【无线射频通信】-解析WCDMA发射机的工作原理及其要求

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----解析WCDMA发射机的工作原理及其要求上世纪80年月初开头商用的以模拟技术为主要特征的移移

1992年，世界无线电会议(WRC)在2GHz四周安排了一个频段，随后，国际电信联盟无线通信部(ITU-R)开头着手定义一份3G系统的要求清单，为满意这些要求提出了很多技术：包括WCDMA、OFDM、TDSCDMA和ODMA。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系统最倾向于采纳的技术。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

．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

．上行和下行链路具有相像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

这种状况能够节省电池能量、减轻放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，在无线放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

CDMA原理

在争论WCDMA放射机之前，本部分对CDMA的原理进行简洁的概述。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，编码中含有肯定数量的码片。

产生的扩展数据被调制到载波上用于放射，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，产生带宽很宽的放射频谱，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(带有原始放射机扩频码)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依据需要进行进一步处理。

WCDMA放射机规范要求

3GPP规范了FDD3G移

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)内平均功率与放射信号频道内的平均功率之比，ACPR描述了由于放射机硬件非线性造成的失真大小。

ACPR对于WCDMA放射机来说是至关重要的，由于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，放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)是在一个给定时刻抱负无误差基准信号与实际放射信号的向量差。

由于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放射机性能也是非常重要的，由于它表示了放射信号的调制质量。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：杂散是放射机中不同的信号组合产生的信号，谐波是放射机的非线性特性产生的失真产物。谐波产生在放射信号频率的整数倍频率上。定义了一些关键的放射机参数以后，我们现在列出了规范和设计3GWCDMA放射机终端的一些重要的要求。

解析WCDMA放射机

WCDMA无线射频方面整机指标相对2G来讲严格了许多，主要表现在信号的纯度(泄露)、高动态范围、调制带宽(5MHz)、简单的码域分析。为了实现整机的外部表现满意协议规范要求，系统内个模块的指标安排特别重要。因此在研发阶段单板和主要器件的各项指标要求更为苛刻。Maxim供应多种WCDMA放射机IC，掩盖了大部分通用频率范围，在此选用了其中的一个方案作为例子，见图。

WCDMA超外差放射机

本放射机是完整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

MAX2309IF正交解调器

TheMAX2363正交调制器/上变频器放射IC

TheMAX2291RF功率放大器

放射机硬件采纳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RFLO频率合成以及RF上变频。IFLO由内部VCO和PLL合成，频率为760MHz。外部RFVCO模块供应的-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)在本应用中供应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供应了两种输出功率的优化模式用于满意这个需求，延长了通话时间，同时具有下列预期的性能：

Vcc为3.5VDC，高功率模式下测得：

Pout=28dBm

频率=1.95GHz

ACP1=-39dBc(在5MHz偏移测得，3.84MHz带宽)

功率附加效率=37%

待机电流Icc=97mA

Vcc为3.5VDC，低功率模式下测得：

Pout=16dBm

频率=1.95GHz

ACP1=-38dBc(在5MHz偏移测得，