NCDMA中的頻譜反轉(zhuǎn)以確保符合3GPP2

與許多其他蜂窩標(biāo)準(zhǔn)不同，3GPP2標(biāo)準(zhǔn)要求NCDMA在傳輸前和接收后在物理層執(zhí)行頻譜反轉(zhuǎn)。隨著當(dāng)今射頻（RF）收發(fā)器和基帶處理器的大量選擇，很容易想象如何遇到一組RF收發(fā)器和基帶處理器，它們的發(fā)射和接收路徑中的頻譜不匹配。這種簡(jiǎn)單的疏忽將導(dǎo)致不符合3GPP2標(biāo)準(zhǔn)并無法解調(diào)。但是，有一些簡(jiǎn)單的技術(shù)可以幫助確定是否已對(duì)信號(hào)執(zhí)行頻譜反轉(zhuǎn)。

介紹

本教程將幫助設(shè)計(jì)工程師管理頻譜反演以符合 3GPP2 標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于系統(tǒng)集成商來說，重要的是要記住，與許多其他蜂窩標(biāo)準(zhǔn)不同，3GPP2標(biāo)準(zhǔn)要求NCDMA在傳輸之前和接收后在物理層（通常在射頻（RF）IC內(nèi)）執(zhí)行頻譜反轉(zhuǎn)。隨著當(dāng)今RF收發(fā)器和基帶處理器的大量選擇，很容易想象如何找到一組RF收發(fā)器和基帶處理器，其發(fā)射和接收路徑中的頻譜不匹配。這種簡(jiǎn)單的疏忽將導(dǎo)致不符合3GPP2標(biāo)準(zhǔn)并無法解調(diào)。但是，有一些簡(jiǎn)單的技術(shù)可以幫助確定是否已對(duì)信號(hào)執(zhí)行頻譜反轉(zhuǎn)。本教程介紹了三種在沒有內(nèi)置頻譜反轉(zhuǎn)的RF收發(fā)器上執(zhí)行頻譜反轉(zhuǎn)的技術(shù)。

如何檢測(cè)頻譜反轉(zhuǎn)

在發(fā)射機(jī)中，確定頻譜是否反轉(zhuǎn)的最簡(jiǎn)單方法是將標(biāo)稱正頻率的單音連續(xù)波（CW）與本振（LO）頻率進(jìn)行比較。如果RF CW輸出頻率大于LO頻率（正偏移），則沒有發(fā)生頻譜反轉(zhuǎn)。但如果LO頻率大于RF輸出頻率，則頻譜已經(jīng)反轉(zhuǎn)。

在接收路徑中，如果正偏移RF輸入頻率產(chǎn)生的I輸出領(lǐng)先Q輸出90°，則RF解調(diào)器沒有進(jìn)行頻譜反轉(zhuǎn)。通常，RF解調(diào)器的調(diào)制格式遵循調(diào)制器。為了演示這些要點(diǎn)，讓我們檢查一下 WCDMA 系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路路徑，如 3GPP 標(biāo)準(zhǔn) TS 25.213 中指定（圖 1）。

圖1.WCDMA I/Q調(diào)制和解調(diào)格式。請(qǐng)注意，Q通道乘以負(fù)相位LO，即-sin（ω瞧t），如紅色所示。

變送器信號(hào)

為簡(jiǎn)單起見，假設(shè)發(fā)射器基帶I和Q信號(hào)由下式表示：

Vm = ejωmt = cos（ωmt） + jsin（ωmt）

（請(qǐng)注意，這是基帶上的正頻率、復(fù)雜音調(diào)。

發(fā)射器I和Q LO由下式表示：

LOITX = cos（ωLOt） and LOQTX = -sin（ωLOt）

現(xiàn)在注意Q LO的負(fù)極性：

VTX = cos（ωmt）cos（ωLOt） - sin（ωmt）sin（ωLOt）

VTX = 1/2cos（（ωm - ωLO）t） + 1/2cos（（ωm + ωLO）t） - 1/2cos（（ωm - ωLO）t） + 1/2cos（（ωm + ωLO）t）

VTX = cos（（ωm + ωLO）t）

如上式所示，正調(diào)制基帶信號(hào)與負(fù)相位LO頻率相結(jié)合，產(chǎn)生高于LO頻率的RF輸出頻率。結(jié)果是沒有頻譜反轉(zhuǎn)。

接收信號(hào)

在接收端，假設(shè)相同的發(fā)射RF信號(hào)以與發(fā)射器相同的LO格式接收和解調(diào)：

VRX = cos（ωRXt），其中 ωRX = ωm + ωLO

VLO = e-jωLOt = cos（ωLOt） - jsin（ωLOt）

VBB = cos（ωRXt）cos（ωLOt） - jcos（ωRXt）sin（ωLOt）

在乘除項(xiàng)并應(yīng)用低通濾波以刪除較高頻率后：

VBBI = 1/2cos（（ωRX - ωLO）t） 和 VBBQ = 1/2sin（（ωRX - ωLO）t）

用ωm + ωLO代替ωRX，I和Q基帶輸出與TX基帶輸入的I和Q相同：

Im = cos（ωmt） 和 Qm = sin（ωmt）

執(zhí)行頻譜反演

現(xiàn)在我們已經(jīng)清楚地了解如何檢測(cè)頻譜反轉(zhuǎn)，我們將注意力轉(zhuǎn)向有目的地實(shí)現(xiàn)它的可用方法。如前所述，3GPP2標(biāo)準(zhǔn)要求NCDMA的信號(hào)頻譜在傳輸之前和接收后反轉(zhuǎn)。以下是可用于頻譜反演的三種簡(jiǎn)單方法。

方法 1

通過采用正相位LO進(jìn)行頻譜反轉(zhuǎn)。這是 3GPP2 標(biāo)準(zhǔn)推薦的調(diào)制格式（圖 2）。

圖2.NCDMA I/Q 調(diào)制格式。注意Q通道如何乘以具有正相位的LO，即sin（ωmt），以紅色突出顯示。

Im = cos（ωmt） 和 Qm = sin（ωmt）

LOITX = cos（ωLOt） and LOQTX = sin（ωLOt）

VTX = cos（ωmt）cos（ωLOt） + sin（ωmt）sin（ωLOt）

VTX = 1/2cos（（ωm - ωLO）t） + 1/2cos（（ωm + ωLO）t） + 1/2cos（（ωm - ωLO）t） - 1/2cos（（ωm + ωLO）t）

VTX = cos（（ωm - ωLO）t）

如圖所示，RF輸出頻率低于LO頻率。因此，頻譜已被反轉(zhuǎn)。

方法 2

通過反轉(zhuǎn)Q基帶信號(hào)的極性進(jìn)行頻譜反轉(zhuǎn)。

Im = cos（ωmt） 和 Qm = -sin（ωmt）

LOITX = cos（ωLOt） and LOQTX = -sin（ωLOt）

VTX = cos（ωmt）cos（ωLOt） + sin（ωmt）sin（ωLOt）

VTX = cos（（ωm - ωLO）t）

方法 3

通過交換I和Q發(fā)射基帶信號(hào)進(jìn)行頻譜反轉(zhuǎn)。

Im = sin（ωmt） 和 Qm = cos（ωmt）

LOITX = cos（ωLOt） and LOQTX = -sin（ωLOt）

VTX = sin（ωmt）cos（ωLOt） - cos（ωmt）sin（ωLOt）

VTX = 1/2sin（（ωm + ωLO）t） + 1/2sin（（ωm - ωLO）t） - 1/2sin（（ωm + ωLO）t） + 1/2sin（（ωm - ωLO）t）

VTX = sin（（ωm - ωLO）t）

結(jié)論

方法1是3GPP2標(biāo)準(zhǔn)推薦的執(zhí)行頻譜反演的方法。但是，如上所示，其他方法可以達(dá)到相同的結(jié)果，并且仍然符合規(guī)范。對(duì)于MAX2553 WCDMA收發(fā)器衍生器件的所有情況，基帶輸入和輸出引腳均被標(biāo)記，以便收發(fā)器中、發(fā)送器路徑和接收器路徑中均不發(fā)生頻譜反轉(zhuǎn)。為了符合3GPP2標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該意識(shí)到這一點(diǎn)，并應(yīng)用上述方法之一來反轉(zhuǎn)發(fā)射頻譜。對(duì)于接收路徑，在大多數(shù)情況下也需要相應(yīng)的反轉(zhuǎn)，除非基帶已經(jīng)編程為接受反相頻譜信號(hào)。

審核編輯：郭婷