影響TD-SCDMA接收器的四個重要問題：相位噪聲、噪聲系數、I/Q相位不平衡和電源噪聲。誤差矢量大小用于指定描述這些因素對無線電接收器的影響。給出了估算電源噪聲、I/Q平衡和LO相位噪聲影響的公式。

介紹

時分、同步碼分多址 （TD-SCDMA） 用戶設備 （UE） 接收器設計必須平衡許多因素的影響，以滿足系統靈敏度規范。使用級聯噪聲系數技術計算靈敏度是基本的。設計人員在計算接收器靈敏度時還必須考慮壓控振蕩器 （VCO） 相位噪聲、同相/正交 （I/Q） 相位平衡和電源噪聲。本文介紹了通過使用誤差矢量幅度（EVM）計算來包含這些問題的公式。

與靈敏度規格相關的一些因素

參考靈敏度性能可能是接收器最重要的規格。通常，它是指當系統滿足所需的誤碼率（BER）時天線端口的最小輸入功率電平。有七個項目會影響此規范：

接收器的噪聲系數

發射器的本底噪聲

I/Q增益不平衡

I/Q正交相位不平衡

相位噪聲

電源電壓噪聲

線性相位失真

線性幅度失真

第 1 項和第 2 項描述了添加的白噪聲的影響，因此我們可以使用組合噪聲圖來描述這兩個項目。采用TD-SCDMA手機設計，雙工是時分雙工（TDD）。在TDD操作中，當接收器打開時，發射器應關閉，因此發射器的本底噪聲對于TDD模式手機設計來說不是問題。

第3項，I/Q增益不平衡可能對SNR規格沒有影響，因此，如果基帶電路正確解調信號，則可以容納I和Q支路之間2或3dB的差異。第6項，電源的噪聲，可以通過兩種方式影響信號路徑：

1） 大多數有源電路將充當幅度調制器。這種作用是由增益隨電源線上的噪聲而變化引起的。

2） VCO 用作相位調制器。通常這對于手機設計來說不是問題，因為電壓噪聲通常非常小，例如MAX8878，規格為30Hz至10KHz范圍內的100μVrms。

項目7和項目8是線性失真，可由基帶處理器進行補償。由于數字信號處理器（DSP）可以消除這種類型的失真，因此在本文中我們將忽略這兩個項目。

下面我們將詳細討論UE接收器設計中最重要的四個問題：相位噪聲、噪聲系數、I/Q相位不平衡和電源噪聲。誤差矢量幅度（EVM）將用于量化這些項目。

誤差矢量大小

EVM規范通常用于描述傳輸信號的調制精度。TD-SCDMA和寬帶CDMA（WCDMA）標準都使用此規范來指示傳輸信號的質量。我們知道接收器的BER規范通常被描述為SNR（或Eb/No）的功能。EVM 和 Eb/No 之間有關系嗎？3GPP TS25.102給出了EVM定義如下：

誤差矢量幅度是（理想）波形與測量波形之間差值的量度。差值稱為誤差向量。兩個波形都通過匹配的根升余弦濾波器，其帶寬對應于所考慮的芯片速率和滾降α = 0.22。然后通過選擇頻率、絕對相位、絕對幅度和芯片時鐘時序來進一步修改兩個波形，以最小化誤差矢量。EVM 結果定義為平均誤差矢量功率與以 % 表示的平均參考功率之比的平方根。

從上面的定義中，我們知道Eb/No=1/ （EVM）2。“Eb“是每比特的能量，”No“是每赫茲的SSB噪聲功率密度。現在我們將嘗試找出EVM和NF，相位噪聲，I / Q增益不平衡和I / Q相位不平衡之間的關系。為了簡化計算，我們只考慮QPSK調制類型和Es=2Eb對于這種類型的調制，Es是每個傳輸符號的能量。

噪聲系數和 EVM

假設輸入信號功率電平為Ps，級聯噪聲系數為NF，我們有以下公式：

注意：Ts是一個傳輸符號的周期，T是絕對溫度，這里假設為290°K，K是玻爾茲曼常數，Rs是符號速率，Rc是芯片速率，L是擴頻因子（SF），SNR是信噪比。

對于TD-SCDMA手機，該標準要求-108dBm參考靈敏度水平，并建議9dB噪聲系數。我們假設噪聲系數為7dB，允許2dB裕量。擴頻因子“L”為16，芯片速率等于1.28Mbps（兆比特每秒）。將這些值插入上述公式可得到以下結果：

相位噪聲和 EVM

下圖有助于了解相位噪聲如何影響信號質量：

請注意，這里 Φ1（t） 和 Φ2（t） 是兩個 radices 函數，它們具有以下性質： 現在將 Iout 信號投影到 Φ1（t） 基數： 注意：GΘ（f） 是 DSB 相位噪聲功率密度。 然后：通常此規范沒有問題。如果我們考慮低于典型的本振（LO）相位噪聲規格，則可以計算EVMp規格。

考慮芯片速率等于 1.28Mbps（對于 TD-SCDMA 標準），L 等于 16。獲得這些結果： 這是一個非常好的結果。它顯示信號沒有明顯的衰減。根據TD-SCDMA標準，上述LO相位噪聲規格對于基準靈敏度規格沒有問題。參考靈敏度是在誤碼率不超過指定值的天線端口處測量的最小接收器輸入功率。對于表0中規定的參數，誤碼率不得超過001.1。

表 1.參考靈敏度測試參數

參數	水平	單位
ΣDPCHo像素 /Ior	0	分貝
	-108	分貝/1.28兆赫

根據上述標準要求，所有輸入功率均為信號，沒有其他代碼通道。在實際工作環境中，手機將接收許多其他代碼通道。在理想情況下，其他代碼將沒有問題，因為所有信號都是正交的。當考慮相位噪聲影響，并用方程7計算EΘ時，發現這是一個嚴重的問題。下表給出了多路徑案例 1 通道中的專用通道 （DCH） 參數：

表 2.多路徑案例 1 通道中的 DCH 參數

DPCH ： 專用物理通道

IOR ： 正向通道的CDMA功率譜密度

IOC：干擾噪聲和信號的功率譜密度

EC ： 單通道的功率譜密度

在測試 1 中，您會發現 Ec/Ior 為 -19dB，因此 EΘ 將增加 19dB，結果如下：

與等式3和4相比，這還不夠。良好的設計實踐要求3dB裕量來考慮多徑衰落。為此，在3KHz、1KHz、10KHz偏移時，相位噪聲規格應提高20dB。ΘrmsTs 應小于 1.1°。

電源噪聲

電源的噪聲會影響LO的相位噪聲。下面顯示的是估算電源噪聲影響的簡單公式：

Kp是VCO的推力系數，Psn是電源的噪聲功率，fc是PLL濾波器的3dB轉折頻率。

例如，MAX2392的VCO的Kp規格為2MHz/V，MAX8878的Psn規格在900Hz至10KHz范圍內為100μVrms2。假設 fc 的 PLL 帶寬等于 5KHz，我們得到以下結果：

RMS相位噪聲是可以接受的，主要是由于MAX8878的低噪聲。

解調器相位不平衡

由于兩條路徑中的不匹配，任何I/Q解調器都會產生相位誤差。這種相位誤差將具有衰減信號功率的作用，從而降低信噪比。I/Q相位不平衡僅影響基準電壓源靈敏度，通常非常小。以下是計算相位誤差引起的靈敏度下降的公式：

如果Θ=5°，信噪比衰減0.017dB。這個信噪比的降低量可以忽略不計。

審核編輯：郭婷