GC5322 在CDMA中的应用

摘要

本文主要讲述GC5322 在CDMA EVDO 中的应用，主要以四载波为例讲述了如何配置GC5322 DUC 参数，以及如何设计PFIR,CFIR 以及CFR滤波器，最终使其指标符合CDMA 的规范要求

1．CDMA系统概况
1．1 CDMA关键指标需求
 载波带宽：1.23M,1.24M,1.25M,不同的频段对应不同的带宽，900M 频段对应的是1.23M 带宽
 码片速率：1.2288M
 解调码域需求：MaxIT<=-29db; RHO>=0.97
 发射频谱杂散模板需求

 
表1
1．2 系统框图及时钟频率规划

GC5322 内有DUC、CFR、DPD 三大模块（见图1），提供单芯片发射机解决方案，最大可支持20M 信号处理带宽。GC5322 有两种工作模式：单天线模式和双天线模式: 当用户选择单天线模式时，其DUC工作在窄带模式，最多可同时处理12 载波，总带宽为20M，如CDMA, TD-SCDMA;当用户选择双天线模式时，每天线最多可同时处理6 载波窄带信号，总带宽为10M,可校准5 阶非线性。本文主要讲述在单天线模式的CDMA 的应用。

整个系统以GC5322 为核心，以其接口DAC 为DAC5682, ADC 为ADS5517(见图2), CDMA码片速率为1.2288，但输入到GC5322 的速率为2.4576M,这是因为在CDMA 应用中，通常用户会在DUC 之前用2 倍内插进行滤波，满足CDMA 系统基带处理的需求。下表是数据在整个链路的内插倍数分配。

通过下表可以计算出CIC 的数据输出速率，也就是DUC的数据速率为61.44M, DPD的数据速率是92.16M,GC5322 的数据输出速率是184.32M，DAC 的采样率是737.28M，对应的时钟分配见下表：

表3

对于中频的选择，一般保证为(2n+1)/4*Fs(Fs 为反馈ADC 的采样率), 如果选择3/4*Fs，则中频为138.24M，在整个发射链路中，GC5322 的DUC，Farrow 重采样器，BUC 都有数字NCO 可供调频，这里我们选择在DAC 中调整Fs/4，BUC 中调整-46.08M，最终DAC输出为138.24 的复中频。

Figure 1 GC5322 系统框图

Figure 2 CDMA 系统框图

2．GC5322 关键参数计算及设置

2．1 GC5322 接口
GC5322 输入接口共有18 位数据线(一般用16 位)、1 个时钟线(BBCLK)和1 个帧同步信BBFSR，其对应的时序关系如下图：

Figure 3 BBDATA 输入时序

本应用中BBCLK 是61.44M，输入的码片速率是2.4576M，最多可复用25 个I,Q 数据，此应用中为4 载波，因此还需要在补入17 个0，BBFSR 的频率为码片速率，其长度一般为一个BBCLK的周期。

在CDMA EVDO 系统中，同步对整个系统是非常重要的，GC5322 有硬件同步和软件同步等多种同步方式，其内部各个功能模块可通过设置寄存器选择需要的同步方式。GC5322 共有4 个硬件同步输入管脚：SyncA,SyncB,SyncC,SyncD,本系统中用到了SyncA,SynCB 作为GC5322 的同步，其NCO 用SyncB 同步，其余的模块都用SyncA 同步，单独把NCO 分离出来用一个同步是因为EVDO 系统对NCO 的相位比较敏感，当载波连续时，是存在一组相位值使得每个通道的MaxIT 都较好。SyncA 是一个周期为26.6666ms 的周期信号（帧周期），SyncB 是用户可配的单周期信号，两者应具备如下关系：

Figure 4 SyncA 和SyncB

图中PP2s 是EVDO 整个系统的同步

2.2 DUC滤波器的设计

，
GC5322 的DUC主要由PFIR, CFIR,CIC 和NCO 组成，完成对信号的滤波，内插，搬移功能可以支持1 通道，2 通道以及6 通道模式。PFIR 主要对信号完成成形滤波，有1 倍内插和2倍内插两种模式，这里我们用1 倍内插模式，最大滤波器长度为127(对于不同的标准最大滤波器长度不一样)，一般PFIR 的设计方法有低通和RRC 两种，对于CDMA 多数采用低通滤波器。下图5 是一个PFIR 的频谱响应，其为低通滤波器，通带波动为0.05db,阻带衰减为80db，长度为61。

CFIR 的主要目的是用来补偿CIC 引起的通带不平坦，可以完成1.5,2,2.5 或3 倍的内插，最大长度取决于输入数据速率和内插倍数，其设计方法同时用一低通滤波器与一段反sinc 卷积得到，在设计低通滤波器时，其通带和阻带一般要比PFIR 的通带阻带略宽，这是为了保证其不影响PFIR 的性能。下图6 是CFIR 和CIC 卷积后的频谱。

Figure 5 PFIR 频谱响应
 
Figure 6 CFIR 频谱响应
2.3 CFR参数的设定

与CFR 有关的参数包括削峰门限、滤波器、削峰脉冲的分配等，其中最关键的是滤波器和削峰门限的确定，如果系统有多个载波，削峰滤波器与载波的位置有关系，即与NCO 的频点值有关系。以4 载波CDMA 为例，如果载波位置发生变化，则CFR 滤波器要作相应的更新，我们通常与设计PFIR 的方法类似，设计一个CDMA 单载波的低通滤波器，只是其阻带抑制一般比PFIR略低，然后将这个单载波低通滤波器搬移到各个载波位置上然后合成。滤波器的阻带抑制一般影响信号的ACPR， 如果这个值设置得过高过低，都会引起ACPR 的恶化。GC5322 最大的CFR tap数为256，通常CFR 的运行速率和DUC 的输出速率一样，对于CDMA 来说，都为61.44M。下图是一个用ScopeFIR 设计的CDMA CFR 滤波器的例子，实际应用中要根据需要调整阻带抑制以得到最好的ACPR，其原则是削峰前后信号的ACPR 要基本一致。

 
Figure 7 CFR 滤波器

CFR另一个重要参数就是门限，门限的确定主要根据信号的输入功率而定，在GC5322 应用中，我们通常固定门限，用户可以通过调整增益而获得合适的PAR输出，增益越高，PAR输出越小，EVM(CDMA对应的是RHO和MaxIT)就会越大，反之PAR输出越大，EVM越小，根据系统的需求在一定EVM(RHO)内获得尽可能低的PAR输出。对于CDMA EVDO系统而言，门限的设置非常关键，以4 载波EVDO系统为例，其原始PAR很高，一般在13db@0.01%,如果门限设置的过高，意味着如果要想获得尽可能低的PAR，必须设置很高的增益，这可能会引起sumchain益处，在频谱上会看到很多毛刺，如果门限设置的过低，会造成DA低信号输出，因此模拟链路需要更多的增益，这会带来大的噪声，不利于整个系统。

一般CDMA EVDO 系统中，首先根据信号的PEAK 值(可以通过GC5322 的功率检测得到)确定CFR 计算门限所需的RMS 值，然后根据削峰量来确定门限。

GC5322 多处可以调整信号的增益，主要有3 处，DUC通道增益，合波后的增益，以及LONGDPD里的增益，其中影响CFR 的是前2 处，合理分配这两处的增益以及合理的门限设置非常关键，尤其要注意sumchain 的益处，否则会影响信号输出的质量，而带来小的毛刺，从而影响杂散模板的测试。

3．总结

本文虽然描述的是GC5322 在CDMA 中的应用，但各标准之间的差异主要是在带宽和码片速率，对于GC5322 而言只是duc 的应用稍有不同，其设计方法和思路都是一样的。下图是采用GC5322 后实测的DPD 对功放的线性改善结果，信号是CDMA6 载波，总带宽为7.38M,黄线是DPD 前，蓝线是DPD 后，其近端有21db 的改善。
 

Figure 8 GC5322 实测效果图

DPD 系统是一个很复杂的系统，GC5322 的参数设置是保证系统正常运行的前提，其中较为复杂的是DUC 和CFR 参数的设置，DPD 主要完成非线性的校准功能，只要设置正确的速率和合适的中频，DPD 就能正常的运行，但是要发挥出DPD 的最优的性能，需要和射频、DUC 和CFR的参数结合起来，尤其射频的增益分配，噪声系数都会以及链路的毛刺等因素都会影响DPD 的性能，因此如果要发挥GC5322 的最大的性能，需要认真仔细设计系统中的任何部分，尤其是射频链路。