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常見通信RF指標的內在和意義(三)

52RD.com 2016年5月6日 FindRF            參與:10人 查看 我來說兩句
  

  干擾指標匯總

  這里的“干擾指標”,指的是出了接收機靜態靈敏度之外,各種施加干擾下的靈敏度測試。實際上研究這些測試項的由來是很有意思的。

  我們常見的干擾指標,包括Blocking,Desense,Channel Selectivity等。

  Blocking(阻塞)

  Blocking實際上是一種非常古老的RF指標,早在雷達發明之初就有。其原理是以大信號灌入接收機(通常最遭殃的是第一級LNA),使得放大器進入非線性區甚至飽和。此時一方面放大器的增益驟然變小,另一方面產生極強非線性,因而對有用信號的放大功能就無法正常工作了。

  另一種可能的Blocking其實是通過接收機的AGC來完成的:大信號進入接收機鏈路,接收機AGC因此產生動作降低增益以確保動態范圍;但是同時進入接收機的有用信號電平很低,此時增益不足,進入到解調器的有用信號幅度不夠。

  Blocking指標分為帶內和帶外,主要是因為射頻前端一般會有頻帶濾波器,對于帶外blocking會有抑制作用。但是無論帶內還是帶外,Blocking信號一般都是點頻,不帶調制。事實上完全不帶調制的點頻信號在現實世界里并不多見,工程上只是把它簡化成點頻,用以(近似)替代各種窄帶干擾信號。

  對于解決Blocking,主要是RF出力,說白了就是把接收機IIP3提高,動態范圍擴大。對于帶外Blocking,濾波器的抑制度也是很重要的。

  AM Suppression

  AM Suppression是GSM系統特有的指標,從描述上看,干擾信號是與GSM信號相似的TDMA信號,與有用信號同步且有固定delay。

  這種場景是模擬GSM系統中鄰近小區的信號,從干擾信號的頻偏要求大于6MHz(GSM帶寬200kHz)來看,這是很典型的鄰近小區信號配置。所以我們可以認為AM Suppression是一個反映GSM系統實際工作中接收機對鄰小區的干擾容忍度。

  Adjacent (Alternative) Channel Suppression (Selectivity)

  這里我們統稱為“鄰信道選擇性”。在蜂窩系統中,我們組網除了要考慮同頻小區,還要考慮鄰頻小區,其原因可以在我們之前討論過的發射機指標ACLR/ACPR/Modulation Spectrum中可以找到:因為發射機的頻譜再生會有很強的信號落到相鄰頻率中(一般來說頻偏越遠電平越低,所以鄰信道一般是受影響最大的),而且這種頻譜再生事實上是與發射信號有相關性的,即同制式的接收機很可能把這部分再生頻譜誤認為是有用信號而進行解調,所謂鵲巢鳩占。

  舉個例子:如果兩個相鄰小區A和B恰好是鄰頻小區(一般會避免這樣的組網方式,這里只是討論一個極限場景),當一臺注冊到A小區的終端游走到兩個校區交界處,但是兩個小區的信號強度還沒有到切換門限,因此終端依然保持A小區連接;B小區基站發射機的ACPR較高,因此終端的接收頻帶內有較高的B小區ACPR分量,與A小區的有用信號在頻率上重疊;因為此時終端距離A小區基站較遠,因此接收到的A小區有用信號強度也很低,此時B小區ACPR分量進入到終端接收機時就可以對原有用信號造成同頻干擾。

  如果我們注意看鄰道選擇性的頻偏定義,會發現有Adjacent和Alternative的區別,對應ACLR/ACPR的第一鄰道、第二鄰道,可見通信協議中“發射機頻譜泄漏(再生)”與“接收機鄰道選擇性”實際上是成對定義的。

  Co-Channel Suppression (Selectivity)

  這種描述的是絕對的同頻干擾,一般是指兩個同頻小區之間的干擾模式。

  按照之前我們描述的組網原則,兩個同頻小區的距離應該盡量遠,但是即便再遠,也會有信號彼此泄漏,只是強度高低的區別。對于終端而言,兩個校區的信號都可以認為是“正確的有用信號”(當然協議層上有一組接入規范來防范這種誤接入),衡量終端的接收機能否避免“西風壓倒東風”,就看它的同頻選擇性。

  點評

  Blocking是“大信號干擾小信號”,RF尚有周旋余地;而以上的AM Suppression, Adjacent (Co/Alternative) Channel Suppression (Selectivity)這些指標,是“小信號干擾大信號”,純RF的工作意義不大,還是靠物理層算法為主。

  Single-tone Desense

  Single-tone Desense是CDMA系統獨有的指標,它有個特點:作為干擾信號的single-tone是帶內信號,而且距離有用信號很近。這樣就有可能產生兩種信號落到接收頻域內:第一種是由于LO的近端相噪,LO與有用信號混頻形成的基帶信號、和LO相噪與干擾信號混頻形成的信號,都會落到接收機基帶濾波器的范圍之內,前者是有用的信號而后者是干擾;第二種是由于接收機系統中的非線性,有用信號(有一定帶寬,譬如1.2288MHz的CDMA信號)可能與干擾信號在非線性器件上產生交調,而交調產物有可能同樣落在接收頻域之內成為干擾。

  Single-tone desense的起源是北美在發起CDMA系統時,與原有的模擬通信系統AMPS采用了同一頻段,兩張網長期共存,作為后來者的CDMA系統必須考慮AMPS系統對自身的干擾。

  到這里我想起當年被稱為“通則不動,動則不通”的小靈通,因為長期占用1900~1920MHz頻率,所以天朝TD-SCDMA/TD-LTE B39的實施一直是在B39的低段1880~1900MHz,直到小靈通退網為止。

  Single-tone Desense

  再論Blocking

  在寫這篇文章的過程中,我跟以前的老同事一起討論了一下Blocking的物理含義。

  教科書上對Blocking的解釋比較簡單:大信號進入接收機放大器使得放大器進入非線性區,實際增益變小(對有用信號的)。

  但是這樣很難解釋兩種場景:

  場景一:前級LNA線性增益18dB,當大信號灌入使其達到P1dB的時候,增益是17dB;如果沒有引入其他影響(默認LNA的NF等都沒有發生變化),那么對整個系統的噪聲系數影響其實非常有限,無非是后級NF在計入到總NF時分母變小了一點,對整個系統的靈敏度影響不大。

  場景二:前級LNA的IIP3很高因此沒有受影響,受影響的是第二級gain block(干擾信號使其達到P1dB附近),在這種情況下整個系統NF的影響就更小了。

  我在這里拋磚引玉,提出一個觀點:Blocking的影響可能分兩部分,一部分是教科書上所講的Gain受到壓縮,另一部分實際上是放大器進入非線性區之后,有用信號在這個區域里發生了失真。這種失真可能包括兩部分,一部分是純粹的放大器非線性造成有用信號的頻譜再生(諧波分量),另一部分是大信號調制小信號的Cross Modulation。

  由此我們還提出另一個設想:如果我們要簡化Blocking測試(3GPP要求是掃頻,非常費時間),也許可以選取某些頻點,這些頻點出現Blocking信號時對有用信號的失真影響最大。

  從直觀上看,這些頻點可能有:f0/N和f0*N(f0是有用信號頻率,N是自然數)。前者是因為大信號在非線性區自身產生的N次諧波分量正好疊加在有用信號頻率f0上形成直接干擾,后者是疊加在有用信號f0的N次諧波上進而影響到輸出信號f0的時域波形——解釋一下:根據帕塞瓦爾定律,時域信號的波形實際上是頻域基頻信號與各次諧波的總和,當頻域上N次諧波的功率發生變化時,時域上對應的變化就是時域信號的包絡變化(發生了失真)。

     

      其它相關文章如下:
      常見通信RF指標的內在和意義(一)

      常見通信RF指標的內在和意義(二)

      常見通信RF指標的內在和意義(完結篇)

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1樓 war3lucifer 發表于 2016-5-10 14:17 回復
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