寬帶A類放大器在通信測(cè)試中的應(yīng)用

簡(jiǎn)介

本文介紹了第三代（WCDMA）和第四代（OFDM）手機(jī)調(diào)制方案及其關(guān)鍵傳輸特性，以及用于傳輸部件和組件開(kāi)發(fā)/生產(chǎn)測(cè)試的測(cè)試放大器所需功能涉及的基本概念。

本文中所有例證均選取移動(dòng)電話系統(tǒng)下行鏈路(基站到移動(dòng)電話)進(jìn)行測(cè)試。

WCDMA

WCDMA（寬帶碼多分址）是第三代（3G）移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)UMTS的定義空中接口。采用直接序列擴(kuò)頻（DSSS），將“偽噪聲”擴(kuò)頻碼與用戶信號(hào)結(jié)合，通過(guò)帶寬傳輸用戶信號(hào)。將不同代碼分配給不同用戶，通過(guò)同一帶寬實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)同時(shí)傳輸。由于信號(hào)分配代碼相同，接收端可還原（解擴(kuò)）復(fù)合寬帶信號(hào)中的特定信號(hào)。還原過(guò)程中，寬帶中所有其它擴(kuò)展信號(hào)均表現(xiàn)為噪聲。

DSSS數(shù)據(jù)傳輸

通過(guò)DSSS，用戶基線數(shù)據(jù)由眾多擴(kuò)頻碼的其中之一調(diào)制。此類代碼也稱為“信道化碼”，每一個(gè)代碼是一個(gè)高速率（3.84兆位/秒）、循環(huán)重復(fù)的偽隨機(jī)二進(jìn)制序列，可“碎化”基線數(shù)據(jù)，達(dá)到3.84MHz的帶寬。

圖1（a）展示了數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)還原時(shí)的波形，此處–1=邏輯0，+1=邏輯1。前三個(gè)曲線表示傳輸過(guò)程。曲線1表示用戶基線數(shù)據(jù)，曲線2表示分配給每一用戶位的8位擴(kuò)頻碼，曲線3表示曲線2在曲線1處“碎化”后得到的擴(kuò)展信號(hào)。曲線3表示傳送的信號(hào)。

接收端利用相同的擴(kuò)解碼（曲線4）結(jié)合傳送信號(hào)來(lái)恢復(fù)信道數(shù)據(jù)，由此標(biāo)記為“解擴(kuò)碼1”。曲線5表示恢復(fù)后的用戶數(shù)據(jù)。這一過(guò)程即為“解擴(kuò)”，在數(shù)學(xué)上與解擴(kuò)碼構(gòu)成傳送擴(kuò)頻碼交叉關(guān)聯(lián)。交叉關(guān)聯(lián)在第3頁(yè)“正交性”部分作出了闡述，但概括起來(lái)，即使擴(kuò)頻碼與解擴(kuò)碼增加異或非門(mén)功能。

圖1（b）表示將傳送的擴(kuò)展信號(hào)與不同的擴(kuò)解碼結(jié)合后的結(jié)果。前三個(gè)跟蹤曲線表示與圖1（a）相同的傳送過(guò)程。不同的是，接收端用標(biāo)記為“解擴(kuò)碼2”的另一解擴(kuò)碼時(shí)，數(shù)據(jù)未恢復(fù)（曲線4與5）。

正交性

WCDMA采用正交可變擴(kuò)頻因子（OVSF）碼，實(shí)現(xiàn)多信道同時(shí)傳輸，并保證信道數(shù)據(jù)速率靈活性。所有的OVSF擴(kuò)頻碼都是“特別的”，相互正交的，即彼此可在3.84MHz傳輸頻帶共存，無(wú)交叉干擾。

為實(shí)現(xiàn)正交性，各代碼需具備以下屬性：

• 任意兩種代碼交叉關(guān)聯(lián)=0

• 自相關(guān)性除以每個(gè)數(shù)據(jù)位的碼片位數(shù)量=1

• 必須擁有與-1和1同等數(shù)量的代碼

按照這些規(guī)則，我們將檢驗(yàn)擴(kuò)頻碼1和2作為示例。

按照規(guī)則逐條驗(yàn)證：

（1）交叉關(guān)聯(lián)=0

兩個(gè)數(shù)字序列的交叉關(guān)聯(lián)性是二者相似度的尺度。R(A.B)表示為序列位的乘積之和。

假設(shè)A為圖1（a）中的擴(kuò)頻碼1，B為圖1（b）中的擴(kuò)解碼2，如下所示：

A={-1, 1, 1, -1, 1, -1, -1, 1}

B={1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1}

R(A.B)={(-1x1)+(1x –1)+(1x1)+(-1x1)+(1x1)+(-1x–1)+(-1x1)+(1x–1)}={0}

如前文所示，利用異或非門(mén)，即可在門(mén)級(jí)輕易實(shí)現(xiàn)交叉關(guān)聯(lián)的函數(shù)。

（2）自相關(guān)性÷每數(shù)據(jù)位的碼片位數(shù)量=1

自相關(guān)本質(zhì)上即是序列的交叉關(guān)聯(lián)函數(shù)。

R(A.A)={(-1x-1)+(1x1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(-1x-1)+(1x1)}={8}

R(B.B)={(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)+(1x1)+(-1x-1)}={8}

這兩種擴(kuò)頻碼每數(shù)據(jù)位均有8位碼片位，其中每數(shù)據(jù)位的碼片位被稱為擴(kuò)頻因子（SF）。因此自相關(guān)除以SF=1。

（3）擁有同等數(shù)量的-1與1

最后，擴(kuò)頻碼1與擴(kuò)頻碼2擁有相同數(shù)量的-1與1，因此這兩種代碼滿足第三種正交條件。

需要注意的是，遵守規(guī)則即可產(chǎn)生偽隨機(jī)碼，因其類似噪聲被稱為偽噪聲（PN）。

可變擴(kuò)頻因子

如上所示，擴(kuò)頻碼1與擴(kuò)頻碼2均含8位擴(kuò)頻因子。下行鏈路擴(kuò)頻因子取值在4至512之間。在低擴(kuò)頻因子既定的條件下，當(dāng)用戶要求數(shù)據(jù)傳輸更快時(shí)，系統(tǒng)可分配用戶不同的數(shù)據(jù)傳輸速率及不同的擴(kuò)頻因子。這正是正交可變擴(kuò)頻因子“可變”由來(lái)。注意3.84兆位/秒的碼片速率是恒定的，因此相對(duì)于可變SF來(lái)說(shuō)，分配給用戶基帶的數(shù)據(jù)速率是不同的。

直接序列碼擴(kuò)頻后附加了擾碼。擾碼可幫助移動(dòng)電話識(shí)別正在聯(lián)系的基站。

OFDM