AFE8092幀同步特性簡析

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作者：Jason Ren

TI Transceiver芯片是高集成度，高性能的射頻收發(fā)器芯片。產(chǎn)品族內(nèi)產(chǎn)品架構(gòu)種類豐富。在產(chǎn)品架構(gòu)方面，包括了以AFE77xx系列為代表的零中頻架構(gòu)收發(fā)信機(jī)，以AFE80xx, AFE79xx，AFE76xx系列為代表的射頻直采架構(gòu)收發(fā)信機(jī)。在產(chǎn)品通道數(shù)方面，支持最低2T2R1F，4T4R2F到8T8R2F的通道數(shù)。同時(shí)，也支持大部分射頻控制功能，如AC校正，PAP保護(hù)以及AGC控制功能。本篇blog會(huì)簡單介紹AFE8092的AGC功能中涉及的幀同步特性，指導(dǎo)用戶針對射頻系統(tǒng)要求進(jìn)行參數(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)。

AFE8092是TI 基于射頻直采架構(gòu)的收發(fā)信機(jī)，由于其大帶寬，高性能射頻指標(biāo)，高靈活度的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用在基站射頻板上。其框圖如下所示。其中，每個(gè)發(fā)射鏈路包含最高12Gsps采樣率的DAC，最高支持到800MHz的帶寬，40dB動(dòng)態(tài)范圍0.125dB增益步進(jìn)（0.125dB由數(shù)字部分提供）的DSA用于進(jìn)行鏈路增益調(diào)整。其數(shù)字部分包括信號(hào)鏈路上的DDC/DUC，靈活適應(yīng)用戶的多頻段應(yīng)用場景，也包括數(shù)字PAP功能方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)魯棒性設(shè)計(jì)。

每個(gè)接收鏈路包括最大采樣率4Gsps的ADC，最高支持400Mhz的帶寬，31dB步進(jìn)的DSA用于進(jìn)行鏈路增益控制。其數(shù)字部分和發(fā)射鏈路類似，同時(shí)也集成了AGC(Automatic Gain Control)控制功能。

圖1 AFE8092內(nèi)部模塊架構(gòu)框圖

在基站射頻系統(tǒng)應(yīng)用中，由于UE用戶接入的隨機(jī)性，接收機(jī)收到的射頻信號(hào)功率具有著時(shí)變特性，而基于射頻接收機(jī)動(dòng)態(tài)靈敏度考慮，接收機(jī)需要根據(jù)基站收到的信號(hào)功率大小針對信號(hào)鏈路的增益進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，因此AFE8092集成了AGC控制功能在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)增益控制功能。AFE8092的AGC控制框圖如下所示.AFE8092的AGC控制邏輯為基于器件RX鏈路上的射頻功率檢測器的回讀結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)的DSA擋位調(diào)節(jié)。

圖2 AFE8092 接收鏈路AGC模塊示意圖

可以看到，在傳統(tǒng)的AGC調(diào)整行為模式中，AGC控制器收到的信息只有射頻功率檢測器信息，只對外部信號(hào)功率負(fù)責(zé)，不對射頻無線幀負(fù)責(zé)。但是在TDD應(yīng)用場景中，存在著無線幀的概念。如下圖所示， D時(shí)隙內(nèi)TX打開，U時(shí)隙內(nèi)RX打開，S時(shí)隙內(nèi)TX/RX按照特定比例時(shí)間打開?？梢钥吹?，從D切換到S時(shí)，存在著RX從關(guān)閉到打開的情況，從U切換到D時(shí)，存在著RX從打開到關(guān)閉的情況。這種控制模式在某些場景下存在著兩點(diǎn)問題：(1)單個(gè)上行時(shí)隙中間位置，用戶不想要觸發(fā)AGC; (2)在U時(shí)隙開始時(shí)可能存在的大信號(hào)是用戶想要忽略掉，不想要計(jì)入AGC事件中去的。因此，TI基于此需求在AFE8092中集成了我們所說的幀同步功能。

圖3 無線幀時(shí)隙示意圖

幀同步功能的核心是在單個(gè)上行時(shí)隙內(nèi)凍結(jié)DSA，在下次出現(xiàn)RX打開動(dòng)作(RX_EN)時(shí)再進(jìn)行DSA調(diào)整。同時(shí)，計(jì)數(shù)器和調(diào)整DSA的動(dòng)作都需要和RX_EN進(jìn)行時(shí)延上的聯(lián)動(dòng)。共有兩種和系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的配置模式：AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長在單個(gè)RX時(shí)隙內(nèi)和AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長跨RX時(shí)隙。

如圖3所示為AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長（圖中紅色方框?yàn)楣β式y(tǒng)計(jì)窗）在單個(gè)RX時(shí)隙內(nèi)的行為模式示意圖，時(shí)間流動(dòng)方向?yàn)閺淖蟮接遥淮瓮暾腁GC調(diào)整周期按照圖中標(biāo)注的步驟順次執(zhí)行。下面一一進(jìn)行解釋：

RX_EN信號(hào)來臨，RX通道開啟

RX_EN信號(hào)來臨后，一段時(shí)間(windowOffsetPeriod，用戶可配參數(shù))內(nèi)AGC的功率統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器和DSA不做任何動(dòng)作。

經(jīng)歷過windowOffsetPeriod后，會(huì)有兩個(gè)動(dòng)作：

如果上一周期內(nèi)的AGC觸發(fā)了控制動(dòng)作，則DSA按照AGC控制邏輯調(diào)整到預(yù)期值

AGC觸發(fā)門限動(dòng)作：功率統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)器清零并重新計(jì)數(shù)

經(jīng)過一段時(shí)間(windowPeriod，用戶可配參數(shù))后，計(jì)數(shù)器被freeze同時(shí)DSA不做任何動(dòng)作

進(jìn)入下一個(gè)幀同步周期

圖4 AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長

如圖4所示為AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長（圖中紅色方框?yàn)楣β式y(tǒng)計(jì)窗）跨越單個(gè)RX時(shí)隙的行為模式示意圖。與圖4的例子有些類似，區(qū)別主要是圖5的例子中，在RX_EN重新拉低后，RX的計(jì)數(shù)器不會(huì)復(fù)位直至WindowPeriod結(jié)束。在WindowPeriod跨越多個(gè)RX_EN的情況下，AGC會(huì)統(tǒng)計(jì)多個(gè)上行時(shí)隙的功率并進(jìn)行DSA動(dòng)作判決。

圖5 AGC功率統(tǒng)計(jì)窗長>TDD Slot