MAX2392符合TD-SCDMA UE相位噪声要求

TD-SCDMA的3GPP UE规范规定UE和BS之间的未调制频率误差不得超过±0.1ppm。提供了此规范的真实解释。认识到影响UE的唯一因素是系统AWGN和Tx/Rx相位噪声，因此提供了基于这两个因素叠加的统计分析，以设置UE收发器相位噪声的限制。结果表明，Maxim TD-SCDMA v2.0参考设计符合该相位噪声规格（带裕量）。

范围

根据TD-SCDMA标准，一个规范是，与从BS接收的载波频率相比，UE调制载波频率在一个时间段内应精确到±0.1ppm以内。本文将详细介绍影响此规范的因素。通过仿真，我们知道增加的白噪声对该规格的影响有多大，因此我们可以推断出手机/用户设备（UE）Rx和Tx PLL相位噪声的最低要求。

TD-SCDMA UE的标准

关于UE频率稳定性规范，3GPP TS 34.122 V4.7.0给出了以下说明：

定义和适用性

频率稳定性是来自UE的RF传输和来自BS的RF传输之间的调制载波频率之差。UE 应使用相同的频率源进行射频频率生成和芯片时钟。

最低要求

与从BS接收到的信号相比，在一个时隙内观察到的UE频率稳定性应在±0.1ppm以内。

测试方法

1.28Mcps TDD 选项

将 SS 连接到 UE 天线连接器，如图 1 所示。

使用表 1 中指定的参数根据通用呼叫设置过程设置呼叫。

将 UE 进入环回测试模式并启动环回测试。

 

参数	值/说明
SS 级（伊奥）	-108dBm/1.28MHz （基准灵敏度）
UL 参考测量通道	12.2kbps 根据附件 C.2.1.2
数据内容	现实生活（足够不规则）

 

程序

根据附录B测量TS上的频率误差增量f。

对 1 个突发（时隙）重复步骤 200。

测试要求

对于所有测量的突发（时隙），程序条款中得出的频率误差不得超过±（0.1ppm + 10Hz）。

图1.测试配置。

如何解释标准

从上面的描述中，我们可以看到它强调了两个测试条件：1）信号功率为-108dBm/1.28MHz（参考灵敏度功率电平）;2）测试周期为一个时隙（TD-SCDMA为675μS）。这两个条件将影响UE基带估计接收信号的载波频率。UE无线电中只有两个因素会影响此规格：增加的高斯白噪声（AWGN）和PLL相位噪声的影响。请参见下面的图 2。

图2.分析模型。

众所周知，AWGN和LO相位噪声都是随机过程，它们并不相关。为了便于分析，我们将通过叠加来解决这个问题;我们将分别计算这些影响，并在最后添加它们的影响。

AWGN的影响

AWGN会降低基带估计载波频率的能力，并导致传输信号的载波频率误差。这里我们假设估计误差等于发射信号频率的误差，AWGN是一个随机过程，估计误差也服从高斯分布。

根据TR25.945的建议，这里我们采用9dB噪声系数作为接收路径，然后AWGN的功率密度等于kB*T*NF（噪声系数取为线性比率，而不是dB）。我们得到下面的模拟结果：

图3.频率估计误差的概率分布。

请注意，上图的红色部分是仿真结果，蓝色曲线是正态分布曲线，μ = 0，σ = 46.7Hz。

通过进一步的模拟，我们得到以下结果：

使用这个等式，我们得到σ = 45.6Hz，它非常接近仿真结果。注意Ps等于-108dBm，Ts = 675μS。

相位噪声的影响

对于这部分分析，我们假设AWGN等于零。我们知道相位噪声的定时差分是瞬时频率误差，而正常频率误差是该瞬时频率误差在指定时间段内的平均值。当UE基带估计接收信号的载波频率时，该平均频率误差将等于估计的频率误差，发射路径LO将导致额外的频率误差，则总频率误差为Rx和Tx平均频率误差之和。

假设相位噪声是平滑的高斯过程，μ = 0，功率谱密度等于GΘ（ƒ），则瞬时频率也是一个平滑的高斯过程，μ = 0，功率谱密度等于ƒ²GΘ（ƒ），一个时隙内平均频率误差的标准误差由公式2给出，概率分布为标准正态分布。

图4.MAX2392相位噪声

以上相位噪声曲线是Maxim TD-SCDMA v2.0接收路径的测试结果。该参考设计使用MAX2392零中频接收IC，集成了PLL和VCO。使用这个结果，我们得到σƒTsRx= 16.5赫兹。注意Ts = 675μS，积分频率范围为100Hz至1MHz。

对于Maxim TD-SCDMA v2.0传输路径，使用相同的方法，并得到σƒTsTx= 9.6Hz，结合 Tx 和 Rx，我们得到：

LO相位噪声的UE Tx/Rx要求

从上面的分析中，我们知道频率误差是一个随机过程;概率分布为标准正态分布。TD-SCDMA频段的中心频率约为2GHz，因此0.1ppm的频率误差约为200Hz。增加设计裕量，目标标准频率误差小于200Hz/3。

假设添加的白噪声的标准误差为σn，Tx和Rx Lo相位噪声的标准误差为：σƒTs，那么这里有一个限制如下：

考虑到σn= 46.7Hz，那么我们得到的限制σƒTs:

比较公式3和公式5，我们可以看到Maxim TD-SCDMA v2.0参考设计的相位噪声规格符合具有裕量的解释相位噪声曲线。

审核编辑：郭婷