射頻通信全鏈路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課件 第5章 射頻通信發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

射頻通信全鏈路系統(tǒng)設(shè)計(jì)馬文建等編著機(jī)械工業(yè)出版社第5章射頻通信發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)第5章射頻通信發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉射頻通信發(fā)射機(jī)指標(biāo)體系，包括發(fā)射功率、頻譜帶寬、調(diào)制精度、發(fā)射雜散、發(fā)射互調(diào)、反饋校正等。掌握射頻通信發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方法，能根據(jù)特定需求對(duì)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)算和相關(guān)設(shè)計(jì)分解。知識(shí)框架5.1指標(biāo)體系

5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義5.2.2需求分析5.2.3設(shè)計(jì)分解5.3頻譜帶寬5.3.1指標(biāo)定義5.3.2設(shè)計(jì)分析5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義5.4.2需求分析5.4.3設(shè)計(jì)分解5.5發(fā)射互調(diào)5.5.1指標(biāo)定義5.5.2需求分析5.5.3設(shè)計(jì)分解5.6調(diào)制精度5.6.1指標(biāo)定義5.6.2需求分析5.6.3設(shè)計(jì)分解5.7反饋校正5.7.1需求分析5.7.2方案設(shè)計(jì)5.7.3性能分析5.8綜合設(shè)計(jì)4.1指標(biāo)體系射頻通信發(fā)射機(jī)指標(biāo)體系主要包括發(fā)射功率、頻譜帶寬、調(diào)制精度、發(fā)射雜散、內(nèi)外互調(diào)5大指標(biāo)。其中，發(fā)射功率決定了設(shè)備的通信覆蓋范圍，基站通過(guò)設(shè)置不同功率等級(jí)調(diào)整發(fā)射功率，而終端則是通過(guò)與基站通信鏈路組成的大環(huán)功控動(dòng)態(tài)調(diào)整其發(fā)射功率，這樣就保證各設(shè)備發(fā)射功率都具有一定的動(dòng)態(tài)范圍，達(dá)到控制干擾和節(jié)約功耗的目的；頻譜帶寬的劇增是5GNR最為明顯的一大特點(diǎn)，極大提升了通信信道容量，即信道傳輸速率；調(diào)制精度體現(xiàn)了發(fā)射信號(hào)質(zhì)量，決定了系統(tǒng)的最高調(diào)制階數(shù)，也進(jìn)一步限制了信道容量；發(fā)射雜散包括帶內(nèi)干擾和帶外干擾，內(nèi)外互調(diào)則包括內(nèi)互調(diào)和外互調(diào)，均主要用于頻譜限制，也就是保證發(fā)射信號(hào)的SNR，防止對(duì)其他頻段通信設(shè)備造成干擾。另外，發(fā)射通道通常還附帶有專門的反饋校正通道，用于發(fā)射前向信號(hào)ACLR、本振泄露、鏡像干擾等雜散的校正，以及發(fā)射功率的閉環(huán)控制和天線反向駐波檢測(cè)。5.2發(fā)射功率發(fā)射功率主要用于衡量發(fā)射機(jī)在特定帶寬內(nèi)的最大發(fā)射功率，限制設(shè)備之間的通信距離。同時(shí)，也需要分析對(duì)應(yīng)的功率精度、動(dòng)態(tài)范圍和功率步進(jìn)等指標(biāo)。5.2.1指標(biāo)定義機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率一臺(tái)設(shè)備的發(fā)射功率通常有機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率(EIRP)兩項(xiàng)指標(biāo)：機(jī)頂口功率指發(fā)射機(jī)天線端口的發(fā)射功率TXPWR_OUT(單位為dBm)。對(duì)于基站設(shè)備來(lái)說(shuō)，也就是RRU發(fā)射通道的輸出功率。有效全向輻射功率指發(fā)射機(jī)天線端口的發(fā)射功率TXPWR_OUT與給定方向上天線絕對(duì)增益(以各方向具有相同單位增益的理想全向天線作為參考，單位為dB)的疊加，即5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率不同類型的通信設(shè)備在發(fā)射功率指標(biāo)上有著不同的表達(dá)和測(cè)試方式，參考3GPP協(xié)議，基站設(shè)備分為BStype1-C、BStype1-H、BStype1-O和BStype2-O四種方式：(1)BStype1-C基站在FR1(450M~7.15GHz)頻段下的純傳導(dǎo)發(fā)射接口方式，即傳統(tǒng)RRU或RFU設(shè)備的連接方式。對(duì)于單個(gè)完整的發(fā)射通道，在天線連接器端口A處測(cè)量該基站設(shè)備的發(fā)射功率。如果有使用任何外部設(shè)備，比如功率放大器、濾波器或此類設(shè)備的組合，則需要在遠(yuǎn)端天線連接器端口B處測(cè)量該基站設(shè)備的發(fā)射功率。因此，此類設(shè)備重點(diǎn)測(cè)試機(jī)頂口功率指標(biāo)。BStype1-C發(fā)射接口方式5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率(2)BStype1-H基站在FR1頻段下的傳導(dǎo)與輻射混合接口方式，整體結(jié)構(gòu)包括收發(fā)器單元陣列(TRXUA，即傳統(tǒng)的RU或DU+RU設(shè)備)、射頻分配網(wǎng)絡(luò)(RDN)和天線陣列(AA)三部分，即5G設(shè)備的主角——AAU(有源天線單元)，測(cè)試節(jié)點(diǎn)包括收發(fā)器陣列邊界和輻射空口邊界兩部分。BStype1-H傳導(dǎo)與輻射混合接口方式

BStype1-H結(jié)構(gòu)包含信號(hào)傳導(dǎo)和信號(hào)輻射，需同時(shí)測(cè)試機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率兩項(xiàng)指標(biāo)。5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義機(jī)頂口功率和有效全向輻射功率(3)type1-O和BStype2-O相比BStype1-H，BStype1-O和BStype2-O同樣包含TRXUA、RDN和AA三部分，但此類設(shè)備的內(nèi)部將這三部分緊密融合成了一個(gè)不可分割的整體，即各部分之間沒(méi)有定義任何內(nèi)部接口，從而導(dǎo)致此類設(shè)備只能定義OTA，即重點(diǎn)測(cè)試有效全向輻射功率指標(biāo)。FR1和FR2(24250M~52600MHz)頻段都有可能出現(xiàn)此類設(shè)備，當(dāng)前FR2頻段更為普遍，5G毫米波設(shè)備就是一個(gè)很典型的例子。BStype1-O和BStype2-O空口輻射接口方式后面重點(diǎn)分析設(shè)備機(jī)頂口功率5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義最大發(fā)射功率與功率精度由于廣域基站應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性，協(xié)議沒(méi)有對(duì)其最大發(fā)射功率進(jìn)行限制，在實(shí)際應(yīng)用中，主要以單通道60W(47.8dBm)和80W(49dBm)為主。雖然協(xié)議對(duì)基站發(fā)射功率精度約束在±2dB，但由于大功率場(chǎng)景下的功耗限制和設(shè)備集采性能比拼等因素，一般廠家會(huì)把廣域基站的功率精度控制在±1dB以內(nèi)。傳統(tǒng)基站和終端設(shè)備發(fā)射功率限額對(duì)于終端，大多數(shù)頻段的最大發(fā)射功率都限制在等級(jí)3，即23dBm，個(gè)別頻段(比如n40/n41/n77/n78/n79)也有等級(jí)2，即26dBm，在現(xiàn)有功率等級(jí)上提高了3dB，主要用于增強(qiáng)工作于高頻段的上行網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能。終端的功率精度一般都控制在±2dB，但由于頻段應(yīng)用場(chǎng)景和頻段器件可實(shí)現(xiàn)性的差異，個(gè)別頻段將功率精度放寬至+2/-2.5dB，甚至+2/-3dB。5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義動(dòng)態(tài)范圍基站的發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍主要用于設(shè)置不同的功率等級(jí)，適配不同用戶的覆蓋范圍，無(wú)需快速動(dòng)態(tài)調(diào)整，因此也稱為靜態(tài)功率等級(jí)調(diào)整范圍。終端根據(jù)接收到的參考信號(hào)強(qiáng)度完成路徑損耗計(jì)算，確定其上行發(fā)射功率，保證干擾和功耗的控制，需要快速動(dòng)態(tài)調(diào)整。終端的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)大于基站。子載波間隔越大，一般調(diào)制階數(shù)越高，要求的信噪比也就越大，動(dòng)態(tài)范圍要求較小。對(duì)于基站來(lái)說(shuō)，在大帶寬場(chǎng)景下，同樣為了保證足夠的信噪比，其動(dòng)態(tài)范圍也會(huì)縮小。不同工作帶寬下的基站和終端發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍指標(biāo)5.2發(fā)射功率5.2.1指標(biāo)定義功率步進(jìn)對(duì)于基站類設(shè)備，由于發(fā)射功率精度要求較高，一般會(huì)在架構(gòu)上設(shè)計(jì)專門的反饋通道進(jìn)行閉環(huán)功率控制。通過(guò)設(shè)置不同靜態(tài)功率等級(jí)，并利用衰減調(diào)整步進(jìn)較小(＜0.1dB)的壓控衰減器VCA和數(shù)字域衰減，實(shí)現(xiàn)基站的閉環(huán)功率調(diào)整。對(duì)于終端類設(shè)備，由于發(fā)射功率精度要求較低，一般不會(huì)使用反饋通道專門進(jìn)行自身閉環(huán)功率調(diào)整，而是與基站通信鏈路組成一個(gè)大的功率控制環(huán)路，動(dòng)態(tài)控制衰減步進(jìn)較大(≥0.5dB)的數(shù)控衰減器DSA和數(shù)字域衰減，實(shí)現(xiàn)終端的功率調(diào)整。5.2發(fā)射功率5.2.2需求分析對(duì)比5GNR基站和終端協(xié)議，終端有著更高的動(dòng)態(tài)范圍，而基站有著更大的發(fā)射功率和功率控制精度，實(shí)現(xiàn)難度較大。此處以30kHzSCS、100MHz帶寬下，80W基站為例，進(jìn)行其發(fā)射功率指標(biāo)的需求分析：80W，即天饋口單通道輸出49dBm?？紤]到后級(jí)雙工器大約有1dB插損，則要求功放至少有50dBm的輸出能力。發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍24.3dB。考慮到各級(jí)器件增益隨溫度(設(shè)備工作環(huán)境溫度一般在-40~+50℃)、批次、頻率變化存在一定波動(dòng)，需要額外增加一部分動(dòng)態(tài)，用于增益補(bǔ)償。發(fā)射功率精度±1dB，通過(guò)閉環(huán)功控實(shí)現(xiàn)。針對(duì)多用戶/載波場(chǎng)景，需在數(shù)字域考慮多載波合路，實(shí)現(xiàn)各載波功率動(dòng)態(tài)調(diào)整。5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解以典型射頻直采發(fā)射機(jī)為例(其他發(fā)射機(jī)架構(gòu)類似)，給出了通道的功率控制節(jié)點(diǎn)，將整體鏈路拆分為數(shù)字增益、小信號(hào)增益、功放增益和后端衰減4個(gè)部分。典型射頻直采發(fā)射機(jī)通道功率控制節(jié)點(diǎn)考慮到小信號(hào)放大器輸出能力，一般將其固定在4dBm左右，則要求功放部分的增益為46dB。DAC輸出功率過(guò)大會(huì)產(chǎn)生較大失真，影響DPD性能；DAC輸出功率過(guò)小會(huì)影響其動(dòng)態(tài)范圍，導(dǎo)致調(diào)制精度惡化。100MHz帶寬下的NR信號(hào)削波后的峰均比大約為8dB，數(shù)字預(yù)失真DPD拉伸4dB，功控誤差1dB，則要求DAC至少回退13dB。為了最大限度地發(fā)揮DAC的性能，此處將DAC接口電平固定在-13dBFs。5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解功放模塊的輸入和輸出電平分別為4dBm和50dBm，則模塊增益為46dB。模塊典型實(shí)現(xiàn)架構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)放大、前級(jí)功率放大和末級(jí)功率放大共3級(jí)放大器；隔離器用于防止由于輸出不匹配而產(chǎn)生的反射信號(hào)損壞放大器，以及外部干擾信號(hào)灌入產(chǎn)生較大的外互調(diào)失真；耦合器耦合前向發(fā)射信號(hào)，用于DPD校正和閉環(huán)功控。功放增益放模塊典型實(shí)現(xiàn)架構(gòu)功放模塊鏈路增益預(yù)算5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解假定DAC滿刻度輸出電平為4dBm，而小信號(hào)模塊輸入和輸出電平分別為-13dBFs和4dBm，則小信號(hào)模塊增益需求為13dB，理論上一級(jí)放大器即可實(shí)現(xiàn)，但考慮到溫頻補(bǔ)預(yù)衰、衰減器損耗、級(jí)間匹配衰減和濾波器衰減，分別大約為12dB、4dB、2dB和2dB，則要求小信號(hào)模塊實(shí)際增益為13+12+4+2+2=33dB，需要兩級(jí)放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，為了優(yōu)化雜散抑制和平坦度調(diào)整等指標(biāo)，一般還需要在小信號(hào)模塊上適當(dāng)設(shè)計(jì)匹配和均衡等電路。小信號(hào)增益5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解基帶信號(hào)通過(guò)通用公共無(wú)線接口(CPRI)將多個(gè)單載波信號(hào)送入數(shù)字中頻進(jìn)行多載波合路；然后經(jīng)過(guò)削波CFR處理，降低基帶信號(hào)較高峰均比對(duì)功放線性的要求；接著經(jīng)過(guò)數(shù)字預(yù)失真DPD處理，用于滿足發(fā)射通道ACLR和頻譜模板等指標(biāo)；最后通過(guò)多頻段均衡補(bǔ)償EQ后，送入DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，得到模擬信號(hào)。數(shù)字增益CPRI定標(biāo)CPRI作為BBU和RRU的唯一數(shù)據(jù)接口，當(dāng)前一般按照-13dBFs交流定標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。多載波合路定標(biāo)對(duì)于多載波場(chǎng)景，需要在合路時(shí)，對(duì)各載波的信號(hào)進(jìn)行功率回退，保證合路后的功率定標(biāo)為-13dBFs。發(fā)射通道數(shù)字中頻處理鏈路5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解數(shù)字增益數(shù)字削波削波只降低數(shù)字域峰值功率，數(shù)字域均值功率保持恒定，具體需削減多少dB，一般需要考慮數(shù)字基帶信號(hào)峰均比、功放回退量和EVM等系統(tǒng)參數(shù)。過(guò)大的削波會(huì)引起信號(hào)EVM惡化，過(guò)小的削波會(huì)造成功放線性惡化，在設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)系統(tǒng)需求和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)折中考慮。數(shù)字預(yù)失真為了充分提升功放效率，一般將其峰值功率壓縮點(diǎn)設(shè)計(jì)在-3dB左右，這樣會(huì)產(chǎn)生較大失真，因此需要在數(shù)字預(yù)失真DPD處理時(shí)，將峰值功率反向拉伸3dB?？紤]到功放批次差異和高低溫的影響，一般會(huì)預(yù)留1dB余量，將DPD反向拉伸量定標(biāo)為4dB，則此時(shí)的輸出峰值功率為-1dBFs。多頻段均衡為了彌補(bǔ)濾波器邊緣和通道放大器等帶來(lái)的帶內(nèi)增益波動(dòng)，需要在DPD后對(duì)其進(jìn)行均衡補(bǔ)償處理，一般設(shè)計(jì)±0.5dB的補(bǔ)償能力。DAC定標(biāo)載波合路后的功率定標(biāo)為-13dBFs，削波后的峰均比為8dB，DPD峰均比拉伸4dB，均衡功率補(bǔ)償0.5dB，則送入DAC的信號(hào)峰值功率為-0.5dBFs，預(yù)留0.5dB余量，這樣在保證DAC輸出不飽和的前提下，最大程度上利用其動(dòng)態(tài)范圍。5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解動(dòng)態(tài)范圍基站發(fā)射動(dòng)態(tài)主要用于發(fā)射靜態(tài)功率等級(jí)調(diào)整、溫度+批次+頻率變化帶來(lái)的增益補(bǔ)償和功放調(diào)壓后的增益補(bǔ)償。靜態(tài)功率調(diào)整協(xié)議要求24.3dB，此處至少按照25dB進(jìn)行設(shè)計(jì)。溫度+批次+頻率帶來(lái)的增益補(bǔ)償小信號(hào)部分預(yù)計(jì)-4/+4dB；功放部分預(yù)計(jì)-5/+7dB；功控誤差預(yù)計(jì)±0.5dB，按照±1dB預(yù)算。總共需要-10/+12dB，即22dB動(dòng)態(tài)范圍，常溫狀態(tài)下預(yù)衰10dB。功放調(diào)壓后的增益補(bǔ)償在小功率輸出時(shí)，可通過(guò)降低功放柵壓來(lái)降低功耗，提高功放效率，但會(huì)導(dǎo)致功放增益降低(大約2dB)，因此需要將常溫狀態(tài)下的預(yù)衰增加至12dB。綜上，功率調(diào)整需要25dB動(dòng)態(tài)，增益補(bǔ)償需要24dB動(dòng)態(tài)，預(yù)衰12dB，鏈路結(jié)構(gòu)上需要兩級(jí)衰減器實(shí)現(xiàn)49dB的功率調(diào)整。5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解增益調(diào)整由于數(shù)字域功率回退會(huì)降低DAC輸出信號(hào)信噪比，一般在模擬域?qū)崿F(xiàn)增益粗調(diào)，數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)增益精調(diào)，即將增益調(diào)整主要放在模擬域，保證通道功率回退場(chǎng)景下的EVM指標(biāo)。結(jié)合前面對(duì)發(fā)射動(dòng)態(tài)范圍的分析，需要通過(guò)兩級(jí)衰減器來(lái)實(shí)現(xiàn)總共49dB的動(dòng)態(tài)范圍。發(fā)射通道典型增益調(diào)整點(diǎn)5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解增益調(diào)整整個(gè)發(fā)射通道共有6個(gè)調(diào)整點(diǎn)，每個(gè)調(diào)整點(diǎn)的功能如下：P1

調(diào)整每個(gè)載波的數(shù)字功率。用于動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，在載波合路之前，通過(guò)數(shù)字域調(diào)整對(duì)各用戶/載波進(jìn)行增益實(shí)時(shí)補(bǔ)償，保證合路后的功率定標(biāo)到-13dBFs。P2

調(diào)整載波合路和削波后的數(shù)字功率。與P1調(diào)整點(diǎn)相配合，如果P1對(duì)某些載波進(jìn)行了衰減，P2則需要適當(dāng)提高增益，保證所有載波的總功率達(dá)到DAC電平的最佳值。P3

補(bǔ)償發(fā)射前向功率統(tǒng)計(jì)值。在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)發(fā)射功率的精調(diào)，彌補(bǔ)模擬域DSA的大步進(jìn)功率調(diào)整帶來(lái)的誤差。P4

補(bǔ)償反饋通道功率統(tǒng)計(jì)值。在數(shù)字域?qū)Ψ答佂ǖ离S溫度、批次、頻率變化產(chǎn)生的增益誤差進(jìn)行補(bǔ)償。P5

補(bǔ)償發(fā)射通道隨溫度、批次、頻率變化帶來(lái)的增益波動(dòng)。在模擬域使用DSA進(jìn)行粗調(diào)補(bǔ)償，預(yù)衰12dB，衰減范圍不小于24dB。P6

調(diào)整發(fā)射功率等級(jí)。在模擬域使用VCA進(jìn)行小步進(jìn)增益衰減和閉環(huán)功控，衰減范圍不小于25dB。5.2發(fā)射功率5.2.3設(shè)計(jì)分解功率精度發(fā)射功率精度為±1dB，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要結(jié)合增益做表和閉環(huán)功控來(lái)實(shí)現(xiàn)：增益做表需要對(duì)前向發(fā)射通道和反饋通道進(jìn)行做表處理，包括溫度、頻率共2類補(bǔ)償表。其中，同一型號(hào)設(shè)備的溫度補(bǔ)償表一般固定，在研發(fā)階段提取，出廠時(shí)寫入即可。頻率補(bǔ)償表需要在設(shè)備出廠時(shí)做表校準(zhǔn)，各個(gè)設(shè)備擁有其特定的一張頻率補(bǔ)償表。這兩類補(bǔ)償表屬于增益控制的基礎(chǔ)，做表數(shù)據(jù)的可靠性是發(fā)射功率精度控制的關(guān)鍵所在。閉環(huán)功控通過(guò)反饋通道對(duì)發(fā)射功率的調(diào)整實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，反饋通道作為發(fā)射通道的標(biāo)尺，其穩(wěn)定性和可靠性尤為重要。5.3頻譜帶寬關(guān)于頻譜帶寬的概念，一般有工作帶寬和瞬時(shí)帶寬兩種定義：工作帶寬通道能正常響應(yīng)的整個(gè)頻率帶寬，對(duì)應(yīng)協(xié)議指標(biāo)里的占用帶寬。比如3GPP協(xié)議中的n78頻段，其發(fā)射工作帶寬為3300~3800MHz共500MHz的全帶寬頻段。瞬時(shí)帶寬通道瞬時(shí)同時(shí)工作的最大帶寬，對(duì)應(yīng)協(xié)議指標(biāo)里的通道帶寬。比如3GPP協(xié)議中的n78頻段，其發(fā)射最大瞬時(shí)帶寬為100MHz，遠(yuǎn)小于該頻段的工作帶寬。在某些場(chǎng)景下，也可能出現(xiàn)瞬時(shí)帶寬與工作帶寬相等的情況，比如在5G頻段分配上，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通均占用n78中的子頻段，分別為3400~3500MHz和3500~3600MHz，工作帶寬和最大瞬時(shí)帶寬均為100MHz。5.3.1指標(biāo)定義5.3頻譜帶寬由于頻率帶寬具有一定的普適性，此處對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行梳理，不對(duì)某條協(xié)議指標(biāo)專門進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.3.2設(shè)計(jì)分析DAC速率為保證重建濾波器對(duì)DAC輸出信號(hào)鏡像干擾的抑制，通常采用提高DAC采樣率的方式進(jìn)行插值操作，而在插值過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生虛像雜散干擾，需要通過(guò)數(shù)字半帶濾波器予以濾除。數(shù)字半帶濾波器存在一定的過(guò)渡帶，從而導(dǎo)致數(shù)字速率必定大于信號(hào)工作帶寬，通常選擇1.2288倍的關(guān)系，比如122.88MHz數(shù)字速率最大實(shí)現(xiàn)100MHz信號(hào)帶寬的濾波處理。DAC過(guò)采樣插值濾波5.3頻譜帶寬5.3.2設(shè)計(jì)分析DPD校正為了校正功放的AM-AM效應(yīng)，通常采用數(shù)字預(yù)失真DPD在數(shù)字域?qū)Πl(fā)射信號(hào)進(jìn)行反向拉伸處理，因此，需要發(fā)射通道帶寬足夠大，覆蓋發(fā)射瞬時(shí)帶寬的高階分量，滿足DPD校正需求。為了保證DPD算法性能，發(fā)射瞬時(shí)帶寬需要覆蓋3階，甚至5階的高階分量。比如3GPPn3和n78頻段最大瞬時(shí)帶寬分別為75MHz和100MHz，則發(fā)射通道帶寬需分別滿足375MHz和500MHz，對(duì)應(yīng)的數(shù)字速率分別為460.8MHz和614.4MHz。顯然，從功耗、成本和DAC實(shí)現(xiàn)等角度來(lái)看，很難保證n78頻段的500MHz發(fā)射帶寬，當(dāng)前一般只覆蓋2~3階的高階分量，這就限制了發(fā)射機(jī)在寬帶下的性能，并給DPD算法提出了更高的性能需求。5.3頻譜帶寬5.3.2設(shè)計(jì)分析特殊校正對(duì)于一些特殊場(chǎng)景，還需要考慮特殊校正的方式。以3GPPn1頻段零中頻發(fā)射機(jī)為例，一方面，DPD校正考慮到5階分量，則需要300MHz發(fā)射帶寬；另一方面，對(duì)于FDD頻段，如果收發(fā)隔離度較3GPPn1頻段零中頻發(fā)射機(jī)校正帶寬分析差，上行接收泄露到下行發(fā)射上，造成下行發(fā)射信號(hào)中帶有較大的上行接收信號(hào)，為保證發(fā)射帶外雜散指標(biāo)，還需要對(duì)上行接收進(jìn)行校正，即發(fā)射信號(hào)還需要覆蓋上行接收頻段1920~1980MHz。5.3頻譜帶寬5.3.2設(shè)計(jì)分析射頻通道帶寬射頻通道上的濾波器按照發(fā)射通道工作帶寬進(jìn)行設(shè)計(jì)，濾除帶外雜散。對(duì)于其他器件，為預(yù)留高低溫、批次等帶來(lái)的波動(dòng)，在器件帶寬設(shè)計(jì)上，需略大于通道工作帶寬，保證一定的設(shè)計(jì)余量。5.4發(fā)射雜散3GPP標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)通過(guò)無(wú)用發(fā)射(Unwantedemissions)這個(gè)概念對(duì)發(fā)射雜散進(jìn)行表征，包括帶外發(fā)射(Out-of-bandemission)和雜散發(fā)射(Spuriousemission)兩種雜散類型。5.4.1指標(biāo)定義無(wú)線頻譜資源非常緊缺，每項(xiàng)業(yè)務(wù)、每個(gè)用戶只能獲得相對(duì)較窄的一段頻譜，要求各類無(wú)線發(fā)射設(shè)備必須在其必要的瞬時(shí)帶寬內(nèi)傳遞信息，但客觀上瞬時(shí)帶寬以外也會(huì)產(chǎn)生一定的射頻雜散分量，而這些雜散分量對(duì)信息傳遞來(lái)說(shuō)是無(wú)用的，會(huì)影響相鄰或其它頻段的無(wú)線傳輸業(yè)務(wù)。所以，必須對(duì)瞬時(shí)帶寬以外的雜散分量加以抑制。5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義帶外雜散帶外發(fā)射位于緊靠信道帶寬的外側(cè)，主要由發(fā)射機(jī)采樣、變頻、非線性等導(dǎo)致的頻譜擴(kuò)展而引起的無(wú)用發(fā)射雜散。帶外發(fā)射是由ACLR和工作頻段無(wú)用發(fā)射(OBUE)指標(biāo)進(jìn)行約束規(guī)定，主要用于避免對(duì)旁邊信道產(chǎn)生較大干擾。其中，OBUE與3GPP38.101終端類設(shè)備中的頻譜模板(SEM)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)。(1)ACLRACLR指標(biāo)用于限制對(duì)鄰道和隔道的干擾。3GPP協(xié)議中，基站的ACLR指標(biāo)要求明顯高于終端，后面主要以基站為例，對(duì)其指標(biāo)進(jìn)行介紹。3GPP協(xié)議中要求基站類設(shè)備的ACLR包括鄰道和隔道，均滿足45dB以上的抑制度，為保證產(chǎn)品的批次性，一般將設(shè)計(jì)指標(biāo)拔高至50dB?；绢愒O(shè)備ACLR絕對(duì)限額值5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義帶外雜散(2)OBUE

基站類設(shè)備工作頻段無(wú)用發(fā)射OBUE指標(biāo)定義示例5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義帶外雜散(2)OBUE3GPP協(xié)議中的OBUE指標(biāo)同樣包含CategoryA和CategoryB兩類，n78頻段適用于CategoryB。根據(jù)基站類設(shè)備發(fā)射功率的不同，其OBUE指標(biāo)也有不同的要求。下圖給出了廣域基站、中程基站和本地基站在n78頻段下的OBUE指標(biāo)，可以看出，隨著基站發(fā)射功率的降低，OBUE指標(biāo)也要求更加嚴(yán)格，但結(jié)合表5-1中廣域基站、中程基站和本地基站的功率限額值，具有高功率輸出的廣域基站的OBUE指標(biāo)相對(duì)更為苛刻，后面主要以廣域基站為例，對(duì)其OBUE指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。3GPPn78頻段OBUE指標(biāo)5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義帶外雜散(3)SEM

終端類設(shè)備頻譜模板SEM指標(biāo)定義示例

5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義雜散發(fā)射雜散發(fā)射是在信道帶寬外某個(gè)或某些頻率上的雜散情況，限制在該頻段上的發(fā)射電平以確保不影響其他頻段的信息傳遞，此類雜散主要由發(fā)射諧波、寄生、互調(diào)或變頻產(chǎn)物引起。相比帶外發(fā)射指標(biāo)，雜散發(fā)射約束的頻譜更寬。參考3GPP協(xié)議，雜散發(fā)射規(guī)定的頻率范圍覆蓋除工作頻段和(終端類設(shè)備為占用帶寬和)范圍以外的雜散水平?；绢愒O(shè)備雜散發(fā)射通用指標(biāo)，有如下2點(diǎn)說(shuō)明：低頻段頻譜資源相對(duì)更為緊張，用頻設(shè)備種類復(fù)雜繁多，因此隨著頻率的降低，雜散要求也逐步提高，避免干擾。CategoryB的雜散發(fā)射指標(biāo)要求明顯高于CategoryA，原因在于不同的地域擁有不同的無(wú)線電管理法規(guī)，頻譜資源的分配情況也有所不同?；绢愒O(shè)備雜散發(fā)射通用指標(biāo)5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義雜散發(fā)射對(duì)于FDD頻段的設(shè)備，還需要對(duì)接收頻段上的雜散作進(jìn)一步的限制，下表為基站類FDD頻段設(shè)備雜散發(fā)射額外約束指標(biāo)。相對(duì)中程基站和本地基站，廣域基站的接收靜態(tài)靈敏度指標(biāo)的相對(duì)更高，因此對(duì)發(fā)射在接收頻帶內(nèi)的雜散約束也更為苛刻?；绢怓DD頻段設(shè)備雜散發(fā)射額外約束指標(biāo)5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義綜合對(duì)比ACLR、OBUE和SEM三個(gè)帶外發(fā)射指標(biāo)都是用于限制有用參考信道對(duì)兩側(cè)近端信道的干擾水平，功能類似，但側(cè)重點(diǎn)有所差異，主要包含以下幾點(diǎn)：ACLR主要考察有用參考信道功率與鄰道和(或)隔道的平均功率之比，屬于相對(duì)值，單位為dB；而OBUE和SEM是將有用參考信道旁邊一定范圍內(nèi)的頻譜雜散限制到一個(gè)或多個(gè)絕對(duì)功率值之下，屬于絕對(duì)值，單位為dBm。ACLR主要關(guān)注的是鄰道和隔道帶寬內(nèi)的積分功率；而OBUE和SEM更關(guān)注有用參考信道旁邊一定范圍內(nèi)的頻譜雜散點(diǎn)。OBUE限制了整個(gè)下行工作頻段，并向外擴(kuò)展；而SEM是以占用帶寬為基礎(chǔ)，向外擴(kuò)展。相對(duì)來(lái)說(shuō)，OBUE比SEM(即基站類設(shè)備比終端類設(shè)備)關(guān)注更寬頻率范圍的帶外雜散。5.4發(fā)射雜散5.4.1指標(biāo)定義綜合對(duì)比同樣以n78頻段(3300~3800MHz)中國(guó)聯(lián)通占用的3500~3600MHz，即最大100MHz瞬時(shí)帶寬為例，用于區(qū)分基站類設(shè)備的帶外發(fā)射和雜散發(fā)射指標(biāo)(終端類設(shè)備與之類似)。在有用參考信道兩側(cè)近端，通過(guò)相對(duì)值A(chǔ)CLR指標(biāo)和絕對(duì)值OBUE指標(biāo)來(lái)共同限制對(duì)旁邊信道的干擾。3GPPn78(3.5G)頻段發(fā)射雜散要求示意如果設(shè)備ACLR指標(biāo)余量不足，那OBUE很難達(dá)標(biāo)。反之OBUE超標(biāo)的話，并不一定意味著ACLR超標(biāo)。5.4發(fā)射雜散5.4.2需求分析帶外發(fā)射結(jié)合前面對(duì)帶外發(fā)射指標(biāo)的介紹，其包含的ACLR和OBUE指標(biāo)主要受限于發(fā)射鏈路的非線性失真，其次考慮因混疊等產(chǎn)生的帶內(nèi)雜散。此處同樣主要以基站類設(shè)備n78頻段100MHz帶寬為例，對(duì)帶外發(fā)射和雜散發(fā)射指標(biāo)進(jìn)行需求分析。(1)非線性失真結(jié)合IIP3和ACLR換算關(guān)系，根據(jù)要求的ACLR指標(biāo)和信號(hào)峰均比PAPR計(jì)算出通道鏈路所需的IIP3，然后將此鏈路IIP3需求分配到DAC、射頻小信號(hào)、功放和DPD等個(gè)體性能上。(2)混疊雜散對(duì)于采用射頻直采架構(gòu)的發(fā)射機(jī)，VCO頻率、RFDAC采樣率與有用信號(hào)之間各次混疊產(chǎn)生的雜散可能擊中帶內(nèi)，發(fā)射通道濾波器很難濾除。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要至少對(duì)7階以內(nèi)的混疊雜散進(jìn)行預(yù)算，根據(jù)預(yù)算結(jié)果進(jìn)行RFDAC采樣率的優(yōu)化選擇。對(duì)于采用超外差架構(gòu)的發(fā)射機(jī)，有用信號(hào)與本振信號(hào)各次混疊產(chǎn)生的雜散也可能擊中帶內(nèi)，同樣需要至少對(duì)7階以內(nèi)的混疊雜散進(jìn)行預(yù)算，并根據(jù)預(yù)算結(jié)果進(jìn)行本振頻點(diǎn)的優(yōu)化選擇。5.4發(fā)射雜散5.4.2需求分析雜散發(fā)射結(jié)合前面對(duì)雜散發(fā)射指標(biāo)的介紹，雜散發(fā)射主要包括發(fā)射諧波、寄生、互調(diào)或變頻等產(chǎn)物，主要受限功放DPD校正能力和發(fā)射濾波器性能。對(duì)于落到DPD校正帶外的近端雜散，主要是3階以上的互調(diào)分量，這些雜散DPD無(wú)法校正，需要結(jié)合功放直通能力(一般具有-45到-60dBc抑制度)，根據(jù)最大發(fā)射功率和響應(yīng)頻段的雜散要求，剩余抑制度由發(fā)射濾波器提供。對(duì)于遠(yuǎn)端雜散，考慮到發(fā)射濾波器在高頻段抑制能力的下降，為簡(jiǎn)化分析，除諧波外，一般需要在發(fā)射濾波器前就滿足空口的雜散發(fā)射指標(biāo)，而發(fā)射濾波器需要為各次發(fā)射諧波提供20dB以上的抑制度。此處同樣主要以基站類設(shè)備n78頻段100MHz帶寬為例，對(duì)帶外發(fā)射和雜散發(fā)射指標(biāo)進(jìn)行需求分析。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解發(fā)射雜散設(shè)計(jì)分解點(diǎn)主要包括DAC輸出、射頻小信號(hào)、功放和DPD校正性能。發(fā)射雜散設(shè)計(jì)分解5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解由于數(shù)字域成型濾波和DAC熱噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)、非線性等因素影響，會(huì)使DAC輸出頻譜產(chǎn)生擴(kuò)散，并存在一定雜散分量，在設(shè)計(jì)過(guò)程，主要考慮以下幾點(diǎn)：DAC輸出(1)非線性基于DAC輸出55dB以上的ACLR需求，根據(jù)DAC輸出信號(hào)的帶寬和峰均比，設(shè)計(jì)DAC的最大輸出功率，并考慮發(fā)射鏈路載波合路、DPD峰均比拉伸、均衡補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、頻率補(bǔ)償、批次補(bǔ)償和設(shè)計(jì)預(yù)留等因素，確定最終的DAC回退量。一般需要將DAC輸出功率控制在-13dBFS以下。結(jié)合三階互調(diào)和ACLR預(yù)算關(guān)系，即可得出對(duì)DACOIP3的指標(biāo)需求。(2)混疊雜散混疊雜散包括超外差式發(fā)射機(jī)的M×Fs±N×IF形式，以及射頻直采發(fā)射機(jī)的M×Fs±N×RF形式。對(duì)于落入發(fā)射帶內(nèi)(包括中頻帶內(nèi)和射頻帶內(nèi))的混疊雜散，至少需要對(duì)7階以內(nèi)的混疊進(jìn)行預(yù)算。由于發(fā)射通道鏈路無(wú)法對(duì)帶內(nèi)雜散提供抑制，因此需要DAC對(duì)帶內(nèi)混疊雜散自身提供90dB以上的抑制度。對(duì)于落入帶外的混疊雜散，需要射頻小信號(hào)上的重構(gòu)濾波器和天饋口的雙工器協(xié)作處理，提供合計(jì)90dB以上的抑制度。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解DAC輸出(3)其他雜散對(duì)于落入發(fā)射帶內(nèi)的其他雜散，同樣需要提供90dB以上的抑制度。另外，還需要考慮各類頻率的諧波是否擊中發(fā)射帶內(nèi)。比如，對(duì)于bandn2頻段的超外差式發(fā)射機(jī)DAC采樣率為983.04MHz，其二次諧波擊中n2下行頻段(1930~1990MHz)。因此，此場(chǎng)景下需要對(duì)DAC自身采樣率諧波雜散泄露進(jìn)行約束，并結(jié)合中頻段的重構(gòu)濾波器和混頻器隔離度(針對(duì)超外差式發(fā)射機(jī))進(jìn)行抑制。(4)采樣帶寬由于發(fā)射通道的非線性會(huì)在信號(hào)通道的鄰道和隔道上產(chǎn)生3階和5階互調(diào)產(chǎn)物，影響帶外發(fā)射和雜散發(fā)射指標(biāo)。通常DPD閉環(huán)校正算法，來(lái)抑制互調(diào)產(chǎn)物，而發(fā)射DAC的采樣帶寬決定了DPD算法的校正帶寬，DAC采樣率越寬，能抑制的互調(diào)產(chǎn)物階數(shù)越高，但帶來(lái)的是發(fā)射DAC實(shí)現(xiàn)難度和成本的劇增，因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般結(jié)合DAC成本、DPD算法性能、互調(diào)產(chǎn)物抑制需求等折中考慮。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解射頻小信號(hào)射頻小信號(hào)主要包括重構(gòu)濾波、上變頻(超外差式發(fā)射機(jī)和零中頻發(fā)射機(jī))、小信號(hào)放大和衰減等電路，在設(shè)計(jì)過(guò)程，主要考慮以下2點(diǎn)：(1)非線性根據(jù)對(duì)發(fā)射鏈路各節(jié)點(diǎn)功率分配要求，射頻小信號(hào)輸出點(diǎn)的功率大約為4dBm。雖然射頻小信號(hào)互調(diào)造成的非線性失真可由DPD校正補(bǔ)償，但會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步增加DPD算法模型的復(fù)雜度，綜合考慮，一般需要將射頻小信號(hào)的ACLR性能控制到50dB以上。結(jié)合三階互調(diào)和ACLR預(yù)算關(guān)系，即可得出對(duì)射頻小信號(hào)鏈路以及各器件的OIP3指標(biāo)需求。(2)雜散對(duì)于超外差式發(fā)射機(jī)，需要重點(diǎn)考慮混頻器引入的M×N組合雜散，在設(shè)計(jì)中注意混頻器自身的組合雜散響應(yīng)、中頻信號(hào)和本振信號(hào)的諧波抑制，以及混頻器IF/LO/RF端口的阻抗匹配。至少需要對(duì)7階以內(nèi)的混疊進(jìn)行預(yù)算，帶內(nèi)雜散需自身提供90dB以上的抑制度，帶外雜散結(jié)合天饋口雙工器一起滿足90dB以上的抑制度。對(duì)于零/復(fù)中頻和射頻直采發(fā)射機(jī)，射頻小信號(hào)電路自身一般不會(huì)產(chǎn)生額外雜散，但仍需要考慮由于電源紋波抑制、本振泄露、鏡像抑制、本振自激等因素導(dǎo)致的雜散點(diǎn)。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解功放和DPD校正性能功放和DPD校正性能屬于抑制發(fā)射雜散的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要關(guān)注以下幾點(diǎn)：(1)非線性功放非線性主要考慮互調(diào)導(dǎo)致的鄰道和隔道干擾，以及功放自身導(dǎo)致的諧波干擾。結(jié)合下面對(duì)5GNRDPD高階互調(diào)校正能力的分析，需要進(jìn)一步提升功放自身高階互調(diào)的抑制能力。對(duì)于功放諧波干擾，需結(jié)合功放自身諧波輸出能力和雙工濾波器對(duì)各次諧波抑制度，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，并預(yù)留足夠余量。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解功放和DPD校正性能(2)DPD校正對(duì)于當(dāng)前常用的高功率GaN功放，其三階互調(diào)直通抑制能力一般為30dB左右，五階互調(diào)直通抑制能力一般為45dB左右，則要求DPD校正分別提供20dB和5dB的校正性能。在5GNR之前，一般要求DPD至少校正到5階互調(diào)，即校正帶寬至少為信號(hào)最大瞬時(shí)帶寬的5倍。5GNRDPD寬帶校正局限性示意而對(duì)于當(dāng)前的5GNR來(lái)說(shuō)，F(xiàn)R1頻段的最大瞬時(shí)帶寬提高至100MHz，則要求校正帶寬至少為500MHz，此500MHz的帶寬對(duì)校正通道來(lái)說(shuō)很難滿足，校正反饋通道一般只能提供3倍信道帶寬的校正能力，即只能對(duì)鄰道進(jìn)行校正，而無(wú)法校正隔道。5.4發(fā)射雜散5.4.3設(shè)計(jì)分解功放和DPD校正性能(3)功放底噪信號(hào)在經(jīng)過(guò)功放進(jìn)行功率放大后，其信號(hào)底噪會(huì)嚴(yán)重惡化。在設(shè)計(jì)中，需要首先對(duì)功放自身的底噪能力進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)測(cè)試頻率點(diǎn)、腔體濾波器損耗、功放增益和輸出功率來(lái)設(shè)置信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率和功率，信號(hào)源輸出信號(hào)的底噪受信號(hào)源自身性能限制，需要經(jīng)過(guò)高品質(zhì)因數(shù)的腔體濾波器，將測(cè)試信號(hào)頻率點(diǎn)兩邊的底噪降低至熱噪聲，然后送入功放，測(cè)試功放輸出信號(hào)在腔體濾波器的帶外功率即為功放自身的底噪性能。功放底噪測(cè)試方法5.5發(fā)射互調(diào)5.5.1指標(biāo)定義發(fā)射外互調(diào)發(fā)射外互調(diào)性能是對(duì)發(fā)射機(jī)單元抑制有用信號(hào)和干擾信號(hào)互調(diào)產(chǎn)生非線性產(chǎn)物的能力衡量，干擾信號(hào)主要通過(guò)天線、RDN或天線陣列單元到達(dá)發(fā)射機(jī)。對(duì)于BStype1-C類設(shè)備，互調(diào)干擾信號(hào)是在天線口注入，而B(niǎo)Stype1-H類設(shè)備的互調(diào)干擾信號(hào)是在收發(fā)器邊界接口TAB處注入。BStype1-H類設(shè)備的互調(diào)干擾信號(hào)包括共站干擾和設(shè)備類其他發(fā)射單元的干擾。發(fā)射外互調(diào)測(cè)試環(huán)境連接框圖干擾信號(hào)通過(guò)環(huán)形器注入到被測(cè)發(fā)射機(jī)的天線口(或TAB接口)，有用信號(hào)和干擾信號(hào)在發(fā)射機(jī)鏈路末端產(chǎn)生互調(diào)失真，送入頻譜儀進(jìn)行標(biāo)定測(cè)量。5.5發(fā)射互調(diào)5.5.1指標(biāo)定義發(fā)射內(nèi)互調(diào)發(fā)射內(nèi)互調(diào)指標(biāo)包含單通道連續(xù)或非連續(xù)載波聚合，以及多路單載波通道通過(guò)合路器實(shí)現(xiàn)多頻多模共天線合路兩種情況。其中，單通道載波聚合產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物主要通過(guò)DPD進(jìn)行校正，考察DPD校正能力；多路單載波通道合路共天線產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物大小主要依靠合路器的隔離度，以及發(fā)射通道上功放和環(huán)形器的反向隔離度予以保證。發(fā)射內(nèi)互調(diào)指標(biāo)定義5.5發(fā)射互調(diào)5.5.2需求分析3GPP協(xié)議要求落在發(fā)射帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物滿足發(fā)射雜散要求，落到接收帶內(nèi)的互調(diào)滿足共站要求。反射外互調(diào)需要在天線口(或TAB接口)注入干擾信號(hào)，以BStype1-C類基站設(shè)備為例，對(duì)發(fā)射共址互調(diào)信號(hào)的要求進(jìn)行了說(shuō)明。值得注意的是，對(duì)于非連續(xù)載波聚合，干擾信號(hào)完全落入各載波單元之間的間隙中，干擾信號(hào)相對(duì)于載波單元的邊緣進(jìn)行偏移。發(fā)射內(nèi)互調(diào)根據(jù)發(fā)射通道頻率和功率的實(shí)際配置產(chǎn)生的互調(diào)產(chǎn)物滿足發(fā)射雜散要求即可。BStype1-C類基站設(shè)備發(fā)射共址互調(diào)信號(hào)要求5.5發(fā)射互調(diào)5.5.3設(shè)計(jì)分解發(fā)射外互調(diào)由于外部注入的干擾信號(hào)幅度低于有用信號(hào)30dB，因此對(duì)發(fā)射通道后級(jí)無(wú)源互調(diào)要求較低，而主要考慮反向灌入發(fā)射機(jī)功放輸入端的情況，由于發(fā)射機(jī)功放反向隔離度有限，干擾信號(hào)和有用信號(hào)同時(shí)送入功放輸入端，產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。比如，功放輸出功率為50dBm，干擾信號(hào)功率為50-30=20dBm，末級(jí)功放增益為17dB，反向隔離度為25dB，則末級(jí)功放輸入端有用信號(hào)和干擾信號(hào)功率分別為33dBm和-5dBm，根據(jù)發(fā)射雜散指標(biāo)或落到接收帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物要求計(jì)算出對(duì)末級(jí)功放互調(diào)性能的指標(biāo)需求。如果末級(jí)功放自身互調(diào)性能有限，無(wú)法滿足需求，則可在末級(jí)功放輸出端增加隔離器，以提高整個(gè)功放模塊的反向隔離度，降低末級(jí)功放輸入端干擾信號(hào)的幅度。5.5發(fā)射互調(diào)5.5.3設(shè)計(jì)分解發(fā)射內(nèi)互調(diào)對(duì)于單通道載波聚合場(chǎng)景，主要依靠DPD校正保證互調(diào)產(chǎn)物滿足發(fā)射雜散指標(biāo)，而不同的載波聚合配置場(chǎng)景產(chǎn)生的互調(diào)失真度有所不同，即對(duì)DPD校正性能需求也有所差異。下圖給出了相同瞬時(shí)占用帶寬和相同發(fā)射總功率下的2載波拉開(kāi)、3載波拉開(kāi)和連續(xù)載波的互調(diào)失真對(duì)比。3種場(chǎng)景的瞬時(shí)占用帶寬都相同，則對(duì)DPD校正帶寬的需求基本一致，但由于總功率相同，2載波拉開(kāi)下的單載波功率高于連續(xù)載波下的單載波功率，造成2載波拉開(kāi)場(chǎng)景產(chǎn)生更大的互調(diào)失真，從而對(duì)DPD校正性能的需求更高。不同載波聚合配置下的互調(diào)產(chǎn)物分析5.5發(fā)射互調(diào)5.5.3設(shè)計(jì)分解發(fā)射內(nèi)互調(diào)對(duì)于多路單載波通道通過(guò)合路器實(shí)現(xiàn)多頻多模共天線的應(yīng)用場(chǎng)景，多個(gè)發(fā)射機(jī)經(jīng)過(guò)多工合路器合路后發(fā)射出去，產(chǎn)生互調(diào)失真的因素主要有以下兩點(diǎn)：由于合路器輸入端口間的隔離度有限，且端口阻抗不完全匹配會(huì)引起信號(hào)反射，造成各發(fā)射通道載波信號(hào)會(huì)泄露到其他發(fā)射通道，與其一起送入功放，產(chǎn)生互調(diào)失真。圖(b)中發(fā)射通道1輸出的載波1會(huì)泄露到發(fā)射通道2的功放輸入端，與載波2一起送入功放產(chǎn)生互調(diào)產(chǎn)物。此種情況下，如果合路器兩輸入端口之間能提供30dB的隔離度，其設(shè)計(jì)場(chǎng)景就與發(fā)射外互調(diào)類似。如果合路器兩輸入端口之間的隔離度低于30dB，則需要進(jìn)一步提升對(duì)末級(jí)功放模塊反向隔離度的需求。由于送入合路器的各載波信號(hào)等幅、高功率，經(jīng)過(guò)后級(jí)濾波器和天線等無(wú)源器件會(huì)產(chǎn)生無(wú)源互調(diào)(PIM)，特別是對(duì)于FDD雙工模式，無(wú)源互調(diào)產(chǎn)物可能擊中接收頻帶，影響接收靈敏度。實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使用低無(wú)源互調(diào)的器件，必要時(shí)可適當(dāng)壓縮發(fā)射功率，降低無(wú)源互調(diào)。5.6調(diào)制精度5.6.1指標(biāo)定義調(diào)制精度是衡量射頻通信系統(tǒng)的總體性能指標(biāo)，通常使用誤差矢量幅度EVM來(lái)表征。理想發(fā)射機(jī)發(fā)送信號(hào)的星座點(diǎn)都在固定的理想位置，但是由于相位噪聲、幅相誤差、非線性失真、雜散干擾等多重影響，導(dǎo)致實(shí)際的星座點(diǎn)與理想位置存在一定的偏移，EVM就是用于測(cè)量信號(hào)星座圖上實(shí)際測(cè)量信號(hào)與理想信號(hào)之間的偏移量。3GPP定義測(cè)量EVM的基本單元可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)層面進(jìn)行評(píng)估，數(shù)值上等于誤差向量平均功率與參考信號(hào)平均功率之比的平方根：T為1個(gè)slot的持續(xù)時(shí)間，通常使用10ms無(wú)線幀的時(shí)間進(jìn)行平均，降低參考信號(hào)噪聲影響；F(t)為信號(hào)帶寬內(nèi)所有RB信號(hào)；I(t,f)為測(cè)試設(shè)備根據(jù)約定的發(fā)射模型重構(gòu)的理想信號(hào)；Z’(t,f)為實(shí)際測(cè)量信號(hào)。5.6調(diào)制精度5.6.1指標(biāo)定義對(duì)于高斯白噪聲信道環(huán)境，SNR可表示為結(jié)合EVM的定義，可表示為分母可被視為理想星座圖中歸一化能量，分子可被視為由高斯白噪聲引起的實(shí)際信號(hào)與理想信號(hào)在星座圖上的差值對(duì)于高斯白噪聲，當(dāng)T遠(yuǎn)大于N時(shí)，所測(cè)符號(hào)的星座圖分布在理想符號(hào)的周圍，其平均功率近似等于理想符號(hào)的功率，則有最終可推導(dǎo)出EVM和SNR之間關(guān)系為5.6調(diào)制精度5.6.2需求分析3GPP協(xié)議對(duì)高階調(diào)制的EVM指標(biāo)需求，越高的調(diào)制階數(shù)，數(shù)據(jù)速率越高，相應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)EVM指標(biāo)要求也越高。為防止批次波動(dòng)、高低溫等極限場(chǎng)景造成的影響，且保證產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，一般會(huì)在3GPP協(xié)議指標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的拔高。比如，對(duì)于常用的64QAM調(diào)制方式，協(xié)議要求8%的EVM，產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)一般控制在5%以內(nèi)。3GPP協(xié)議對(duì)高階調(diào)制的EVM指標(biāo)需求5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解影響發(fā)射通道EVM指標(biāo)的因素很多，以零中頻發(fā)射機(jī)為例，主要包括相位噪聲、本振泄露、I/Q幅相不平衡、通道幅度波動(dòng)、通道群時(shí)延波動(dòng)、數(shù)字削波、ACLR等。這些影響因素可近似認(rèn)為是獨(dú)立不相關(guān)的，在EVM的分析計(jì)算時(shí)，可分別考慮?？偟腅VM可表示為5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解一個(gè)無(wú)噪聲的符號(hào)可表示為相位噪聲

相位誤差引入的EVM為

5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解將積分相位噪聲角度轉(zhuǎn)換為積分相位噪聲功率，并對(duì)本振相位噪聲進(jìn)行優(yōu)化處理。通?？蓪⒎e分相位噪聲控制在0.7°以內(nèi)，相位噪聲對(duì)總的EVM的貢獻(xiàn)小于1.3%。相位噪聲使用MATLAB工具，調(diào)用“EVMMeasurementof5GNRPUSCHWaveforms”仿真實(shí)例，對(duì)5GNR上行物理共享信道(PUSCH)波形的EVM進(jìn)行仿真評(píng)估，仿真框圖如圖5-24所示，引入了相位噪聲和I/Q不平衡(包括增益和相位)兩個(gè)EVM影響因素。本振相位噪聲對(duì)EVM影響理論分析5GNRMATLABEVM仿真框圖5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解基于G-FR1-A1-7(FR1頻段，DFT-s-OFDMNR信號(hào)，QPSK調(diào)制，15kHz子載波間隔，10個(gè)RB，即5MHz帶寬)固定參考信道(FixedReferenceChannels,FRC)進(jìn)行EVM測(cè)試。在評(píng)估相位噪聲對(duì)EVM影響時(shí)，關(guān)閉I/Q不平衡影響因素。相位噪聲隨著工作頻率的升高，相同時(shí)鐘鎖相環(huán)產(chǎn)生的本振相位噪聲會(huì)逐漸惡化，特別是FR2頻段，本振相位噪聲對(duì)總的EVM的貢獻(xiàn)占比顯著增大。5GNR中引入了專門的相位跟蹤參考信號(hào)PTRS進(jìn)行相位噪聲補(bǔ)償，降低FR1高頻段和FR2全頻段對(duì)本振相位噪聲的需求。本振相位噪聲對(duì)EVM影響仿真分析5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解

載波泄露經(jīng)過(guò)一個(gè)載波頻率為的正交調(diào)制器后，其輸出信號(hào)可表示為

經(jīng)過(guò)QEC校正后的本振泄露一般能達(dá)到-45dBc的抑制度，對(duì)應(yīng)的EVM為0.56%，遠(yuǎn)小于5%，即校正后的本振泄露對(duì)總的EVM貢獻(xiàn)很小。5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解

I/Q增益不平衡I/Q增益不平衡對(duì)總的EVM影響表達(dá)式為考慮正交調(diào)制器的輸出波形與理想調(diào)制器輸出波形的差，可得到I/Q增益不平衡對(duì)EVM影響分析如果將I/Q增益不平衡控制在0.1dB以內(nèi)，則其對(duì)總的EVM的貢獻(xiàn)小于0.58%。5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解

I/Q相位不平衡I/Q相位不平衡對(duì)EVM影響分析簡(jiǎn)化后如果將I/Q相位不平衡控制在0.5°以內(nèi)，則其對(duì)總的EVM的貢獻(xiàn)小于0.44%。5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解通道波動(dòng)包括通道幅度波動(dòng)和通道群時(shí)延波動(dòng)，濾波器是導(dǎo)致通道波動(dòng)的主要因素。根據(jù)通道波動(dòng)的構(gòu)成，其對(duì)EVM的影響可量化表示為通道波動(dòng)幅度波動(dòng)相位波動(dòng)為了簡(jiǎn)化相位波動(dòng)特征，經(jīng)過(guò)通道產(chǎn)生的群時(shí)延波動(dòng)可被近似為正余弦曲線形式，信號(hào)群時(shí)延可表示為5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解

通道波動(dòng)

假定群時(shí)延在通帶內(nèi)隨頻率變化的斜率恒定，則群時(shí)延斜率常數(shù)定義示例

5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解

通道波動(dòng)以16QAM調(diào)制，30MHz通道帶寬，2MHz群時(shí)延分析頻率進(jìn)行仿真。如果群時(shí)延波動(dòng)控制在7ns以內(nèi)，且群時(shí)延斜率常數(shù)控制在0.7ns以內(nèi)，則其對(duì)總的EVM的貢獻(xiàn)小于1%。群時(shí)延波動(dòng)對(duì)EVM影響仿真分析單從仿真結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)對(duì)濾波器群時(shí)延性能要求較高，一般很難達(dá)到。事實(shí)上，整個(gè)通道帶寬內(nèi)的EVM是取通道帶寬內(nèi)各資源塊RBEVM的平方平均，即5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解典型例子：在頻域上，每個(gè)RB是由12個(gè)子載波構(gòu)成。對(duì)于15kHz的子載波間隔，1個(gè)RB是180kHz。10MHz帶寬有50個(gè)RB，1.4MHz帶寬有6個(gè)RB。如果在某一小段頻率范圍內(nèi)存在較大群時(shí)延波動(dòng)，1.4MHz帶寬下有50%的RB存在EVM惡化，而10MHz帶寬下只有10%的RB存在EVM惡化，因此10MHz帶寬下的EVM就明顯優(yōu)于1.4MHz帶寬下的EVM。另外，由于濾波器邊緣頻點(diǎn)一般存在較大的增益波動(dòng)，導(dǎo)致邊緣頻點(diǎn)的群時(shí)延波動(dòng)存在一定惡化，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般將濾波器邊緣頻點(diǎn)的EVM單獨(dú)進(jìn)行評(píng)估計(jì)算。通道波動(dòng)不同帶寬下群時(shí)延波動(dòng)對(duì)EVM的影響5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解值得注意的是，在通信鏈路中一般會(huì)設(shè)計(jì)通道均衡器，特別是群時(shí)延均衡，很大程度上降低了濾波器群時(shí)延波動(dòng)對(duì)EVM的影響。另外，通道上一般還會(huì)進(jìn)行頻率增益補(bǔ)償和通道增益均衡，這樣也就基本消除了通道幅度波動(dòng)對(duì)EVM的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般需要將通道帶寬內(nèi)的幅度波動(dòng)控制在1dB以內(nèi)(頻率增益補(bǔ)償后)，計(jì)算每個(gè)RB群時(shí)延波動(dòng)的EVM和整個(gè)通道帶內(nèi)的EVM，并控制在1%以內(nèi)，然后結(jié)合通道均衡算法，最終基本可將通道波動(dòng)對(duì)EVM的貢獻(xiàn)控制在0.8%以內(nèi)。通道波動(dòng)5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解根據(jù)削波算法，多載波合路后按照-13dBFs定標(biāo)，信號(hào)峰均比PAPR接近13dB。通過(guò)數(shù)字削波算法，將信號(hào)峰均比PAPR壓縮至8dB左右，EVM惡化大約3%。隨著發(fā)射功率的回退，數(shù)字削波的力度將逐步減退，對(duì)EVM的貢獻(xiàn)量也隨之降低。數(shù)字削波5G網(wǎng)絡(luò)使用的OFDM信號(hào)具有較高的峰均比PAPR，對(duì)發(fā)射鏈路的非線性非常敏感，其結(jié)果是由于子載波間干擾引起的帶內(nèi)失真會(huì)對(duì)EVM產(chǎn)生較大影響，同時(shí)由于頻譜再生會(huì)引起頻譜帶外泄露。在OFDM發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)中，功放通常是非線性的瓶頸，功放的線性指標(biāo)一般由高階調(diào)制星座圖最低的EVM決定，或者主要由發(fā)射機(jī)帶外頻譜模板決定。為降低非線性對(duì)EVM影響，一般要求功放相對(duì)于其1dB壓縮點(diǎn)有足夠的回退，并結(jié)合數(shù)字預(yù)失真技術(shù)保證ACLR指標(biāo)。ACLR指標(biāo)可近似看作發(fā)射通道SNR，即EVM。經(jīng)過(guò)數(shù)字預(yù)失真DPD后的ACLR協(xié)議要求45dB，對(duì)應(yīng)的EVM為0.56%，遠(yuǎn)小于5%，即滿足協(xié)議要求的ACLR對(duì)總的EVM貢獻(xiàn)很小。ACLR5.6調(diào)制精度5.6.3設(shè)計(jì)分解設(shè)計(jì)總結(jié)發(fā)射通道EVM預(yù)算指標(biāo)分解5.7反饋校正在設(shè)計(jì)發(fā)射通道的同時(shí)，一般需要配套反饋通道，主要應(yīng)對(duì)DPD校正、閉環(huán)功控和天線駐波檢測(cè)等場(chǎng)景，與之對(duì)應(yīng)的反饋通道類型包括前向反饋通道和反向反饋通道。前向反饋耦合器和反向反饋耦合器位于發(fā)射機(jī)中的位置前向反饋通道主要用于DPD校正和閉環(huán)功控。前向反饋信號(hào)是從功放輸出口耦合獲取，經(jīng)過(guò)通道合路、衰減/放大、下變頻后送入ADC采樣，計(jì)算得到天線口的輸出功率，進(jìn)行功率精度校正補(bǔ)償，并同步送入DPD算法進(jìn)行非線性校正補(bǔ)償。DPD算法要求反饋通道將功放輸出的寬帶信號(hào)盡可能無(wú)失真地處理與采樣。反向反饋通道主要用于天線駐波檢測(cè)，計(jì)算發(fā)射端口的駐波比。反向反饋是從雙工濾波器耦合天線反射回來(lái)的信號(hào)，經(jīng)過(guò)通道切換開(kāi)關(guān)、衰減/放大、下變頻后送入ADC采樣，計(jì)算得到天線口的反向功率，然后與天線口的輸出功率(前向功率)相減即可得到天線口的回波損耗，從而得到天線口的駐波比，實(shí)現(xiàn)天線駐波檢測(cè)。天線駐波檢測(cè)主要應(yīng)用于BStype1-C類設(shè)備，即傳統(tǒng)RRU(或RFU)與天線分離的設(shè)備。而對(duì)于BStype1-H、BStype1-O和BStype2-O類設(shè)備，采用陣列天線，且通道數(shù)較多，為簡(jiǎn)化電路，一般會(huì)舍棄天線駐波檢測(cè)功能。5.7反饋校正(1)通道帶寬反饋通道帶寬包括射頻小信號(hào)通道帶寬和ADC采樣帶寬。根據(jù)前面發(fā)射雜散對(duì)DPD校正算法的分析，DPD算法的校正性能隨反饋通道的帶寬增加而提升，通常要求反饋通道的帶寬為發(fā)射通道最大瞬時(shí)占用帶寬的3倍及以上。5.7.1需求分析反饋通道作為一個(gè)標(biāo)定系統(tǒng)，本質(zhì)上屬于寬帶接收機(jī)，用于無(wú)失真的測(cè)量功放輸出口和天饋口的信號(hào)特征。下面主要根據(jù)反饋通道的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行相關(guān)需求分析。DPD算法校正需求(2)通道失真度

DPD算法要求反饋通道具備盡可能小的失真度，主要包括帶內(nèi)(幅度和相位)平坦度和非線性兩個(gè)方面。反饋通道必須在整個(gè)校正帶寬內(nèi)具備幾乎恒定的幅度響應(yīng)和線性相位響應(yīng)，即最優(yōu)的幅度平坦度和群時(shí)延波動(dòng)，以保證反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)反饋通道采樣后在幅度和相位上幾乎無(wú)失真。另外，DPD算法是基于發(fā)射通道非線性器件模型進(jìn)行非線性校正，因此要求反饋通道需要具有足夠高的線性度。(3)信號(hào)SNR反饋通道采樣信號(hào)的SNR越高，DPD校正算法性能越好。在反饋通道增益的設(shè)計(jì)上，需要分析不同發(fā)射功率等級(jí)，既要保證小功率等級(jí)下的反饋SNR，又要降低滿功率下反饋通道的非線性失真。5.7反饋校正(1)功率測(cè)量的穩(wěn)定性為保證發(fā)射機(jī)功率精度在高低溫下的性能，通常需要對(duì)前向反饋通道進(jìn)行固定的溫度補(bǔ)償，這就要求前向反饋通道鏈路盡量簡(jiǎn)單，減少元件數(shù)量，并保證良好的溫度一致性。另外，應(yīng)盡量避免外部或內(nèi)部干擾信號(hào)對(duì)前向反饋信號(hào)功率測(cè)量的影響，保證反饋通道與其他干擾源具有足夠高的隔離度。5.7.1需求分析閉環(huán)功控校正需求在實(shí)現(xiàn)發(fā)射通道閉環(huán)功控校正時(shí)，需要使用前向反饋通道實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)射功率大小，結(jié)合對(duì)發(fā)射增益調(diào)整的分析，當(dāng)測(cè)量到的功率低于目標(biāo)功率時(shí)，需要減小VGA的衰減量；當(dāng)測(cè)量到的功率高于目標(biāo)功率時(shí)，需要增大VGA的衰減量。通過(guò)采用此種閉環(huán)控制的方式，保證發(fā)射通道的功率精度。為滿足閉環(huán)功控校正的需求，系統(tǒng)對(duì)前向反饋通道的要求主要體現(xiàn)在功率測(cè)量的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可控性上：5.7反饋校正(3)功率測(cè)量的可控性前一條強(qiáng)調(diào)了小功率場(chǎng)景下的發(fā)射功率精度，為保證前向反饋信號(hào)SNR，需要在小功率場(chǎng)景下適當(dāng)提高反饋通道的增益，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可通過(guò)可調(diào)增益衰減或開(kāi)關(guān)增益切換的方式進(jìn)行反饋通道增益的調(diào)整，以保證整個(gè)發(fā)射動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的功率精度。5.7.1需求分析閉環(huán)功控校正需求(2)功率測(cè)量的準(zhǔn)確度為保證發(fā)射機(jī)在整個(gè)功率等級(jí)下(或動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))的發(fā)射功率精度，需要提高前向反饋信號(hào)的SNR，保證功率測(cè)量的準(zhǔn)確性。特別是在小功率場(chǎng)景下，要求反饋通道的底噪盡可低，并適當(dāng)提高反饋通道的增益，保證前向反饋信號(hào)的SNR。前向反饋通道開(kāi)關(guān)增益切換5.7反饋校正5.7.1需求分析天線駐波檢測(cè)需求在實(shí)際設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化反饋校正電路，一般會(huì)將反向反饋與前向反饋共用一個(gè)反饋校正通道，通過(guò)射頻開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種反饋信號(hào)的切換。為避免前向反饋信號(hào)與反向反饋信號(hào)之間相互影響，需要保證兩個(gè)信號(hào)之間具有40dB以上的隔離度，通常會(huì)采用開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)的方式，減小兩個(gè)信號(hào)之間相互干擾對(duì)反饋校正性能和駐波檢測(cè)精度的影響。前向反饋和反向反饋共用反饋校正通道另外，為進(jìn)一步抑制天線口反灌的帶外強(qiáng)干擾對(duì)反向反饋信號(hào)測(cè)量的影響，一般會(huì)在反向反饋通路上放置SAW濾波器，以避免強(qiáng)干擾信號(hào)引起的天線駐波告警誤觸發(fā)。5.7反饋校正5.7.2方案設(shè)計(jì)架構(gòu)選擇反饋通道的架構(gòu)與接收機(jī)類似，主要包括超外差、零中頻和射頻直采。根據(jù)5.7.1節(jié)對(duì)反饋校正的需求分析，并前面對(duì)幾種架構(gòu)的對(duì)比，分別對(duì)這幾種反饋架構(gòu)進(jìn)行分析介紹：

5.7反饋校正5.7.2方案設(shè)計(jì)架構(gòu)選擇(2)零中頻反饋零中頻架構(gòu)整體相對(duì)簡(jiǎn)潔，但零中頻接收機(jī)的直流和鏡像雜散是其架構(gòu)的固有問(wèn)題，必須加入I/Q校正處理算法，特別是發(fā)射小信號(hào)下的校正場(chǎng)景，需要保證反饋ADC采樣信號(hào)具有足夠高的SNR。

5.7反饋校正5.7.2方案設(shè)計(jì)鏈路設(shè)計(jì)(1)單頻單通道單頻單通道的反饋方案是指每個(gè)發(fā)射通道都有各自獨(dú)立的反饋通道，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)射通道同時(shí)校正。對(duì)于1T2R或2T4R的設(shè)備，發(fā)射通道數(shù)少，可以每個(gè)發(fā)射通道單獨(dú)配置一個(gè)反饋校正接收機(jī)。(2)單頻共通道單頻共通道的反饋方案是指多個(gè)發(fā)射通道共享一個(gè)反饋通道，通過(guò)時(shí)間切片的方式依次循環(huán)對(duì)各發(fā)射通道進(jìn)行校正。對(duì)于4T以上的設(shè)備，為簡(jiǎn)化整體電路，一般都會(huì)采用共享反饋校正接收機(jī)的方案。在共通道方案中，可通過(guò)開(kāi)關(guān)級(jí)聯(lián)方式提高SPDT通道切換開(kāi)關(guān)的隔離度，降低通道間的干擾，保證校正性能。5.7反饋校正5.7.2方案設(shè)計(jì)鏈路設(shè)計(jì)(3)多頻單通道多頻單通道的反饋方案是指多個(gè)頻段通過(guò)功分器分開(kāi)，且各反饋通道完全獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)多頻段同時(shí)校正。該方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但需要雙倍的AD采樣和數(shù)字處理資源。(4)多頻共通道多頻共通道的反饋方案是指多個(gè)頻段通過(guò)功分器分開(kāi)濾波后，又共享一個(gè)反饋通道，通過(guò)時(shí)間切片的方式依次循環(huán)對(duì)各頻段信號(hào)進(jìn)行校正。該方案會(huì)增大時(shí)間控制復(fù)雜度，但可極大簡(jiǎn)化AD采樣和數(shù)字處理資源。5.7反饋校正5.7.3性能分析帶寬分析反饋通道的帶寬主要來(lái)自于DPD校正算法的需求，而反饋通道的帶寬又主要受限于反饋ADC的采樣率。對(duì)于LTE4G及之前的應(yīng)用，一般都屬于窄帶發(fā)射，比如早期RFU最大僅支持20MHz的瞬時(shí)帶寬，100MHz的DPD校正帶寬即可覆蓋5階互調(diào)產(chǎn)物，且5階互調(diào)產(chǎn)物部分會(huì)落在雙工器帶外，通過(guò)DPD算法和雙工器抑制，很容易滿足互調(diào)抑制需求。但對(duì)于當(dāng)前的5GNR時(shí)代，發(fā)射通道瞬時(shí)帶寬的增加加劇了對(duì)反饋通道校正帶寬的需求，主要體現(xiàn)在兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景上：反饋通道的設(shè)計(jì)與寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)類似，但反饋通道適當(dāng)弱化了噪聲系數(shù)這一性能指標(biāo)，而進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了帶寬、平坦度、線性度和信噪比指標(biāo)的重要性。5.7反饋校正5.7.3性能分析帶寬分析(1)單載波寬帶發(fā)射單載波寬帶發(fā)射對(duì)反饋校正帶寬的需求示意3GPP協(xié)議規(guī)定工作于FR1和FR2頻段的信號(hào)帶寬最大分別為100MHz和400MHz，以bandn257(26500~29500MHz)400MHz帶寬為例，給出了單載波寬帶發(fā)射對(duì)反饋校正帶寬的需求。如果要DPD反饋校正算法覆蓋5階互調(diào)產(chǎn)物，則反饋ADC需要具備2GHz的采樣帶寬，結(jié)合當(dāng)前主流RFIC的帶寬規(guī)格，最大帶寬只能到1.2GHz，即只能覆蓋3階互調(diào)產(chǎn)物。因此，對(duì)于單載波寬帶(200MHz以上)發(fā)射場(chǎng)景，DPD反饋校正算法一般只覆蓋3階互調(diào)產(chǎn)物，即只保證鄰道ACLR性能，隔道ACLR性能則通過(guò)以下3種方案來(lái)保證：提高功放自身性能，優(yōu)化高階互調(diào)指標(biāo)；限制發(fā)射工作帶寬，通過(guò)射頻濾波器進(jìn)行抑制；提高反饋ADC采樣帶寬，覆蓋高階互調(diào)產(chǎn)物。5.7反饋校正5.7.3性能分析帶寬分析(1)多載波拉開(kāi)發(fā)射多載波拉開(kāi)互調(diào)產(chǎn)物擊中接收頻段以bandn3FDD頻段為例，多載波拉開(kāi)后，互調(diào)產(chǎn)物擊中接收頻段的場(chǎng)景。兩個(gè)載波帶寬均為20MHz，分別配置到bandn3下行發(fā)射頻段的最高和最低頻點(diǎn)上，兩個(gè)載波信號(hào)發(fā)生互調(diào)，其3階和5階互調(diào)產(chǎn)物均擊中bandn3上行接收頻段，從而惡化接收靈敏度。一般可通過(guò)提高雙工器TX到RX的隔離度，減小天線端口的反射，以及提高DPD反饋校正來(lái)保證。在多載波拉開(kāi)場(chǎng)景下允許接收靜態(tài)靈敏度適當(dāng)惡化，以惡化3dB為例，落在接收頻段內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物需控制在-97.7dBm/5MHz以內(nèi)，如果發(fā)射通道功率為60W(47.8dBm)，假定功放直通下的三階互調(diào)抑制水平為20dB，粗略計(jì)算雙工器需要提供TX到RX的隔離度為(47.8-20)-(-97.7)=125.5dB。校正帶寬至少覆蓋1710~1920MHz共210MHz。5.7反饋校正5.7.3性能分析雜散分析同通用接收機(jī)雜散分析類似，反饋通道也有鏡像干擾、混疊雜散、直流偏移、VCOpulling等問(wèn)題，設(shè)計(jì)分析方法與通用接收機(jī)基本一致，但反饋通道在用于前向零中頻發(fā)射通道本振泄露和鏡像干擾校正時(shí)，相對(duì)比較特殊，可能存在校正效果不理想的情況