MAX2392符合TD-SCDMA UE相位噪聲要求

TD-SCDMA的3GPP UE規范規定UE和BS之間的未調制頻率誤差不得超過±0.1ppm。提供了此規范的真實解釋。認識到影響UE的唯一因素是系統AWGN和Tx/Rx相位噪聲，因此提供了基于這兩個因素疊加的統計分析，以設置UE收發器相位噪聲的限制。結果表明，Maxim TD-SCDMA v2.0參考設計符合該相位噪聲規格（帶裕量）。

范圍

根據TD-SCDMA標準，一個規范是，與從BS接收的載波頻率相比，UE調制載波頻率在一個時間段內應精確到±0.1ppm以內。本文將詳細介紹影響此規范的因素。通過仿真，我們知道增加的白噪聲對該規格的影響有多大，因此我們可以推斷出手機/用戶設備（UE）Rx和Tx PLL相位噪聲的最低要求。

TD-SCDMA UE的標準

關于UE頻率穩定性規范，3GPP TS 34.122 V4.7.0給出了以下說明：

定義和適用性

頻率穩定性是來自UE的RF傳輸和來自BS的RF傳輸之間的調制載波頻率之差。UE 應使用相同的頻率源進行射頻頻率生成和芯片時鐘。

最低要求

與從BS接收到的信號相比，在一個時隙內觀察到的UE頻率穩定性應在±0.1ppm以內。

測試方法

1.28Mcps TDD 選項

將 SS 連接到 UE 天線連接器，如圖 1 所示。

使用表 1 中指定的參數根據通用呼叫設置過程設置呼叫。

將 UE 進入環回測試模式并啟動環回測試。

程序

根據附錄B測量TS上的頻率誤差增量f。

對 1 個突發（時隙）重復步驟 200。

測試要求

對于所有測量的突發（時隙），程序條款中得出的頻率誤差不得超過±（0.1ppm + 10Hz）。

圖1.測試配置。

如何解釋標準

從上面的描述中，我們可以看到它強調了兩個測試條件：1）信號功率為-108dBm/1.28MHz（參考靈敏度功率電平）;2）測試周期為一個時隙（TD-SCDMA為675μS）。這兩個條件將影響UE基帶估計接收信號的載波頻率。UE無線電中只有兩個因素會影響此規格：增加的高斯白噪聲（AWGN）和PLL相位噪聲的影響。請參見下面的圖 2。

圖2.分析模型。

眾所周知，AWGN和LO相位噪聲都是隨機過程，它們并不相關。為了便于分析，我們將通過疊加來解決這個問題;我們將分別計算這些影響，并在最后添加它們的影響。

AWGN的影響

AWGN會降低基帶估計載波頻率的能力，并導致傳輸信號的載波頻率誤差。這里我們假設估計誤差等于發射信號頻率的誤差，AWGN是一個隨機過程，估計誤差也服從高斯分布。

根據TR25.945的建議，這里我們采用9dB噪聲系數作為接收路徑，然后AWGN的功率密度等于kB*T*NF（噪聲系數取為線性比率，而不是dB）。我們得到下面的模擬結果：

圖3.頻率估計誤差的概率分布。

請注意，上圖的紅色部分是仿真結果，藍色曲線是正態分布曲線，μ = 0，σ = 46.7Hz。

通過進一步的模擬，我們得到以下結果：

使用這個等式，我們得到σ = 45.6Hz，它非常接近仿真結果。注意Ps等于-108dBm，Ts = 675μS。

相位噪聲的影響

對于這部分分析，我們假設AWGN等于零。我們知道相位噪聲的定時差分是瞬時頻率誤差，而正常頻率誤差是該瞬時頻率誤差在指定時間段內的平均值。當UE基帶估計接收信號的載波頻率時，該平均頻率誤差將等于估計的頻率誤差，發射路徑LO將導致額外的頻率誤差，則總頻率誤差為Rx和Tx平均頻率誤差之和。

假設相位噪聲是平滑的高斯過程，μ = 0，功率譜密度等于GΘ（?），則瞬時頻率也是一個平滑的高斯過程，μ = 0，功率譜密度等于?2GΘ（?），一個時隙內平均頻率誤差的標準誤差由公式2給出，概率分布為標準正態分布。

圖4.MAX2392相位噪聲

以上相位噪聲曲線是Maxim TD-SCDMA v2.0接收路徑的測試結果。該參考設計使用MAX2392零中頻接收IC，集成了PLL和VCO。使用這個結果，我們得到σ?TsRx= 16.5赫茲。注意Ts = 675μS，積分頻率范圍為100Hz至1MHz。

對于Maxim TD-SCDMA v2.0傳輸路徑，使用相同的方法，并得到σ?TsTx= 9.6Hz，結合 Tx 和 Rx，我們得到：

LO相位噪聲的UE Tx/Rx要求

從上面的分析中，我們知道頻率誤差是一個隨機過程;概率分布為標準正態分布。TD-SCDMA頻段的中心頻率約為2GHz，因此0.1ppm的頻率誤差約為200Hz。增加設計裕量，目標標準頻率誤差小于200Hz/3。

假設添加的白噪聲的標準誤差為σn，Tx和Rx Lo相位噪聲的標準誤差為：σ?Ts，那么這里有一個限制如下：

考慮到σn= 46.7Hz，那么我們得到的限制σ?Ts:

比較公式3和公式5，我們可以看到Maxim TD-SCDMA v2.0參考設計的相位噪聲規格符合具有裕量的解釋相位噪聲曲線。

審核編輯：郭婷