1、高通平臺校準原理介紹 WCDMA校準部分,祝琴 2010年11月,目錄,校準概述 QSC6240平臺校準原理 WCDMA的發(fā)射機和接收機校準 EDGE的發(fā)射機和接收機校準 校準項目,校準概述,什么是校準 校準目的 校準內容 移動臺如何利用校準數(shù)據(jù) 校準系統(tǒng)的硬件構成,校準概述,什么是校準？ 由于器件不一致、溫度變化、器件老化等因素的影響，即使是基于同樣的平臺同樣的設計，也會表現(xiàn)出不同的電性能。 為了消除這種影響，每個手機在出廠之前都要對這些參數(shù)進行測量計算，得到一些參數(shù)誤差數(shù)據(jù)，并把這些誤差數(shù)據(jù)存儲到一定的存儲介質（一般為EEPROM）里，在手機正常使用過程中，CPU會讀取這些數(shù)據(jù)并利用一定的

2、算法對需要補償?shù)膮?shù)進行補償。 在生產(chǎn)測試過程中，對需要補償校正的數(shù)據(jù)測量計算并存入EEPROM里的過程，稱之為校準.,校準概述,校準目的 移動臺的射頻電路存在大量的模擬器件，模擬器件具有很大的器件離散性，為了保證每一個移動臺的射頻指標都滿足行業(yè)標準（3GPP）的要求，保證WCDMA網(wǎng)絡、GSM網(wǎng)絡的性能，必須對每部移動臺進行射頻校準。 接收機校準用戶單元必須正確估計接收的最優(yōu)信噪比，并為信號發(fā)射功率大小提供依據(jù) 發(fā)射機校準用戶單元必須在一個大的動態(tài)范圍和正確的功率等級上發(fā)射,校準概述,校準內容 補償器件的非線性特性,提供絕對的功率參考 進行最大功率限定 提高接收靈敏度 提供頻率補償 提供溫度

3、補償,校準概述,NV：(Non-Volatile) 非易失性存儲器 射頻相關的NV值 Static RF NV items: Measured once per design. Measured RF NV items: Is determined by the RF calibration process. 射頻校準數(shù)據(jù)存儲在動態(tài)NV NV數(shù)據(jù)備份生成QCN文件，進行讀寫,校準概述 移動臺如何利用校準數(shù)據(jù),在工廠模式（FTM）下,校準得到的數(shù)據(jù)存儲在AMSS 的NV中； 在正常工作模式工作時，AMSS調用上述校準數(shù)據(jù)確保手機的射頻指標。,校準概述,校準系統(tǒng)的硬件構成,W,Agilent 89

4、60,校準項目 MSM6290和QSC6240平臺校準項目差異,校準項目 MSM6290和QSC6240平臺校準項目差異,校準項目,WCDMA RX CAL Temp Calibration 溫度ADC檢測校準 LNA Calibration 接收靈敏度校準 WCDMA TX CAL Linear Calibration PA線性校準，確保輸出信號功率的準確度 Tx vs Freq Comp 輸出功率相對頻率的補償 HDET Calibration 高功率檢測電路校準，確保大功率時功控的精度 Tx Lim vs Freq 最大功率下相對頻率的補償,功率的表示方法,功率的表示方法 Rx AGC和

5、dBm的轉換,-106-20.7dBm,功率的表示方法 Tx AGC和dBm的轉換,-57.3 28dBm,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration,接收機電路工作原理 接收機的信號強度隨著手機離基站的距離的遠近而改變。因此，接收機的路徑增益要求是可變的，目的是補償Rx信號強度的改變，保證天線處的寬范圍的信號強度在解調器的輸入端被壓縮成一個近乎恒定的電平。 接收的射頻信號在經(jīng)過ADC轉換后直接用DVGA (Digital Variable Gain Amplifier 數(shù)字可變增益放大器)調整信號的強度，進入基帶處理電路。,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibr

6、ation (cont.),接收機電路工作原理框圖 接收機校準主要包括： DVGA Offset校準和LNA Offset校準,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),校準過程中將讀取的DVGA gain offset和LNA offset填入下表 對應的NV項為： NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I 陰影部分表示參考信道,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),DVGA Offset校

7、準 表示從天線主口經(jīng)過LNA和MIXER，到接收機內部的整個路徑損耗值,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),DVGA GAIN Offset,-48,實際值,理想值,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I 校準流程： 1. 置DUT工作于FTM模式，參考信道CH9743 2. 置DUT工作于LNA的最大增益狀態(tài)(Gain State 0) 3. 置綜測儀8960輸出功率-70dBm (NV_WCDMA_LNA_RANGE_FALL_I中定義) 改變數(shù)據(jù)格式值為-

8、152 (AGC Unit) 4. 調用FTM命令GetDVGAOffset()，參數(shù)為-152 5. GetDVGAOffset自動將獲得的DVGA offset值寫入寄存器 6. 將GetDVGAOffset的返回值寫入NV項 NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I.,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),FTM指令 GetDVGAOffset()包含的指令動作如下： 1. 首先將DVGA OFFSET清零 2. 置LNA gain狀態(tài)為增益狀態(tài)0 （增益狀態(tài)0為最大增益狀態(tài)） 3. 加載NV_LNA_RANGE_FALL并必須改變其數(shù)

9、據(jù)格式， 令該值為expected agc_value. 4. 讀取RX_AGC 10次并求其平均值 （同樣須改變其數(shù)據(jù)格式）令該值current agc_value. 5. DVGA_OFFSET = (current agc_value) (expected agc_value). 6. 設置DVGA_OFFSET,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),LNA Offset,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_LN

10、A_RANGE_OFFSET_I 校準流程： 1. 置DUT工作于FTM模式，WCDMA模式,參考信道CH9743 2. 置DUT工作于LNA Gain State 1 3. 置綜測儀8960輸出功率-66dBm (NV_WCDMA_LNA_RANGE_RISE_I中定義) 改變數(shù)據(jù)格式值為-112 (AGC Unit) 4.調用FTM命令GetLNAOffset() 需要兩個參數(shù)：LNA offset index(=1) LNA offset(= -112) 5.將GetLNAOffset的返回值寫入NV項 NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I.,WCDMA 接收機校準 R

11、X LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I 校準流程： 1. 置DUT工作于FTM模式，WCDMA模式,參考信道CH9743 2. 置DUT工作于LNA Gain State 2 3. 置綜測儀8960輸出功率-44dBm (NV_WCDMA_LNA_RANGE_RISE_2_I中定義) 改變數(shù)據(jù)格式值為108 (AGC Unit) 4.調用FTM命令GetLNAOffset() 需要兩個參數(shù)：LNA offset index(=2) LNA offset(= 108) 5.將GetLNAOffset的返回值寫入NV項 NV_

12、WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I.,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),FTM指令 GetLNAOffset()包含的指令動作如下： 1. 讀出當前LNA index n 2. 在當前LNA index(n)讀取RX_AGC值10次并取其平均 令該值為:previous RX_AGC 3. 將LNA index改為n+1，在該LNA index n+1上讀取RX_AGC值10次并取其平均，令該值為：next RX_AGC. 若n=1，LNA_OFFSET= next RX_AGC - previous RX_AGC 若n=2，LNA

13、_2_OFFSET= LNA_OFFSET+(next RX_AGC - previous RX_AGC),WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),DVGA信道補償校準 NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_VS_FREQ_I Data type: 8-bit signed Data range: -128 to 127 各測試信道下測得的DVGA offset與參考信道下測試的DVGA offset值的差值 - LNA信道補償校準 NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FREQ_I NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FRE

14、Q_2_I Data type: 8-bit signed Data range: -128 to 127 各測試信道下測得的LNA offset與參考信道下測試的LNA offset值的差值,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),校準頻道列表 AMSS支持多達16個頻率信道校準 可以選擇16個信道的任何一個頻道作為參考信道 參考頻道的選中遵循如下原則 從校準列表中選取 選擇的參考頻道能使得與頻率相關的校準項既有正值 也有負值，以防止NV值溢出 理論上無論什么樣的頻道作為參考信道，最后都獲得一樣的結果,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibra

15、tion (cont.),WCDAM發(fā)射機校準：每個BAND測試頻點16個 WCDMA接收機校準：每個BAND測試頻點16個 EDGE發(fā)射機校準：每個BAND測試頻點3個 EDGE接收機校準： 低BAND測試頻點8個，高BAND測試頻點16個,WCDMA 接收機校準 RX LNA Calibration (cont.),測試頻點,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration,發(fā)射機電路框圖,雙工器,PA,Transceiver,BB,定向 耦合器,PWR_DET,PA_RANGE_1,PA_RANGE_0,VMODE0,VMODE1,SSBI1_DATA,SBDT,WCDMA

16、發(fā)射機校準 Linear Calibration,線性校準的必要性 減少因射頻功率放大器的非線性失真產(chǎn)生的新的頻譜分量對相鄰信道的干擾 WCDMA，調制方式上行BPSK，下行QPSK，恒定包絡調制。W系統(tǒng)對ACLR要求越高,相應地對PA地線性要求就越高；ACLR指標是為防止發(fā)射機對鄰近頻點通道造成干擾而設定的指標，它是衡量發(fā)射機非線性失真程度的一個重要指標 HSDPA，調制方式為16QAM(正交調幅)，均峰比大,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration,發(fā)射機電路 工作原理圖,TX_AGC_ADJ PDM,TX_AGC_ADJ pin,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear

17、Calibration (cont.),PA的上升和下降切換點 NV_WCDMA_Rz_RISE_I NV_WCDMA_Rz_FALL_I 啟用定時器滯后功能來防止PA在不同增益狀態(tài)間的頻繁切換 該NV定義的功率電平指的是天線端的，而非PA端 不用的切換點應設置值為511 NV_WCDMA_R1_RISE_I= )=(1024/85.3) * (Rise threshold - minimum Tx power) -512,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),定時器的時間滯后功能 當TX功率持續(xù)降低 1. 一旦功率低于PA的RISE切換點，計時器開始計

18、時； 2. 狀態(tài)機仍使PA保持在高等級的增益狀態(tài)，直到計時器超時，狀態(tài)機將PA切換到下一增益等級； 3. 一旦功率低于PA的FALL切換點，狀態(tài)機立即將PA切換至較低增益等級狀態(tài)，此時無需啟動計時器,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),定時器的時間滯后功能 當TX功率持續(xù)升高 一旦功率高于PA的RISE切換點，狀態(tài)機立即將PA切換至較高增益等級狀態(tài) TX功率持續(xù)升高中，無需啟動計時器,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),放大器的線性特性 Tx output power與Tx AGC adj PDM控制信號間為非

19、線性關系，具有中斷、非單調性 每個單體的Tx增益曲線都不一樣 通過校準，將能建立起Tx output power與Tx AGC adj PDM控制信號的線性關系,Tx AGC adj PDM control signal,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),Tx的線性校準過程就是創(chuàng)建兩組校準數(shù)據(jù)表。PDM表和MASTER表 這兩組表建立起Tx_AGC_ADJ PDM控制信號同Tx output power間的線性關系。 QSC6240使用這兩張表中的值，以及基帶信號功率調節(jié)器，來控制整個Tx的輸出功率,Tx output power,WCDMA 發(fā)射機

20、校準 Linear Calibration (cont.),PDM表和MASTER表 TX線性校準生成的表分別存儲在一下NV項中 NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_0_ENH_I (64 elements) NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_1_I (32 elements) NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_2_I (32 elements) and NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_0_ENH (64 elements) NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_1_I (32 elements) NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_2_I (3

21、2 elements),WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),PDM表和MASTER表 PDM表存儲PDM值，用來設置輸出功率電平控制值 MASTER表存儲PDM表中每個PDM值所對應的Tx輸出功率值 Qualcomm參考設計使用PA增益狀態(tài) 為0，1，3，但是映射到的線性表編號為0，1，2 (這個映射關系可以在NV_WCDMA_PA_RANGE_MAP中定義) 每一個PA gain state都有一套獨立的線性表 每個BAND只在參考信道下測試一套PDM和MASTER表,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),PD

22、M表-1 用戶能生成自己的PDM表，基于以下原則： -PDM值的范圍是0127 -每個PA gain state都有不同的step size -步進值的選擇應考慮到要覆蓋PA某一增益狀態(tài)的整個動態(tài)范圍 PA Range 0(Lowest gain state)step size=2 PA Range 1，3 step size=3 -第一個PDM表中的64個值并非都會用到,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),PDM表-2 在每個PA Range，建議PDM表的上限都預留一個動態(tài)余量值(headroom) 動態(tài)余量值用以進行最差情況下的溫度補償和頻率補償

23、 動態(tài)余量值因設計、個體的不同而不同，需要在校準過程中確定 For example: PA range 0的切換點功率值 708 (in Tx AGC units) (2 dBm) 頻率補償: -38 (in Tx AGC units) 溫度補償: -42 (in Tx AGC units) 最小動態(tài)余量: |38 + 42| = 80 counts PA range 0的TX_LIN_MASTER 上限值最少為： 708 + 80 = 788.,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),Tx線性校準過程-1 1. 設置手機模式WCDMA 2. 設置PA R

24、ange 3. 設置UE、綜測儀工作于參考信道 4. 針對每一個PA Range，確定其對應的最大輸出功率 maxpower=Rise Switchpoint + headroom 5. 改變PDM值使輸出期望最大功率，并將此時的PDM記錄為max_pdm 6. 調用FTM_TX_SWEEP_CAL命令， 參數(shù)1:tx_sweep_pdm_start_pwr=max_pdm 參數(shù)2:Tx_sweep_step_size,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),Tx線性校準過程-2 7. 針對每一個PA Range，生成PDM并寫入NV NV_WCDMA_T

25、X_PDM_LIN_0_ENH_I NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_1_I NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_2_I 8. 從FTM_TX_SWEEP_CAL命令的返回值中，獲得PDM表中每個PDM值對應的Tx功率電平值，寫入NV NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_0_ENH NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_1_I NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_2_I 9. 從PDM表和MASTER表中剔除非單調測試點,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),FTM_TX_SWEEP_CAL指令 1. 一個低電平觸發(fā)

26、脈沖后定時器開始計時，UE以step size=2逐步減小PDM值，時間間隔20ms 2. 減小PDM的同時測量Tx功率電平值(從高功率到低功率) 3. Start Pwr=之前獲得的max_pdm,WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),WCDMA 發(fā)射機校準 Linear Calibration (cont.),WCDMA 發(fā)射機校準 Tx vs Freq Calibration (cont.),頻率補償校準 NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_0_I NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_1_I NV_WCDMA_TX_CO

27、MP_VS_FREQ_2_I 1. 設置UE工作于WCDMA，PA Range 0(lowest gain state) 2. 設置UE和綜測儀處于參考信道 3. 調整TX_AGC_ADJ PDM值使輸出功率等于RI_RISE和RI_FALL之間的某一固定值，記錄下輸出功率值為X1(dBm) 4. PDM值不變，切換信道channeli，再次測量輸出功率值，記為Xi 5. NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_0_Ii=(Xi-X1)*12,WCDMA 發(fā)射機校準 HDET Calibration,HDET校準 TX線性表中實際上也包含了頻率補償和溫度補償，所以，TX_GAIN_C

28、TL能精確地表示真實的功率值。 但是，由于存在溫度梯度及其它一些不能補償?shù)囊蛩兀?TX_GAIN_CTL并不能足夠準確地進行最大功率限制(maximum Tx output power limiting) 需要高功率檢測電路HDET(High power Detect),WCDMA 發(fā)射機校準 HDET Calibration (cont.),HDET 反饋回路 NV_WCDMA_TX_LIM_VS_TEMP_I 定義了最大期望發(fā)射功率值， 也是TX_GAIN_LIMIT寄存器中的 初始值 注意：HDET電路只做最大功率限制，不影響Tx在其他情況下的功率值。,WCDMA 發(fā)射機校準 HDET Calibration (cont.),HDET校準 1. 在參考頻點，測量并建立HDET值和AGC的線性關系 2. 在TxLinearSweep測試過程中，當進行到PA最高增益等級的sweep測量時，通過使用FTM命令FTM_GET_HDET_FROM_TX_SWEEP_CAL 獲得對應的HDET值 3. HD