ADS58C48 切換模式在時(shí)分通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要

ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，這款芯片目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在通信行業(yè)。本文詳細(xì)介紹了ADS58C48 切換模式在時(shí)分通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 ADS58C48 簡介

ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）推出的采樣頻率高達(dá)200MSPS 的4 通道11 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），單電源1.8V 工作，總功耗為0.9W。ADS58C48 采用SNRBoost3G 技術(shù)，140MHz 時(shí)的SFDR 為82dBc，支持帶寬高達(dá)60MHz，可為要求高信號帶寬的多載波與多模式通信系統(tǒng)（如CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE 以及WiMAX 等）提高帶內(nèi)信噪比(SNR)。

ADS58C48 的SNRBoost 技術(shù)可在185MSPS 為整個(gè)60MHz 帶寬提高達(dá)4.3dB 的SNR，從而可為各種通信提高帶寬與靈敏度，滿足RRH（Remote Radio Head)、軟件無線電、無線中繼器以及MIMO 分集接收機(jī)等應(yīng)用需求。

ADS58C48 的關(guān)鍵特性和優(yōu)勢

可編程SNRBoost 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)60MHz 帶寬下高達(dá)72.3dB 的SNR 性能，或30MHz 帶寬下達(dá)75.4db 的SNR 性能，從而滿足客戶3G 與4G 接收機(jī)靈敏度規(guī)范的要求；低功耗：在200MSPS 下單位通道功耗為215mW，可幫助制造商成功設(shè)計(jì)低功耗高密度四通道接收機(jī)與數(shù)字預(yù)失真(DPD)反饋環(huán)路；輸出可選CMOS 或DDR LVDS，可實(shí)現(xiàn)與TI GC53xx 數(shù)字射頻產(chǎn)品、FPGA 以及數(shù)字ASIC 解決方案的便捷連接；包括DAC3484、LMH6522/1、TRF3705、LMH04808、GC5330、LMX2531/2581 以及TMS320C6748 在內(nèi)的完整信號鏈可加速產(chǎn)品的上市進(jìn)程。支持SNRBoost 切換，可同時(shí)用于接收和DPD 鏈路。

作為完整信號鏈的一部分，ADS58C48 四通道ADC 可以無縫連接TI 的DVGA(如 LMH6522/1)以及功放預(yù)失真（DPD）芯片GC5330，GC5337 等，同時(shí)TI 提供完整的時(shí)鐘分配LMK04808 和本振LMX2531/2581 的解決方案。

ADS58C48 是4 通道的產(chǎn)品。它采用TI 的專利SNRBoost 技術(shù)，可以把信噪比提升，達(dá)到14bit ADC 的信噪比，可以用在通信系統(tǒng)的接收通道，同時(shí)也支持SNRBoost 功能關(guān)閉，使其成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的11bit 200Mhz 的ADC，可以用在通信系統(tǒng)的DPD 反饋接收通道中。

圖 1. SNRBoost 功能關(guān)閉ADS58C48 輸出頻譜圖

圖 2. SNRBoost 功能打開ADS58C48 輸出頻譜圖

2 時(shí)分通信系統(tǒng)（TDD）簡介

時(shí)分通信系統(tǒng)是指在移動通信系統(tǒng)中接收和傳送是在同一頻率信道即載波的不同時(shí)隙，用保證時(shí)間來分離接收與發(fā)送信道；移動通信系統(tǒng)中TDD 模式的上下行信道用同樣的頻率，因而具有上下行信道的互惠性，這給TDD 模式的移動通信系統(tǒng)帶來許多優(yōu)勢。比如它不需要分配對稱頻段的頻率，并可在每信道內(nèi)靈活控制、改變發(fā)送和接收時(shí)段的時(shí)隙比例等優(yōu)點(diǎn)。時(shí)分系統(tǒng)具有通信號質(zhì)量高，保密較好，系統(tǒng)容量較大等優(yōu)點(diǎn)，但它必須有精確的定時(shí)和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術(shù)上比較復(fù)雜。

由于移動系統(tǒng)發(fā)信機(jī)的大功率發(fā)射與新的調(diào)制方式帶來的信號PAR 變大，功率放大器的發(fā)射功率正在被推向之前從未有過的極限。大功率的放大器帶來一系列的問題，比如功耗，成本，散熱，可靠性等，因此提升功放的效率十分必要。數(shù)字預(yù)失真（DPD）在提高效率，多載波應(yīng)用，修正效果和自適應(yīng)能力上有很的優(yōu)勢，幾乎成為新系統(tǒng)的標(biāo)配。下圖是典型的時(shí)分帶DPD功能的通信系統(tǒng)。

圖 3. 帶DPD 功能的時(shí)分通信系統(tǒng)框圖

3 ADS58C48 切換模式在時(shí)分通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

系統(tǒng)中由于引入了DPD 功能，因此又多了一路對反饋鏈路ADC 的需求，這樣就帶來了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜和成本的上升。DPD 是對功放進(jìn)行校正，因此必須在發(fā)射時(shí)隙工作。由于時(shí)分系統(tǒng)的收發(fā)是按照時(shí)間分開的，因此可以考慮在發(fā)射時(shí)隙時(shí)，用接收鏈路來進(jìn)行DPD 反饋鏈路的數(shù)據(jù)采集，使接收和反饋共用同一鏈路，可以大大的簡化系統(tǒng)的成本。但是時(shí)分通信系統(tǒng)的接收鏈路和DPD的反饋接收鏈路所關(guān)注的參數(shù)不同，因此關(guān)心的指標(biāo)也不同。而且時(shí)分系統(tǒng)必須滿足系統(tǒng)的同步和定時(shí)功能，因此必須仔細(xì)的設(shè)計(jì)鏈路。

ADS58C48 的SNRBoost 功能可以使帶內(nèi)的信噪比得到提升，在40M 帶寬內(nèi)信噪比可到74.5dB，60M 帶寬內(nèi)信噪比可到72.3dB。完全可以應(yīng)用在時(shí)分系統(tǒng)的接收通道，滿足靈敏度等指標(biāo)的需求。ADS58C48 的SNRBoost 功能關(guān)閉后，有效信號帶寬可達(dá)100Mhz，完全能夠滿足DPD 反饋鏈路的需求。ADS58C48 的SNRBoost 功能可以通過寄存器，也可以通過管腳進(jìn)行使能?？紤]到時(shí)分系統(tǒng)對時(shí)延和同步的嚴(yán)格要求，最好使用ADS58C48 控制管腳使能和關(guān)閉SNRBoost 功能。

圖 4. 接收和反饋復(fù)用的時(shí)分通信系統(tǒng)框圖

時(shí)分通信系統(tǒng)為了能正常的工作，有嚴(yán)格的同步要求，必須精確的測定出鏈路的時(shí)延，以作出補(bǔ)償，滿足系統(tǒng)同步的要求。在反饋通道和接收通道共用一個(gè)鏈路時(shí)，更是要準(zhǔn)確測量出時(shí)延參數(shù)。時(shí)延參數(shù)包括通道絕對時(shí)延和收發(fā)切換時(shí)間提前量兩部分。而收發(fā)切換時(shí)間提前量又是建立在知道通道絕對時(shí)延的基礎(chǔ)上的。因此要測量確定出上下行鏈路中從天線口到基帶數(shù)據(jù)之間的絕對時(shí)延，然后考慮到系統(tǒng)的要求，確定出收發(fā)時(shí)間提前量，在基帶部分和數(shù)字預(yù)失真部分延遲接收以彌補(bǔ)這部分的時(shí)延差，以滿足系統(tǒng)的同步要求。下圖是是以TD LTE 為例的一個(gè)補(bǔ)償時(shí)延的需求框圖。

圖 5. TD-LTE 接收時(shí)延需求時(shí)序圖

在上圖中可以看到，接收的開關(guān)是應(yīng)該在GP 時(shí)隙生效的，如果數(shù)據(jù)過早或過完接收的話都會造成錯(cuò)誤。

根據(jù)測量使用的儀器不同,一般時(shí)延測量主要可采用的方案有很多種，比如網(wǎng)絡(luò)分析儀測量時(shí)延、示波器測量時(shí)延、矢量信號分析儀測量時(shí)延、時(shí)間間隔測量儀測量時(shí)延和相位計(jì)測量時(shí)延。下圖是某時(shí)分通信系統(tǒng)的模擬鏈路的時(shí)延測試結(jié)果。

圖 6. 某模擬鏈路時(shí)延測試圖

ADS58C48 的SNRBoost 功能的latency 時(shí)間如圖

圖 7. ADS58C48 的Latency 圖

模擬鏈路的時(shí)延由ADC 時(shí)延和模擬鏈路的時(shí)延共同決定。數(shù)字鏈路的時(shí)延主要由數(shù)字上下變頻器，峰均比抑制等環(huán)節(jié)決定。當(dāng)兩部的時(shí)延都精確的確定后，就可以設(shè)定好系統(tǒng)的時(shí)延，使其滿足圖5 系統(tǒng)的時(shí)延要求，然后按照相應(yīng)的要求，由系統(tǒng)的主控單元在確定的時(shí)間點(diǎn)打開和關(guān)閉系統(tǒng)的接收鏈路和反饋鏈路的開關(guān)。

4 總結(jié)

ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，這款芯片目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在通信行業(yè)。本文以TD-LTE 系統(tǒng)為例，詳細(xì)介紹了時(shí)延在在時(shí)分通信系統(tǒng)中的重要性，以及如何確定系統(tǒng)的時(shí)延。

5 參考文獻(xiàn)

1. ADS58C48 Datasheet

2. SNRBoost ADC（ZHCA123），冷愛國，

http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=zhca123&fileType=pdf

3. 時(shí)延測量方法研究，黃昆超，電子科技大學(xué)，2007

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