TD-LTE发射机系统设计分析

2、TD-LTE 发射机指标分析

本节将介绍 TD-LTE 的空口指标要求以及对应的系统指标分配,根据 3GPP TS 36.104 要求，TDLTE 的发射空口指标要求包括：基站输出功率，基站输出功率动态范围；发射机开/关功率；发射机信号质量；unwanted emission;发射互调及其他，下面将针对重要的指标进行分析，分解。

2.1 基站输出功率

基站输出功率是指的天线口的每载波的均值功率，这个指标要求通常是由运营商提出来的，目前TD-LTE 通常要求支持 8 天线 20W（43dBm）的最大功率输出，3GPP 要求其精度为+/-2dB, 极端条件下保证精度为+/-2.5dB, 但是为了简化功放设计，以及良好的热设计，通常要求链路保证的功率波动为+/-1dB, 在宽带信号，尤其是中国的 TD-LTE 190MHz 带宽，怎样保证链路的功率波动在+/-1dB 以内呢。

在选择链路器件时，需要保证在 190MHz 带内的功率波动尽量小，通常分配给 DAC 和调制的功率波动在+/-0.5dB 以内，目前 TI 的 DAC34H8X+TRF3705 能够保证+/-0.5dB 的带内波动要求。

除了链路器件的选择要保证比较好波动外，闭环功率校准也是必须的，下表是对闭环校准的要求样例。

2.2 发射机开/关功率

发射机开关是专门针对 TD-LTE 的一个指标要求，由于 TD-LTE 采用同频接收/发射，在发射机关断后要求其噪底对接收机的影响有控制在一定范围之内，3GPP 要求其在关断后功率低于-85dBm/MHz, 归一化后： -85dBm/MHz=-(85+10*lg10^6)=-145dBm/Hz,考虑到增益，分配到 DAC机调制器的噪底要保证-155dBm/Hz 左右。

2.3 发射机信号质量

发射机的信号质量包括：频率误差；EVM(矢量幅度误差);多天线之间的时延同步。

2.3.1 频率误差

3GPP 要求, 调制载波频率在一个子帧周期 (1ms) 内观察到的频率偏差不得超过+/-0.05ppm在 TD-LTE 发射机系统中，由于基带系统是完全同步的，没有长期频率误差，所以其频率误差主要来之于时钟和频综的贡献。

2.3.2 EVM(矢量幅度误差)

3GPP 要求对各种调制信号的要求如下表，通常对设计者而言，需要保留 2-3%的余量。

EVM的贡献对整个发射两路而言，主要来自于几部分: 数字处理和链路部分。

1：CFR (削峰处理), 为了提高 PA 的效率，削峰是目前结合 DPD 最重要的技术，它对系统的 EVM 有着非常重要的影响，不同的削峰技术性能不同，通常的硬削峰会比较简单，但是对系统的影响，尤其是对EVM 的影响会比较大，目前常用的方法峰值对消法，虽然要求的资源比较多，但是对整个系统性能是最优的，此处不详细述具体的 CFR 对 EVM 的影响，但是需要清楚 CFR 对 EVM 有非常重要的影响。

2：链路部分,如下式发射链路的通用示意图，我们可以列出 7 个影响 EVM的因素，本文不做详细推导，直接应用结论(2)。

A: I/Q 之路不平衡，设增益差为 δ dB

如果

则可以得到如下 EVM 和增益误差的关系

B: 正交调制器本振移相误差对β对 EVM 的影响

C: 本振泄露? 对 EVM 的影响

D: 本振相位噪声 ? 对 EVM 的影响，设 G? 为相位噪声的功率谱密度，则

除以上主要影响，通道滤波器的幅频特性失真，通道滤波器的非线性相位失真，链路的非线性失真都会影响发射机的 EVM, 式(5)给出了链路总 EVM 的计算式

2.3.3 多天线同步时延误差

TD-LTE 除了智能天线要求的多天线之间的相位要求之外，3GPP 对多天线之间的相位误差也要求不得大于 65ns, 通常分配到发射机信号链路的延迟不得大于 30ns, 所以对发射链路通常要求调制器共本振，DAC 共时钟，而且由于 DAC 里面集成了 FIFO，通常还要求 DAC 能够同步，同时如果多天线之间的相位延迟是固定的，通常需要进行补偿，如果多天线之间的相位延迟存在不确定性，需要保证不确定性尽量小。