系统工作流程 - 基于OFDM的WiMAX RF系统设计

　　系统采用时分双工工作方式，当基带控制的收发开关信号为高电平时，系统工作在发时隙，基带送出的I、Q 信号经调制、上变频、功率放大和中频、射频滤波后经开关由天线发射至接收端。

　　在接收端，基带控制的收发开关信号此时为低高电平，系统工作在收时隙，接收的射频信号经开关、低噪放、下变频、相应射频、中频滤波，解调出I、Q 基带信号送至基带信号处理单元。

　　4 主要技术指标的实现与指标分配

　　4.1 发射功率的实现

　　由于系统的基带采用OFDM 调制技术，OFDM是无线通信系统中的一项关键技术，是一种多载波传输技术。

　　多载波传输技术相对于单载波传输技术而言有很多优点，例如抗多径干扰，抗突发噪声和有效地克服频率选择衰落。但OFDM 技术的一个主要缺点就是具有很高的峰均功率比(PAPR) ，高的峰值容易引起非线性失真。

　　同时，由于系统采用较高的64QAM 等调制方式，对系统的线性要求较高，针对以上问题，在设计及选用器件时，为保证系统工作在线性区域，所有器件均要求在其P1 dB回退10 dB工作。

　　功放设计的难点主要是末级功放的设计，本系统末级功放选用SIRENZA公司生产的SZA5044，其输出P1 dB为29 dBm，功率回退10 dB，其输出线性功率为19 dBm。

　　功放末级有一无源收发开关、抑制谐波分量的低通滤波器及MCX 插座，其插入损耗总和为1. 6 dB，在插座输出口输出的线性功率为 17. 4 dBm，满足设备技术指标要求;同时，SZA5044的增益为28 dB，为保证设备技术指标16 dBm 功率输出，SZA5044 输入功率要求-9 dBm。

　　功放前级的射频开关、数控衰减器及滤波器的插入损耗总和为4. 4 dB，要求TRF2436 的线性功率输出- 4. 6 dBm,TRF2436 其输出P1 dB为22 dBm，线性功率输出12 dBm，满足技术指标要求。

　　4.2 发射通道ALC的实现

　　由于系统针对点对多点设计，基站的AGC 不能工作，基站的接收增益相对固定。

　　为保证系统正常通信，基站端通过测试上行接收基带I、Q 的功率电平,与标准I、Q 的功率电平比较，计算出功率误差，送至用户端，通过软件开环控制用户端上行的发射功率;为保证有足够的动态，以适应衰落的影响，指标规定用户端的ALC 控制范围大于50 dB，步径1 dB。

　　本系统的ALC 由SE7051L10 提供30dB ALC 控制范围，步径1 dB; 同时，数控衰减器提供28 dB 的ALC 控制范围，步径 4 dB，在实际应用中，实际测试一ALC 控制表格，按实际衰减量从小到大排列，步径1 dB，通过安捷仑公司的89601 软件实际测量发射功率电平，同时保证在50 dB 的动态范围内，发射的相对矢量误差小于- 31 dB。

　　在正常工作时，基带软件根据当前ALC 控制信号所在控制表格的位置和基站测量的功率误差，动态调整用户端发射功率,保证系统正常工作。

　　4.3 发射机EVM指标实现

　　发射机相对矢量误差是衡量发射机综合技术指标之一，由基带I、Q 的正交误差、幅度平衡，本振的相位噪声，混频器和功放(PA) 线性技术指标和系统频偏等决定。

　　针对本射频系统而言，I、Q 的正交误差主要通过PCB 板I、Q 信号走线严格等长来控制;幅度平衡可通过运算放大器的增益控制电阻来调整; 由于本射频系统选用TRF2436 作为二次混频的主芯片，混频器集成在芯片内部，无法控制; 发射EVM 主要由本地振荡器的相位噪声决定。

　　通过合理选用VCTCXO，优化环路滤波器等措施，保证射频本地振荡器的相位噪声指标满足-88 dBc@1 kHz、-90 dBc@10 kHz，从而保证TRF2436输出最终功率0 dBm时，其相对矢量误差达到- 34. 5 dB;对本系统而言，功放的合理设计决定了发射机相对矢量误差。

　　5小结

　　如前所述，本系统选用的末级功放，在输出功率为16 dBm 时，其相对矢量误差为2% (-34 dB) ，通过计算系统的相对矢量误差为-32.5dB，满足技术指标要求。