劉先鋒Seasat Liu ------North China OEM Team
摘要
ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性能的模數轉換芯片，這款芯片目前已經廣泛的應用在通信行業。本文詳細介紹了ADS58C48 切換模式在時分通信系統中的應用。
1 ADS58C48 簡介
ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）推出的采樣頻率高達200MSPS 的4 通道11 位模數轉換器（ADC），單電源1.8V 工作，總功耗為0.9W。ADS58C48 采用SNRBoost3G 技術，140MHz 時的SFDR 為82dBc，支持帶寬高達60MHz，可為要求高信號帶寬的多載波與多模式通信系統（如CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE 以及WiMAX 等）提高帶內信噪比(SNR)。
ADS58C48 的SNRBoost 技術可在185MSPS 為整個60MHz 帶寬提高達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 分集接收機等應用需求。
ADS58C48 的關鍵特性和優勢
可編程SNRBoost 技術可實現60MHz 帶寬下高達72.3dB 的SNR 性能，或30MHz 帶寬下達75.4db 的SNR 性能，從而滿足客戶3G 與4G 接收機靈敏度規范的要求；
低功耗：在200MSPS 下單位通道功耗為215mW，可幫助制造商成功設計低功耗高密度四通道接收機與數字預失真(DPD)反饋環路；
輸出可選CMOS 或DDR LVDS，可實現與TI GC53xx 數字射頻產品、FPGA 以及數字ASIC 解決方案的便捷連接；
包括DAC3484、LMH6522/1、TRF3705、LMH04808、GC5330、LMX2531/2581 以及TMS320C6748 在內的完整信號鏈可加速產品的上市進程。
支持SNRBoost 切換，可同時用于接收和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)以及功放預失真（DPD）芯片GC5330，GC5337 等，同時TI 提供完整的時鐘分配LMK04808 和本振LMX2531/2581 的解決方案。
ADS58C48 是4 通道的產品。它采用TI 的專利SNRBoost 技術，可以把信噪比提升，達到14bit ADC 的信噪比，可以用在通信系統的接收通道，同時也支持SNRBoost 功能關閉，使其成為一個標準的11bit 200Mhz 的ADC，可以用在通信系統的DPD 反饋接收通道中。
圖 1. SNRBoost 功能關閉ADS58C48 輸出頻譜圖
圖 2. SNRBoost 功能打開ADS58C48 輸出頻譜圖
2 時分通信系統（TDD）簡介
時分通信系統是指在移動通信系統中接收和傳送是在同一頻率信道即載波的不同時隙，用保證時間來分離接收與發送信道；移動通信系統中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帶來許多優勢。比如它不需要分配對稱頻段的頻率，并可在每信道內靈活控制、改變發送和接收時段的時隙比例等優點。時分系統具有通信號質量高，保密較好，系統容量較大等優點，但它必須有精確的定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術上比較復雜。
由于移動系統發信機的大功率發射與新的調制方式帶來的信號PAR 變大，功率放大器的發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。數字預失真（DPD）在提高效率，多載波應用，修正效果和自適應能力上有很的優勢，幾乎成為新系統的標配。下圖是典型的時分帶DPD功能的通信系統。
圖 3. 帶DPD 功能的時分通信系統框圖
3 ADS58C48 切換模式在時分通信系統中的應用
系統中由于引入了DPD 功能，因此又多了一路對反饋鏈路ADC 的需求，這樣就帶來了系統設計的復雜和成本的上升。DPD 是對功放進行校正，因此必須在發射時隙工作。由于時分系統的收發是按照時間分開的，因此可以考慮在發射時隙時，用接收鏈路來進行DPD 反饋鏈路的數據采集，使接收和反饋共用同一鏈路，可以大大的簡化系統的成本。但是時分通信系統的接收鏈路和DPD的反饋接收鏈路所關注的參數不同，因此關心的指標也不同。而且時分系統必須滿足系統的同步和定時功能，因此必須仔細的設計鏈路。
ADS58C48 的SNRBoost 功能可以使帶內的信噪比得到提升，在40M 帶寬內信噪比可到74.5dB，60M 帶寬內信噪比可到72.3dB。完全可以應用在時分系統的接收通道，滿足靈敏度等指標的需求。ADS58C48 的SNRBoost 功能關閉后，有效信號帶寬可達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，也可以通過管腳進行使能。考慮到時分系統對時延和同步的嚴格要求，最好使用ADS58C48 控制管腳使能和關閉SNRBoost 功能。
圖 4. 接收和反饋復用的時分通信系統框圖
時分通信系統為了能正常的工作，有嚴格的同步要求，必須精確的測定出鏈路的時延，以作出補償，滿足系統同步的要求。在反饋通道和接收通道共用一個鏈路時，更是要準確測量出時延參數。時延參數包括通道絕對時延和收發切換時間提前量兩部分。而收發切換時間提前量又是建立在知道通道絕對時延的基礎上的。因此要測量確定出上下行鏈路中從天線口到基帶數據之間的絕對時延，然后考慮到系統的要求，確定出收發時間提前量，在基帶部分和數字預失真部分延遲接收以彌補這部分的時延差，以滿足系統的同步要求。下圖是是以TD LTE 為例的一個補償時延的需求框圖。
圖 5. TD-LTE 接收時延需求時序圖
在上圖中可以看到，接收的開關是應該在GP 時隙生效的，如果數據過早或過完接收的話都會造成錯誤。
根據測量使用的儀器不同,一般時延測量主要可采用的方案有很多種，比如網絡分析儀測量時延、示波器測量時延、矢量信號分析儀測量時延、時間間隔測量儀測量時延和相位計測量時延。下圖是某時分通信系統的模擬鏈路的時延測試結果。
圖 6. 某模擬鏈路時延測試圖
ADS58C48 的SNRBoost 功能的latency 時間如圖
圖 7. ADS58C48 的Latency 圖
模擬鏈路的時延由ADC 時延和模擬鏈路的時延共同決定。數字鏈路的時延主要由數字上下變頻器，峰均比抑制等環節決定。當兩部的時延都精確的確定后，就可以設定好系統的時延，使其滿足圖5 系統的時延要求，然后按照相應的要求，由系統的主控單元在確定的時間點打開和關閉系統的接收鏈路和反饋鏈路的開關。
4 總結
ADS58C48 是德州儀器（Texas Instruments）新推出的低功耗，高密度，高采樣率，高性能的模數轉換芯片，這款芯片目前已經廣泛的應用在通信行業。本文以TD-LTE 系統為例，詳細介紹了時延在在時分通信系統中的重要性，以及如何確定系統的時延。
5 參考文獻
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. 時延測量方法研究，黃昆超，電子科技大學，2007
