现全球统一的频率规划。在世界上的每一个地区，至少有部分必须的频谱已经被分配给其他的无线服务。
3G的诞生 1992年，世界无线电会议（WRC）在2GHz附近分配了一个频段，随后，国际电信联盟无线通信部（ITU-R）开始着手定义一份3G系统的要求清单，为满足这些要求提出了许多技术：包括WCDMA、OFDM、TDSCDMA和ODMA。
一个叫做第三代合作伙伴项目（3GPP）的技术实体被指定分析这些提议的技术。这项工作的结果是，WCDMA成为了3G系统最倾向于采用的技术。3GPP曾经写过一个技术规范，其中的25.101章包括了WCDMA移动终端RF硬件部分的核心性能要求。3GPP还定义了WCDMA终端两种可选择的工作模式：
频分复用模式[FDD]： • 物理信道由两个参数确定：RF信道号和信道码
• 适合快速移动应用
• 上行和下行链路在频域分开
• 下行链路比上行链路容量大
• 上行和下行链路都是100%的占空比
时分复用模式[TDD]： • 物理信道由三个参数确定：RF信道号、信道码和时隙
• 适合室内或慢速移动应用
• 上行和下行链路具有相似的容量并占用相同的信道
• 上行和下行链路都有DTx DTX（不连续传输）是一种用于优化无线语音通信系统效率的方法，这种方法在没有语音输入的时候随时的关闭移动或便携式电话。典型的2路通话中，每一方说话的时间都略小于总时间的一半，所以如果发射机只在存在语音输入的时候打开，电话工作的占空比就可以小于50%. 这种情况能够节约电池能量、减轻发射机元件的工作负担、使信道更加空闲，允许系统利用空闲带宽与其它信号共享信道。DTX利用语音活动检测（VAD）电路工作，在无线发射机中有时称作工作语音传输（VOX）。
3GPP还规范了FDD终端使用仅60MHz带宽，双工间隔为190MHz：2110MHz-2170MHz 用于移动RX,，1920MHz-1980MHz用于移动TX。
CDMA原理 在讨论WCDMA发射机之前，本部分对CDMA的原理进行简单的概述。CDMA系统使用的信号扩展方式为“直接序列”扩展方式。为了扩展信号，CDMA系统用一个独特的、称作扩展码的编码乘以未调制的基带数据，编码中含有一定数量的码片。
产生的扩展数据被调制到载波上用于发射，被调制的载波带宽受扩频编码码片速率的直接影响。WCDMA使用3.84MHz的码片速率，产生带宽很宽的发射频谱，因此使用“宽带”一词。
为了提取原始信息，CDMA接收机解调信息载波并使用相关器（带有原始发射机扩频码）重新生成（解扩）想要的信号。被提取的数据通过一个窄带的带通滤波器后根据需要进行进一步处理。
3G WCDMA发射机规范要求 3GPP规范的25.101章（在上文中提到过）包括了FDD 3G移动终端Rx/Tx的电气规范要求。在讨论WCDMA发射机的要求之前，这部分将描述几个关键的发射机参数以及它们在发射机设计中的重要性。
邻近信道功率比[ACPR]：ACPR度量了干扰或者说是相邻频率信道功率的大小。通常定义为相邻频道（或偏移）内平均功率与发射信号频道内的平均功率之比，ACPR描述了由于发射机硬件非线性造成的失真大小。
ACPR对于WCDMA发射机来说是至关重要的，因为CDMA调制在调制载波中产生紧密相邻的频谱成分。这些成分的互调制导致中心载波两侧频谱的再生，发射机的非线性将使这些频谱再生成分进入相邻信道。
误差向量幅度[EVM]：误差向量（包括幅度和相位的失量）是在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差。因为在每个符号变化时它也在不断的变化，这个新的参数（EVM）定义为误差向量在一段时间内的RMS值。 EVM对于WCDMA发射机性能也是十分重要的，因为它表示了发射信号的调制质量。大EVM值将导致糟糕的检测精度，从而降低收发机的性能。
频率误差：规定的载波频率和实际载波频率之差。由于引起邻信道干扰和低质量检测精度，大的频率误差降低了收发机的性能。
杂散和谐波：杂散是发射机中不同的信号组合产生的信号，谐波是发射机的非线性特性产生的失真产物。谐波产生在发射信号频率的整数倍频率上。
定义了一些关键的发射机参数以后，我们现在列出了规范和设计3G WCDMA发射机终端的一些重要的要求。（表1）
表1. 3GPP发射机规范要求 Parameter 3GPP Specification Reference RF frequency range 1920 - 1980MHz 25.101 [5.2] Channel spacing Nominally 5MHz Chip rate 3.84Mcps Maximum output power 24dBm +1/- 3dB [power class 3] 25.101 [6.2] Minimum output power -50dBm 25.101 [6.4.3.1] Transmit off power < -56dBm 25.101 [6.5.1.1] Adjacent channel leakage power > -33dBc [if adjacent channel power is > -50dBm] 25.101 [6.6.2.2.1] Alternate channel leakage power >-43dBc 25.101 [6.6.2.2.1] Frequency error Within +/- 0.1ppm 25.101 [6.3]
Transmit intermodulation > -31dBc [@5MHz offset] > -41dBc [@10MHz offset] 25.101 [6.7.1] Error Vector magnitude <17.5% 25.101 [6.8.2.1]
Spurious emissions 100kHz RBW -67dBm ; 925 -79dBm ; 935 -71dBm;1805 -36dBm ; 30 300 KHz RBW -41dBm ; 1893.5 =f= 1919.6MHz 1MHz RBW -30dBm ; 1GHz =f= 12.75GHz 10KHz RBW -36dBm ; 150KHz =f= 30MHz 1KHz RBW -36dBm ; 9KHz =f= 150KHz
WCDMA发射机 Maxim提供多种WCDMA发射机IC，覆盖了大部分通用频率范围。例如，超外差系统器件具有业内最高集成度的发射机芯片（MAX236X），提供典型的380MHz Tx 中频（IF）。另一个超外差系统芯片的例子是MAX2383上变频器驱动器，采用的高Tx IF频率达570MHz。为了展示硬件符合3GPP规范（带有余量），本部分提供了一些基于第一代Maxim WCDMA发射机IC的系统电平和分立元件测试结果，这些硬件是v1.0 WCDMA参考设计的一部分。关于更新的零中频WCDMA参考设计的信息请与厂商联系。
图1.WCDMA收发机框图 WCDMA 超外差发射机 本发射机是完整WCDMA收发机参考设计的一部分，包含4个主要的IC： MAX2388 接收前端 MAX2309 IF 正交解调器 The MAX2363 正交调制器/上变频器发射IC The MAX2291 RF 功率放大器
发射机硬件采用380MHz的IF和1920MHz到1980MHz的Tx频率。双工器通过将Tx通道（与Rx通道）连接到天线实现全双工工作。
在Tx电路后端，MAX2363接收基带传送的I、Q差分信号作为输入、进行正交调制、IF和RF LO频率合成以及RF上变频。IF LO由内部VCO和PLL合成，频率为760MHz。外部RF VCO模块提供的-7dBm信号以高端注入方式输入MAX2363上变频器。片上RF驱动器使芯片能够直接驱动外部PA。
在Tx电路前端，芯片级封装的线性PA（MAX2291）在本应用中提供28dB的增益，输出功率达+28dBm。由于PA之后的插入损耗大约为4dB，系统实现的最大天线输出为24dBm。
完全进入工作状态以后，WCDMA系统大多数时间都工作在中等功率下而不是全功率。MAX2291提供了两种输出功率的优化模式用于满足这个需求，延长了通话时间同时具有下列预期的性能：
Vcc为3.5V DC，高功率模式下测得：