摘要

 

本文主要講述GC5322 在CDMA EVDO 中的應用，主要以四載波為例講述了如何配置GC5322 DUC 參數，以及如何設計PFIR,CFIR 以及CFR濾波器，最終使其指標符合CDMA 的規范要求。

 

1．CDMA系統概況

1．1 CDMA關鍵指標需求

表1

1．2 系統框圖及時鐘頻率規劃

 

GC5322 內有DUC、CFR、DPD 三大模塊（見圖1），提供單芯片發射機解決方案，最大可支持20M 信號處理帶寬。GC5322 有兩種工作模式：單天線模式和雙天線模式: 當用戶選擇單天線模式時，其DUC工作在窄帶模式，最多可同時處理12 載波，總帶寬為20M，如CDMA, TD-SCDMA;當用戶選擇雙天線模式時，每天線最多可同時處理6 載波窄帶信號，總帶寬為10M,可校準5 階非線性。本文主要講述在單天線模式的CDMA 的應用。

 

整個系統以GC5322 為核心，以其接口DAC 為DAC5682, ADC 為ADS5517(見圖2), CDMA碼片速率為1.2288，但輸入到GC5322 的速率為2.4576M,這是因為在CDMA 應用中，通常用戶會在DUC 之前用2 倍內插進行濾波，滿足CDMA 系統基帶處理的需求。下表是數據在整個鏈路的內插倍數分配。

 

 

表2

 

通過下表可以計算出CIC 的數據輸出速率，也就是DUC的數據速率為61.44M, DPD的數據速率是92.16M,GC5322 的數據輸出速率是184.32M，DAC 的采樣率是737.28M，對應的時鐘分配見下表：

 

表3

 

對于中頻的選擇，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，在整個發射鏈路中，GC5322 的DUC，Farrow 重采樣器，BUC 都有數字NCO 可供調頻，這里我們選擇在DAC 中調整Fs/4，BUC 中調整-46.08M，最終DAC輸出為138.24 的復中頻。

 

 

Figure 1 GC5322 系統框圖

 

 

Figure 2 CDMA 系統框圖

 

2．GC5322 關鍵參數計算及設置

 

2．1 GC5322 接口

GC5322 輸入接口共有18 位數據線(一般用16 位)、1 個時鐘線(BBCLK)和1 個幀同步信BBFSR，其對應的時序關系如下圖：

 

 

Figure 3 BBDATA 輸入時序

 

本應用中BBCLK 是61.44M，輸入的碼片速率是2.4576M，最多可復用25 個I,Q 數據，此應用中為4 載波，因此還需要在補入17 個0，BBFSR 的頻率為碼片速率，其長度一般為一個BBCLK的周期。

 

在CDMA EVDO 系統中，同步對整個系統是非常重要的，GC5322 有硬件同步和軟件同步等多種同步方式，其內部各個功能模塊可通過設置寄存器選擇需要的同步方式。GC5322 共有4 個硬件同步輸入管腳：SyncA,SyncB,SyncC,SyncD,本系統中用到了SyncA,SynCB 作為GC5322 的同步，其NCO 用SyncB 同步，其余的模塊都用SyncA 同步，單獨把NCO 分離出來用一個同步是因為EVDO 系統對NCO 的相位比較敏感，當載波連續時，是存在一組相位值使得每個通道的MaxIT 都較好。SyncA 是一個周期為26.6666ms 的周期信號（幀周期），SyncB 是用戶可配的單周期信號，兩者應具備如下關系：

 

 

Figure 4 SyncA 和SyncB

 

圖中PP2s 是EVDO 整個系統的同步

 

2.2 DUC濾波器的設計

 

GC5322 的DUC主要由PFIR, CFIR,CIC 和NCO 組成，完成對信號的濾波，內插，搬移功能可以支持1 通道，2 通道以及6 通道模式。PFIR 主要對信號完成成形濾波，有1 倍內插和2倍內插兩種模式，這里我們用1 倍內插模式，最大濾波器長度為127(對于不同的標準最大濾波器長度不一樣)，一般PFIR 的設計方法有低通和RRC 兩種，對于CDMA 多數采用低通濾波器。下圖5 是一個PFIR 的頻譜響應，其為低通濾波器，通帶波動為0.05db,阻帶衰減為80db，長度為61。

 

CFIR 的主要目的是用來補償CIC 引起的通帶不平坦，可以完成1.5,2,2.5 或3 倍的內插，最大長度取決于輸入數據速率和內插倍數，其設計方法同時用一低通濾波器與一段反sinc 卷積得到，在設計低通濾波器時，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

Figure 6 CFIR 頻譜響應

2.3 CFR參數的設定

 

與CFR 有關的參數包括削峰門限、濾波器、削峰脈沖的分配等，其中最關鍵的是濾波器和削峰門限的確定，如果系統有多個載波，削峰濾波器與載波的位置有關系，即與NCO 的頻點值有關系。以4 載波CDMA 為例，如果載波位置發生變化，則CFR 濾波器要作相應的更新，我們通常與設計PFIR 的方法類似，設計一個CDMA 單載波的低通濾波器，只是其阻帶抑制一般比PFIR略低，然后將這個單載波低通濾波器搬移到各個載波位置上然后合成。濾波器的阻帶抑制一般影響信號的ACPR，如果這個值設置得過高過低，都會引起ACPR 的惡化。GC5322 最大的CFR tap數為256，通常CFR 的運行速率和DUC 的輸出速率一樣，對于CDMA 來說，都為61.44M。下圖是一個用ScopeFIR 設計的CDMA CFR 濾波器的例子，實際應用中要根據需要調整阻帶抑制以得到最好的ACPR，其原則是削峰前后信號的ACPR 要基本一致。

Figure 7 CFR 濾波器

 

CFR另一個重要參數就是門限，門限的確定主要根據信號的輸入功率而定，在GC5322 應用中，我們通常固定門限，用戶可以通過調整增益而獲得合適的PAR輸出，增益越高，PAR輸出越小，EVM(CDMA對應的是RHO和MaxIT)就會越大，反之PAR輸出越大，EVM越小，根據系統的需求在一定EVM(RHO)內獲得盡可能低的PAR輸出。對于CDMA EVDO系統而言，門限的設置非常關鍵，以4 載波EVDO系統為例，其原始PAR很高，一般在13db@0.01%,如果門限設置的過高，意味著如果要想獲得盡可能低的PAR，必須設置很高的增益，這可能會引起sumchain益處，在頻譜上會看到很多毛刺，如果門限設置的過低，會造成DA低信號輸出，因此模擬鏈路需要更多的增益，這會帶來大的噪聲，不利于整個系統。

 

一般CDMA EVDO 系統中，首先根據信號的PEAK 值(可以通過GC5322 的功率檢測得到)確定CFR 計算門限所需的RMS 值，然后根據削峰量來確定門限。

 

GC5322 多處可以調整信號的增益，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限設置非常關鍵，尤其要注意sumchain 的益處，否則會影響信號輸出的質量，而帶來小的毛刺，從而影響雜散模板的測試。

 

3．總結

 

本文雖然描述的是GC5322 在CDMA 中的應用，但各標準之間的差異主要是在帶寬和碼片速率，對于GC5322 而言只是duc 的應用稍有不同，其設計方法和思路都是一樣的。下圖是采用GC5322 后實測的DPD 對功放的線性改善結果，信號是CDMA6 載波，總帶寬為7.38M,黃線是DPD 前，藍線是DPD 后，其近端有21db 的改善。

 

Figure 8 GC5322 實測效果圖

 

DPD 系統是一個很復雜的系統，GC5322 的參數設置是保證系統正常運行的前提，其中較為復雜的是DUC 和CFR 參數的設置，DPD 主要完成非線性的校準功能，只要設置正確的速率和合適的中頻，DPD 就能正常的運行，但是要發揮出DPD 的最優的性能，需要和射頻、DUC 和CFR的參數結合起來，尤其射頻的增益分配，噪聲系數都會以及鏈路的毛刺等因素都會影響DPD 的性能，因此如果要發揮GC5322 的最大的性能，需要認真仔細設計系統中的任何部分，尤其是射頻鏈路。