高通平臺(tái)校準(zhǔn)原理介紹

1、高通平臺(tái)校準(zhǔn)原理介紹WCDMA校準(zhǔn)部分,2010年11月,目錄,校準(zhǔn)概述 QSC6240平臺(tái)校準(zhǔn)原理 WCDMA的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)校準(zhǔn) EDGE的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)校準(zhǔn) 校準(zhǔn)項(xiàng)目,校準(zhǔn)概述,什么是校準(zhǔn) 校準(zhǔn)目的 校準(zhǔn)內(nèi)容 移動(dòng)臺(tái)如何利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 校準(zhǔn)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,校準(zhǔn)概述,什么是校準(zhǔn)？ 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(tái)同樣的設(shè)計(jì)，也會(huì)表現(xiàn)出不同的電性能。 為了消除這種影響，每個(gè)手機(jī)在出廠之前都要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測量計(jì)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(chǔ)到一定的存儲(chǔ)介質(zhì)（一般為EEPROM）里，在手機(jī)正常使用過程中，CPU會(huì)讀取這些數(shù)據(jù)并利用一定的算法對(duì)需

2、要補(bǔ)償?shù)膮?shù)進(jìn)行補(bǔ)償。 在生產(chǎn)測試過程中，對(duì)需要補(bǔ)償校正的數(shù)據(jù)測量計(jì)算并存入EEPROM里的過程，稱之為校準(zhǔn).,校準(zhǔn)概述,校準(zhǔn)目的 移動(dòng)臺(tái)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(gè)移動(dòng)臺(tái)的射頻指標(biāo)都滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（3GPP）的要求，保證WCDMA網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)的性能，必須對(duì)每部移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行射頻校準(zhǔn)。 接收機(jī)校準(zhǔn)用戶單元必須正確估計(jì)接收的最優(yōu)信噪比，并為信號(hào)發(fā)射功率大小提供依據(jù) 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn)用戶單元必須在一個(gè)大的動(dòng)態(tài)范圍和正確的功率等級(jí)上發(fā)射,校準(zhǔn)概述,校準(zhǔn)內(nèi)容 補(bǔ)償器件的非線性特性,提供絕對(duì)的功率參考 進(jìn)行最大功率限定 提高接收靈敏度 提供頻率補(bǔ)償 提供溫度補(bǔ)償,校

3、準(zhǔn)概述,NV：(Non-Volatile) 非易失性存儲(chǔ)器 射頻相關(guān)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(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在動(dòng)態(tài)NV NV數(shù)據(jù)備份生成QCN文件，進(jìn)行讀寫,校準(zhǔn)概述移動(dòng)臺(tái)如何利用校準(zhǔn)數(shù)據(jù),在工廠模式（FTM）下,校準(zhǔn)得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在AMSS 的NV中； 在正常工作模式工作時(shí)，AMSS調(diào)用上述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)確保手機(jī)的射頻指標(biāo)。,校準(zhǔn)概述,校準(zhǔn)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,W,Agilent 8960,校準(zhǔn)

4、項(xiàng)目MSM6290和QSC6240平臺(tái)校準(zhǔn)項(xiàng)目差異,校準(zhǔn)項(xiàng)目MSM6290和QSC6240平臺(tái)校準(zhǔn)項(xiàng)目差異,校準(zhǔn)項(xiàng)目,WCDMA RX CAL Temp Calibration 溫度ADC檢測校準(zhǔn) LNA Calibration 接收靈敏度校準(zhǔn) WCDMA TX CAL Linear Calibration PA線性校準(zhǔn)，確保輸出信號(hào)功率的準(zhǔn)確度 Tx vs Freq Comp 輸出功率相對(duì)頻率的補(bǔ)償 HDET Calibration 高功率檢測電路校準(zhǔn)，確保大功率時(shí)功控的精度 Tx Lim vs Freq 最大功率下相對(duì)頻率的補(bǔ)償,功率的表示方法,功率的表示方法Rx AGC和dBm的轉(zhuǎn)換,-

5、106-20.7dBm,功率的表示方法Tx AGC和dBm的轉(zhuǎn)換,-57.3 28dBm,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration,接收機(jī)電路工作原理 接收機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度隨著手機(jī)離基站的距離的遠(yuǎn)近而改變。因此，接收機(jī)的路徑增益要求是可變的，目的是補(bǔ)償Rx信號(hào)強(qiáng)度的改變，保證天線處的寬范圍的信號(hào)強(qiáng)度在解調(diào)器的輸入端被壓縮成一個(gè)近乎恒定的電平。 接收的射頻信號(hào)在經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后直接用DVGA (Digital Variable Gain Amplifier 數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃?調(diào)整信號(hào)的強(qiáng)度，進(jìn)入基帶處理電路。,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont

6、.),接收機(jī)電路工作原理框圖 接收機(jī)校準(zhǔn)主要包括： DVGA Offset校準(zhǔn)和LNA Offset校準(zhǔn),WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),校準(zhǔn)過程中將讀取的DVGA gain offset和LNA offset填入下表 對(duì)應(yīng)的NV項(xiàng)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(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),DVGA Offset校準(zhǔn) 表示從天線主口經(jīng)過LN

7、A和MIXER，到接收機(jī)內(nèi)部的整個(gè)路徑損耗值,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),DVGA GAIN Offset,-48,實(shí)際值,理想值,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I 校準(zhǔn)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-152 (AGC Unit)

8、4. 調(diào)用FTM命令GetDVGAOffset()，參數(shù)為-152 5. GetDVGAOffset自動(dòng)將獲得的DVGA offset值寫入寄存器 6. 將GetDVGAOffset的返回值寫入NV項(xiàng) NV_WCDMA_VGA_GAIN_OFFSET_I.,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),FTM指令 GetDVGAOffset()包含的指令動(dòng)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)據(jù)格式， 令該值為expecte

9、d 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(shè)置DVGA_OFFSET,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),LNA Offset,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I 校準(zhǔn)

10、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(diào)用FTM命令GetLNAOffset() 需要兩個(gè)參數(shù)：LNA offset index(=1) LNA offset(= -112) 5.將GetLNAOffset的返回值寫入NV項(xiàng) NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_I.,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (c

11、ont.),NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFSET_2_I 校準(zhǔn)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(diào)用FTM命令GetLNAOffset() 需要兩個(gè)參數(shù)：LNA offset index(=2) LNA offset(= 108) 5.將GetLNAOffset的返回值寫入NV項(xiàng) NV_WCDMA_LNA_RANGE_OFFS

12、ET_2_I.,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),FTM指令 GetLNAOffset()包含的指令動(dòng)作如下： 1. 讀出當(dāng)前LNA index n 2. 在當(dāng)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_2_OFFSET= LNA_OFFSET

13、+(next RX_AGC - previous RX_AGC),WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),DVGA信道補(bǔ)償校準(zhǔn) 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(bǔ)償校準(zhǔn) NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FREQ_I NV_WCDMA_LNA_OFFSET_VS_FREQ_2_I Data type: 8-bit

14、 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(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),校準(zhǔn)頻道列表 AMSS支持多達(dá)16個(gè)頻率信道校準(zhǔn) 可以選擇16個(gè)信道的任何一個(gè)頻道作為參考信道 參考頻道的選中遵循如下原則 從校準(zhǔn)列表中選取 選擇的參考頻道能使得與頻率相關(guān)的校準(zhǔn)項(xiàng)既有正值 也有負(fù)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(jié)果,WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),WCDAM發(fā)射機(jī)校準(zhǔn)：

15、每個(gè)BAND測試頻點(diǎn)16個(gè) WCDMA接收機(jī)校準(zhǔn)：每個(gè)BAND測試頻點(diǎn)16個(gè) EDGE發(fā)射機(jī)校準(zhǔn)：每個(gè)BAND測試頻點(diǎn)3個(gè) EDGE接收機(jī)校準(zhǔn)： 低BAND測試頻點(diǎn)8個(gè)，高BAND測試頻點(diǎn)16個(gè),WCDMA 接收機(jī)校準(zhǔn)RX LNA Calibration (cont.),測試頻點(diǎn),WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration,發(fā)射機(jī)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 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration,

16、線性校準(zhǔn)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(duì)相鄰信道的干擾 WCDMA，調(diào)制方式上行BPSK，下行QPSK，恒定包絡(luò)調(diào)制。W系統(tǒng)對(duì)ACLR要求越高,相應(yīng)地對(duì)PA地線性要求就越高；ACLR指標(biāo)是為防止發(fā)射機(jī)對(duì)鄰近頻點(diǎn)通道造成干擾而設(shè)定的指標(biāo)，它是衡量發(fā)射機(jī)非線性失真程度的一個(gè)重要指標(biāo) HSDPA，調(diào)制方式為16QAM(正交調(diào)幅)，均峰比大,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration,發(fā)射機(jī)電路 工作原理圖,TX_AGC_ADJ PDM,TX_AGC_ADJ pin,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),PA的上升

17、和下降切換點(diǎn) NV_WCDMA_Rz_RISE_I NV_WCDMA_Rz_FALL_I 啟用定時(shí)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(diǎn)應(yīng)設(shè)置值為511 NV_WCDMA_R1_RISE_I= )=(1024/85.3) * (Rise threshold - minimum Tx power) -512,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),定時(shí)器的時(shí)間滯后功能 當(dāng)TX功率持續(xù)降低 1. 一旦功率低于PA的RISE切換點(diǎn)，計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)； 2. 狀態(tài)機(jī)仍使PA保持在高等級(jí)的增益狀態(tài)，

18、直到計(jì)時(shí)器超時(shí)，狀態(tài)機(jī)將PA切換到下一增益等級(jí)； 3. 一旦功率低于PA的FALL切換點(diǎn)，狀態(tài)機(jī)立即將PA切換至較低增益等級(jí)狀態(tài)，此時(shí)無需啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),定時(shí)器的時(shí)間滯后功能 當(dāng)TX功率持續(xù)升高 一旦功率高于PA的RISE切換點(diǎn)，狀態(tài)機(jī)立即將PA切換至較高增益等級(jí)狀態(tài) TX功率持續(xù)升高中，無需啟動(dòng)計(jì)時(shí)器,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),放大器的線性特性 Tx output power與Tx AGC adj PDM控制信號(hào)間為非線性關(guān)系，具有中斷、非單調(diào)性 每個(gè)單體的Tx增益曲

19、線都不一樣 通過校準(zhǔn)，將能建立起Tx output power與Tx AGC adj PDM控制信號(hào)的線性關(guān)系,Tx AGC adj PDM control signal,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),Tx的線性校準(zhǔn)過程就是創(chuàng)建兩組校準(zhǔn)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(hào)同Tx output power間的線性關(guān)系。 QSC6240使用這兩張表中的值，以及基帶信號(hào)功率調(diào)節(jié)器，來控制整個(gè)Tx的輸出功率,Tx output power,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (co

20、nt.),PDM表和MASTER表 TX線性校準(zhǔn)生成的表分別存儲(chǔ)在一下NV項(xiàng)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 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) L

21、inear Calibration (cont.),PDM表和MASTER表 PDM表存儲(chǔ)PDM值，用來設(shè)置輸出功率電平控制值 MASTER表存儲(chǔ)PDM表中每個(gè)PDM值所對(duì)應(yīng)的Tx輸出功率值 Qualcomm參考設(shè)計(jì)使用PA增益狀態(tài) 為0，1，3，但是映射到的線性表編號(hào)為0，1，2 (這個(gè)映射關(guān)系可以在NV_WCDMA_PA_RANGE_MAP中定義) 每一個(gè)PA gain state都有一套獨(dú)立的線性表 每個(gè)BAND只在參考信道下測試一套PDM和MASTER表,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),PDM表-1 用戶能生成自己的PDM表，基于以下原則：

22、 -PDM值的范圍是0127 -每個(gè)PA gain state都有不同的step size -步進(jìn)值的選擇應(yīng)考慮到要覆蓋PA某一增益狀態(tài)的整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍 PA Range 0(Lowest gain state)step size=2 PA Range 1，3 step size=3 -第一個(gè)PDM表中的64個(gè)值并非都會(huì)用到,WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),PDM表-2 在每個(gè)PA Range，建議PDM表的上限都預(yù)留一個(gè)動(dòng)態(tài)余量值(headroom) 動(dòng)態(tài)余量值用以進(jìn)行最差情況下的溫度補(bǔ)償和頻率補(bǔ)償 動(dòng)態(tài)余量值因設(shè)計(jì)、個(gè)體的不同而不同，需要在校準(zhǔn)過

23、程中確定 For example: PA range 0的切換點(diǎn)功率值 708 (in Tx AGC units) (2 dBm) 頻率補(bǔ)償: -38 (in Tx AGC units) 溫度補(bǔ)償: -42 (in Tx AGC units) 最小動(dòng)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(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),Tx線性校準(zhǔn)過程-1 1. 設(shè)置手機(jī)模式WCDMA 2. 設(shè)置PA Range 3. 設(shè)置UE、綜測儀工作于參考信道 4

24、. 針對(duì)每一個(gè)PA Range，確定其對(duì)應(yīng)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(shí)的PDM記錄為max_pdm 6. 調(diào)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(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),Tx線性校準(zhǔn)過程-2 7. 針對(duì)每一個(gè)PA Range，生成PDM并寫入NV NV_WCDMA_TX_PDM_LIN_0_ENH_I NV_WCDM

25、A_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(gè)PDM值對(duì)應(yīng)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(diào)測試點(diǎn),WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),FTM_TX_SWEEP_CAL指令 1. 一個(gè)低電平觸發(fā)脈沖后定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，UE以step size=2

26、逐步減小PDM值，時(shí)間間隔20ms 2. 減小PDM的同時(shí)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(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Linear Calibration (cont.),WCDMA 發(fā)射機(jī)校準(zhǔn) Tx vs Freq Calibration (cont.),頻率補(bǔ)償校準(zhǔn) 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. 設(shè)置UE工作于

27、WCDMA，PA Range 0(lowest gain state) 2. 設(shè)置UE和綜測儀處于參考信道 3. 調(diào)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(jī)校準(zhǔn) HDET Calibration,HDET校準(zhǔn) TX線性表中實(shí)際上也包含了頻率補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償，所以，TX_GAIN_CTL能精確地表示真實(shí)的功率值。 但是，由于存在溫度

28、梯度及其它一些不能補(bǔ)償?shù)囊蛩兀?TX_GAIN_CTL并不能足夠準(zhǔn)確地進(jìn)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(jī)校準(zhǔn) 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(jī)校準(zhǔn) HDET Calibration (cont.),HDET校準(zhǔn) 1. 在參考頻點(diǎn)，測量并建立HDET值和AGC的線性關(guān)系 2. 在TxLinearSweep測試過程中，當(dāng)進(jìn)行到PA最高增益等級(jí)的sweep測量時(shí)，通過使用FTM命令FTM_GET_HDET_FROM_TX_SWEEP_CAL 獲得對(duì)應(yīng)的HDET值 3. HDET