移动通信论文集-在gsm手机设计中如何减小相位误差

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1、在GSM手机设计中如何减小相位误差HowtoLowerPhaseErrorinGSMHandsetDesign [摘要]相位误差(Pe)是GSM手机四项非常重要的RF电气指标之一，减小相位误差对提高手机的话音质量有重大的意义。本文介绍在GSM手机设计中，减小相位误差的方法。[关键词]GSM手机；相位误差Pe(phaseerror)　1引言GSM手机不论是在研发、生产还是在维修中，有四项RF电气指标肯定是必须测量的，中有三项是发射指标，即：射频输出功率、频率误差、相位误差，还有一项是接收指标即灵敏度。相位误差(Pe)是一项非常重要的指标。在欧洲GSM的电信标准中规定：Pe的峰

2、值不得大于20度、有效值不得大于5度。当Pe指标有问题时，轻则会影响话音质量(失真度变大或有咯咯声)、严重时则会使手机脱离GSM服务网。　2Pe的定义　要想提高某项指标的水平，首先是必须了解那一项指标的定义。Pe的定义是：它是指I路(同相)与Q路(正交)之间的相位平衡度(phasebalance)，换句话说即是：I与Q之间的正交性误差(quadratureerror)。若某一时刻Pe的采样点设为Pe(j)，根据欧洲电信标准GSM11．10则有：MAX{Pe(j)}≤20ºRMS{Pe(j)}={∑nj=1Pe2(j)/n}1/2≤5º,J＝1，2，3，…n，n≥294(1)

3、GSM手机综测仪在测量和计算Pe时，采样时间一般取当前的10个突发(burst)长度(一个burst长度等于577微秒)。　3减小Pe的方法　3．1发射部分的方案考虑目前主要有两种方案：一种是上变频方案；另一种是0FFSET频率方案。这两种方案的差别在于RF已调信号的形成方法：前者是通过传统的由IF到RF的频谱搬迁，而后者则是通过增加一个IFPLL，用其输出来控制一个专用的发射VC0，从而达到实现RF调制信号的目的。从性能来看，后一方案的频率误差和Pe较小；从电路的复杂程度来看，前一方案简单；从综合的性能价格比来看，后一方案具有优势，故现在绝大多数的手机都采用OFFSET频

4、率方案，这有利于减小频率误差和Pe。详细的方案可参阅有关的技术文献，在此不再进一步地说明。3．2频率合成器参考频率Fr的选择θ=ωt,dθ=t•dω+ω•dt,ω=2πf从上式可以看出：在频率误差dω相同的情况下，降低频率有利于减小dθ，因而可减小Pe。手机的Fr有两种选择：13MHz或26MHz，从减小Pe的角度来考虑，选13MHz为好。3．3在I／Q正交调制器的输入端采用LPF该LPF一般采用无源RC型LPF。在GSM体制中，传输每一个bit的时间是3．69微秒，故传输速率是1000／3．69＝270．8kbps。在理论上，GMSK的调制频谱要利用调制bit的无限随机序

5、列再通过复杂的计算来得到。理论和实际测量都表明：GMSK调制频谱的60dB带宽为330kHz，在此带宽内的频谱已包含了绝大部分的能量，因此选LPF的截止频率为330kHz是合适的。我们可采用图1所示的一阶RCLPF电路。其截止频率的计算公式为：τ＝RC＝2×1000×220×10-12＝0．44μs截止频率＝1000／(2π·τ)＝1000／(6.28×0.44)＝362kHz(注：在工作频段内，电容呈现的阻抗应为几千欧姆左右)3．41／Q正交调制器采用双端输入、输出方式与单端方式相比较，双端方式可以降低串话(cross-talk)干扰，减小噪声和Pe。要采用双端输入、输出

6、方式，肯定会遇到单端与双端之间的转换问题，为了降低成本，一般均用无源器件来完成转换，常采用的电路是LG网络或Balun(一种平衡——不平衡转换传输线变压器)。现介绍一下如何设计LG型单端←→双端转换电路。电路如图2所示。该电路的特点是：共用了7个LG元件，其成本比采用Balun要低，但指标比采用Balun要差一点。具体采用何种电路，得由设计者根据情况来确定。在图2中，由Ll、Cl组成LPF，其输出的电压滞后于电流；L2和C2组成HPF，其相位输出特性与LPF相反，即输出电压超前于电流；C3、C4在工作频率范围内呈现交流短路，同时隔离直流电压；L3对中心工作频率的阻抗等于与它

7、相匹配器件的阻抗。对于E-GSM体制，发射的工作频率为880~915MHz，中心频率为897．5MHz。由LG一阶LPF和HPF截止频率的计算公式：Fc＝1／〔2π(LC)1/2〕＝915MHz(LPF)Fc＝1／〔2π(LC)1/2〕＝880MHz(HPF)若取C1＝2．2pF(并臂阻抗取一百至数百欧姆左右)，则L1＝13．76nH。若取C2＝C1，则L2＝14．88nH。取值处理：对于LPF为了保证有一定的频率设计余量，Fc应加大一点即L1要减小一点，而对于HPF则相反。在工程中我们可取L1为12nH，L2为1