高通平台校准原理介绍.ppt

高通平台校准原理介绍,WCDMA,校准部分,祝琴,2010,年,11,月,目录,校准概述,QSC6240,平台校准原理,WCDMA,的发射机和接收机校准,EDGE,的发射机和接收机校准,校准项目,校准概述,什么是校准,校准目的,校准内容,移动台如何利用校准数据,校准系统的硬件构成,校准概述,什么是校准？,由于器件不一致、温度变化、器件老化等因素的影响，即使是基于同样的平台同样的设计，也会表现出不同的电性能。,为了消除这种影响，每个手机在出厂之前都要对这些参数进行测量计算，得到一些参数误差数据，并把这些误差数据存储到一定的存储介质（一般为,EEPROM,）里，在手机正常使用过程中，,CPU,会读取这些数据并利用一定的算法对需要补偿的参数进行补偿。,在生产测试过程中，对需要补偿校正的数据测量计算并存入,EEPROM,里的过程，称之为校准,.,校准概述,校准目的,移动台的射频电路存在大量的模拟器件，模拟器件具有很大的器件离散性，为了保证每一个移动台的射频指标都满足行业标准（,3GPP,）的要求，保证,WCDMA,网络、,GSM,网络的性能，必须对每部移动台进行射频校准。,接收机校准,用户单元必须正确估计接收的最优信噪比，并为信号发射功率大小提供依据,发射机校准,用户单元必须在一个大的动态范围和正确的功率等级上发射,校准概述,校准内容,补偿器件的非线性特性,提供绝对的功率参考,进行最大功率限定,提高接收灵敏度,提供频率补偿,提供温度补偿,校准概述,NV,：,(Non-Volatile),非易失性存储器,射频相关的,NV,值,Static RF NV items:,Measured once per design.,Measured RF NV items:,Is determined by the RF calibration process,.,射频校准数据存储在动态,NV,NV,数据备份生成,QCN,文件，进行读写,校准概述,移动台如何利用校准数据,在工厂模式（,FTM,）下,校准得到的数据存储在,AMSS,的,NV,中；,在正常工作模式工作时，,AMSS,调用上述校准数据确保手机的射频指标。,校准概述,校准系统的硬件构成,W,Agilent 8960,校准项目,MSM6290,和,QSC6240,平台校准项目差异,校准项目,MSM6290,测试项,QSC6240,测试项,WCDMA,TX,Linear Calibration,Linear Calibration,Tx,vs,Freq Comp,Tx,vs,Freq Comp,HDET Calibration,HDET Calibration,Tx,Lim,vs,Freq,Tx,Lim,vs,Freq,RX,Temp Calibration,Temp Calibration,LNA Calibration,LNA Calibration,WCDMA IM2 Cal,不用校准,SUB RX,Diversity Calibration,Diversity Test,EDGE,TX,KVCO Calibration,Polar Calibration,Polar Calibration,RSB Calibration,RSB Calibration,Path Delay,Path Delay,Carrier Suppression,RX,AFC Cal,AFC Cal,Rx Gain,vs,Freq comp,Rx Gain,vs,Freq comp,GSM IM2 Cal,GSM IM2 Cal,校准项目,MSM6290,和,QSC6240,平台校准项目差异,校准项目,WCDMA RX CAL,Temp Calibration,温度,ADC,检测校准,LNA Calibration,接收灵敏度校准,WCDMA TX CAL,Linear Calibration,PA,线性校准，确保输出信号功率的准确度,Tx,vs,Freq Comp,输出功率相对频率的补偿,HDET Calibration,高功率检测电路校准，确保大功率时功控的精度,Tx,Lim,vs,Freq,最大功率下相对频率的补偿,功率的表示方法,功率的表示方法,Rx AGC,和,dBm,的转换,-106-20.7dBm,功率的表示方法,Tx,AGC,和,dBm,的转换,-57.3 28dBm,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration,接收机电路工作原理,接收机的信号强度随着手机离基站的距离的远近而改变。因此，接收机的路径增益要求是可变的，目的是补偿,Rx,信号强度的改变，保证天线处的宽范围的信号强度在解调器的输入端被压缩成一个近乎恒定的电平。,接收的射频信号在经过,ADC,转换后直接用,DVGA (,Digital Variable Gain Amplifier,数字可变增益放大器,),调整信号的强度，进入基带处理电路。,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),接收机电路工作原理框图,接收机校准主要包括：,DVGA Offset,校准和,LNA Offset,校准,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),校准过程中将读取的,DVGA gain offset,和,LNA offset,填入下表,对应的,NV,项为：, NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I, NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I, NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I,阴影部分表示参考信道,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),DVGA Offset,校准,表示从天线主口经过,LNA,和,MIXER,，到接收机内部的整个路径损耗值,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),DVGA GAIN Offset,-48,实际值,理想值,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I,校准流程：,1.,置,DUT,工作于,FTM,模式，参考信道,CH9743,2.,置,DUT,工作于,LNA,的最大增益状态,(,Gain State,0),3.,置综测仪,8960,输出功率,-70dBm (,NV_WCDMA_LNA_RANGE_FALL_I,中定义,),改变数据格式值为,-152 (AGC Unit),4.,调用,FTM,命令,GetDVGAOffset,(),，,参数为,-152,5.,GetDVGAOffset,自动将获得的,DVGA offset,值写入寄存器,6.,将,GetDVGAOffset,的,返回值写入,NV,项,NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I.,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),FTM,指令,GetDVGAOffset,(),包含的指令动作如下：,1.,首先将,DVGA OFFSET,清零,2.,置,LNA gain,状态为增益状态,0,（增益状态,0,为最大增益状态）,3.,加载,NV_LNA_RANGE_FALL,并必须改变其数据格式，,令该值为,expected,agc_value,.,4.,读取,RX_AGC 10,次并求其平均值,（同样须改变其数据格式）令该值,current,agc_value,.,5. DVGA_OFFSET =,(current,agc_value,) (expected,agc_value,).,6.,设置,DVGA_OFFSET,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),LNA Offset,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I,校准流程：,1.,置,DUT,工作于,FTM,模式，,WCDMA,模式,参考信道,CH9743,2.,置,DUT,工作于,LNA Gain State 1,3.,置综测仪,8960,输出功率,-66dBm,(,NV_WCDMA_LNA_RANGE_RISE_I,中定义,),改变数据格式值为,-112 (AGC Unit),4.,调用,FTM,命令,GetLNAOffset,(),需要两个参数：,LNA offset index,(=1),LNA offset(= -112),5,.,将,GetLNAOffset,的,返回值写入,NV,项,NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I,.,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I,校准流程：,1.,置,DUT,工作于,FTM,模式，,WCDMA,模式,参考信道,CH9743,2.,置,DUT,工作于,LNA Gain State 2,3.,置综测仪,8960,输出功率,-44dBm,(,NV_WCDMA_LNA_RANGE_RISE_2_I,中定义,),改变数据格式值为,108 (AGC Unit),4.,调用,FTM,命令,GetLNAOffset,(),需要两个参数：,LNA offset index,(=2),LNA offset(= 108),5,.,将,GetLNAOffset,的,返回值写入,NV,项,NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I,.,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),FTM,指令,GetLNAOffset,(),包含的指令动作如下：,1.,读出当前,LNA index n,2.,在当前,LNA,index(n,),读取,RX_AGC,值,10,次并取其平均,令该值为,:previous RX_AGC,3.,将,LNA index,改为,n+1,，在该,LNA index n+1,上读取,RX_AGC,值,10,次并取其平均，令该值为：,next RX_AGC.,若,n=1,，,LNA_OFFSET= next RX_AGC - previous RX_AGC,若,n=2,，,LNA_2_OFFSET=,LNA_OFFSET+(next,RX_AGC - previous RX_AGC),WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),DVGA,信道补偿校准,NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_VS_FREQ_I, Data type: 8-bit signed, Data range: -128 to 127,各测试信道下测得的,DVGA offset,与参考信道下测试的,DVGA offset,值的差值,-,LNA,信道补偿校准,NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FREQ_I,NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FREQ_2_I, Data type: 8-bit signed, Data range: -128 to 127,各测试信道下测得的,LNA offset,与参考信道下测试的,LNA offset,值的差值,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),校准频道列表,AMSS,支持多达,16,个频率信道校准,可以选择,16,个信道的任何一个频道作为参考信道,参考频道的选中遵循如下原则,从校准列表中选取,选择的参考频道能使得与频率相关的校准项既有正值 也有负值，以防止,NV,值溢出,理论上无论什么样的频道作为参考信道，最后都获得一样的结果,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),WCDAM,发射机校准：每个,BAND,测试频点,16,个,WCDMA,接收机校准：每个,BAND,测试频点,16,个,EDGE,发射机校准：每个,BAND,测试频点,3,个,EDGE,接收机校准：,低,BAND,测试频点,8,个，高,BAND,测试频点,16,个,WCDMA,接收机校准,RX LNA Calibration (cont.),测试频点,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration,发射机电路框图,双工器,PA,Transceiver,BB,定向,耦合器,PWR_DET,PA_RANGE_1,PA_RANGE_0,VMODE0,VMODE1,SSBI1_DATA,SBDT,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration,线性校准的必要性,减少因射频功率放大器的非线性失真,产生的新的频谱分量对相邻信道的干扰,WCDMA,，调制方式上行,BPSK,，下行,QPSK,，恒定包络调制。,W,系统对,ACLR,要求越高,相应地对,PA,地线性要求就越高；,ACLR,指标,是,为,防止,发射机对邻近频点通道造成干扰,而,设定的指标,，它是衡量,发射机非线性,失真程度的一,个,重要,指标,HSDPA,，调制方式为,16QAM(,正交调幅,),，均峰比大,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration,发射机电路,工作原理图,TX_AGC_ADJ,PDM,TX_AGC_ADJ,pin,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),PA,的上升和下降切换点,NV_WCDMA_Rz_RISE_I,NV_WCDMA_Rz_FALL_I,启用定时器滞后功能来防止,PA,在不同增益状态间的频繁切换,该,NV,定义的功率电平指的是天线端的，而非,PA,端,不用的切换点应设置值为,511,NV_WCDMA_R1_RISE_I= )=(1024/85.3) * (Rise threshold - minimum,Tx,power) -512,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),定时器的时间滞后功能,当,TX,功率持续降低,1.,一旦功率低于,PA,的,RISE,切换点，计时器开始计时；,2.,状态机仍使,PA,保持在高等级的增益状态，直到计时器超时，状态机将,PA,切换到下一增益等级；,3.,一旦功率低于,PA,的,FALL,切换点，状态机立即将,PA,切换至较低增益等级状态，此时无需启动计时器,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),定时器的时间滞后功能,当,TX,功率持续升高,一旦功率高于,PA,的,RISE,切换点，状态机立即将,PA,切换至较高增益等级状态,TX,功率持续升高中，无需启动计时器,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),放大器的线性特性,Tx,output power,与,Tx,AGC,adj,PDM,控制信号间为非线性关系，具有中断、非单调性,每个单体的,Tx,增益曲线都不一样,通过校准，将能建立起,Tx,output power,与,Tx,AGC,adj,PDM,控制信号的线性关系,Tx,AGC,adj,PDM control signal,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),Tx,的线性校准过程就是创建两组校准数据表。,PDM,表和,MASTER,表,这两组表建立起,Tx_AGC_ADJ,PDM,控制信号同,Tx,output power,间的线性关系,。,QSC6240,使用这两张表中的值，以及基带信号功率调节器，来控制整个,Tx,的输出功率,Tx,output power,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),PDM,表和,MASTER,表,TX,线性校准生成的表分别存储在一下,NV,项中,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 (32 elements),WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),PDM,表和,MASTER,表,PDM,表,存储,PDM,值，用来设置输出功率电平控制值,MASTER,表,存储,PDM,表中每个,PDM,值所对应的,Tx,输出功率值,Qualcomm,参考设计使用,PA,增益状态 为,0,，,1,，,3,，但是映射到的线性表编号为,0,，,1,，,2,(,这个映射关系可以在,NV_WCDMA_PA_RANGE_MAP,中定义,),每一个,PA gain state,都有一套独立的线性表,每个,BAND,只在参考信道下测试一套,PDM,和,MASTER,表,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),PDM,表,-1,用户能生成自己的,PDM,表，基于以下原则：,-PDM,值的范围是,0127,-,每个,PA gain state,都有不同的,step size,-,步进值的选择应考虑到要覆盖,PA,某一增益状态的整个动态范围,PA Range 0(Lowest gain state)step size=2,PA Range 1,，,3 step size=3,-,第一个,PDM,表中的,64,个值并非都会用到,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),PDM,表,-2,在每个,PA Range,，建议,PDM,表的上限都预留一个动态余量值,(headroom),动态余量值用以进行最差情况下的温度补偿和频率补偿,动态余量值因设计、个体的不同而不同，需要在校准过程中确定,For example:,PA range 0,的切换点功率值,708 (in,Tx,AGC units) (2,dBm,),频率补偿,: -38,(in,Tx,AGC units),温度补偿,: -42,(in,Tx,AGC units),最小动态余量,:,|38 + 42| = 80 counts,PA range 0,的,TX_LIN_MASTER,上限值最少为：,708 + 80 = 788.,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),Tx,线性校准过程,-1,1.,设置手机模式,WCDMA,2.,设置,PA Range,3.,设置,UE,、综测仪工作于参考信道,4.,针对每一个,PA Range,，确定其对应的最大输出功率,maxpower,=Rise,Switchpoint,+ headroom,5.,改变,PDM,值使输出期望最大功率，并将此时的,PDM,记录为,max_pdm,6.,调用,FTM_TX_SWEEP_CAL,命令，,参数,1:tx_sweep_pdm_start_pwr=,max_pdm,参数,2:Tx_sweep_step_size,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),Tx,线性校准过程,-2,7.,针对每一个,PA Range,，生成,PDM,并写入,NV,NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_0_ENH_I,NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_1_I,NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_2_I,8.,从,FTM_TX_SWEEP_CAL,命令的返回值中，获得,PDM,表中每个,PDM,值对应的,Tx,功率电平值，写入,NV,NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_0_ENH,NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_1_I,NV_WCDMA_TX_LIN_MASTER_2_I,9.,从,PDM,表和,MASTER,表中剔除非单调测试点,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),FTM_TX_SWEEP_CAL,指令,1.,一个低电平触发脉冲后定时器开始计时，,UE,以,step size=2,逐步减小,PDM,值，时间间隔,20ms,2.,减小,PDM,的同时测量,Tx,功率电平值,(,从高功率到低功率,),3. Start,Pwr,=,之前获得的,max_pdm,WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),WCDMA,发射机校准,Linear Calibration (cont.),WCDMA,发射机校准,Tx,vs,Freq Calibration (cont.),频率补偿校准,NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_0_I,NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_1_I,NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_2_I,1.,设置,UE,工作于,WCDMA,，,PA Range 0(lowest gain state),2.,设置,UE,和综测仪处于参考信道,3.,调整,TX_AGC_ADJ PDM,值使输出功率等于,RI_RISE,和,RI_FALL,之间的某一固定值，记录下输出功率值为,X1(dBm),4. PDM,值不变，切换信道,channeli,，再次测量输出功率值，记为,Xi,5. NV_WCDMA_TX_COMP_VS_FREQ_0_Ii=(Xi-X1)*12,WCDMA,发射机校准,HDET Calibration,HDET,校准,TX,线性表中实际上也包含了频率补偿和温度补偿，所以，,TX_GAIN_CTL,能精确地表示真实的功率值。,但是，由于存在温度梯度及其它一些不能补偿的因素，,TX_GAIN_CTL,并不能足够准确地进行最大功率限制,(maximum,Tx,output power limiting),需要高功率检测电路,HDET(High,power Detect,),WCDMA,发射机校准,HDET Calibration (cont.),HDET,反馈回路,NV_WCDMA_TX_LIM_VS_TEMP_I,定义了最大期望发射功率值，,也是,TX_GAIN_LIMIT,寄存器中的,初始值,注意：,HDET,电路只做最大功率限制，不影响,Tx,在其他情况下的功率值。,WCDMA,发射机校准,HDET Calibration (cont.),HDET,校准,1.,在参考频点，测量并建立,HDET,值和,AGC,的线性关系,2.,在,TxLinearSweep,测试过程中，当进行到,PA,最高增益等级的,sweep,测量时，通过使用,FTM,命令,FTM_GET_HDET_FROM_TX_SWEEP_CAL,获得对应的,HDET,值,3. HDET,表中的,16,个功率值已预先确定，只需填入对应的,HDET,值。,( HDET,值是根据之前线性校准时所获得的,ADC,值通过线性内插法计算得到,),4. HDET,表中包含,16,个值，对应于,16,个等分的,Tx,功率电平,HDET,值写入,NV_WCDMA_EXP_HDET_VS_AGC_I,WCDMA,发射机校准,HDET Calibration (cont.),HEDT,校准,预先确定的,16,个功率值如何得到,1.,Tx,动态范围,-57.328dBm,2.,前,25%,的动态范围,6.67528dBm,3.,将动态范围等分为,16,份,注意：,28dBm,并不包含在表中,4.,HDET offset,=maximum,Tx,power limit 6dB,HDET span,=maximum,Tx,power limit +2dB-offset,OFFSET,和,SPAN,定义了,HDET,功率限制算法起效的范围,WCDMA,发射机校准,Tx,Lim,vs,Freq Calibration,NV_WCDMA_TX_LIM_VS_FREQ_I,校准,HDET,检测电路的频率补偿,校准流程,1.,取,HDET,表中稍小于,max,Tx,Power,的两组值来计算,HDET scale,2.,依次改变频点,016,，用,FTM Sweep cal,命令获取离最大,TxPower,最接近的一组,power,和对应的,HDET,值。,3.,每个频点各选取一组，共,16,组值填入表中,4.,计算,NV_WCDMA_TX_LIM_VS_FREQ_I,WCDMA,发射机校准,Tx,Lim,vs,Freq Calibration,WCDMA,发射机校准,Tx,Lim,vs,Freq Calibration,WCDMA,发射机校准,Tx,Lim,vs,Freq Calibration,Temperature Calibration,NV_ENH_THERM.min,NV_ENH_THERM.max,Temperature Calibration,与温度补偿有关的,NV,接收部分,NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_VS_TEMP_I,发射部分,NV_WCDMA_TX_LIM_VS_TEMP_I,NV_WCDMA_TX_LIN_VS_TEMP_I,谢 谢 ！,