AFE8092幀同步特性簡析

TI Transceiver芯片是高集成度，高性能的射頻收發器芯片。產品族內產品架構種類豐富。在產品架構方面，包括了以AFE77xx系列為代表的零中頻架構收發信機，以AFE80xx, AFE79xx，AFE76xx系列為代表的射頻直采架構收發信機。在產品通道數方面，支持最低2T2R1F，4T4R2F到8T8R2F的通道數。同時，也支持大部分射頻控制功能，如AC校正，PAP保護以及AGC控制功能。本篇blog會簡單介紹AFE8092的AGC功能中涉及的幀同步特性，指導用戶針對射頻系統要求進行參數指標設計。

AFE8092是TI 基于射頻直采架構的收發信機，由于其大帶寬，高性能射頻指標，高靈活度的優勢廣泛應用在基站射頻板上。其框圖如下所示。其中，每個發射鏈路包含最高12Gsps采樣率的DAC，最高支持到800MHz的帶寬，40dB動態范圍0.125dB增益步進（0.125dB由數字部分提供）的DSA用于進行鏈路增益調整。其數字部分包括信號鏈路上的DDC/DUC，靈活適應用戶的多頻段應用場景，也包括數字PAP功能方便用戶進行系統魯棒性設計。

每個接收鏈路包括最大采樣率4Gsps的ADC，最高支持400Mhz的帶寬，31dB步進的DSA用于進行鏈路增益控制。其數字部分和發射鏈路類似，同時也集成了AGC(Automatic Gain Control)控制功能。

圖1 AFE8092內部模塊架構框圖

在基站射頻系統應用中，由于UE用戶接入的隨機性，接收機收到的射頻信號功率具有著時變特性，而基于射頻接收機動態靈敏度考慮，接收機需要根據基站收到的信號功率大小針對信號鏈路的增益進行實時更新，因此AFE8092集成了AGC控制功能在系統中實現閉環增益控制功能。AFE8092的AGC控制框圖如下所示.AFE8092的AGC控制邏輯為基于器件RX鏈路上的射頻功率檢測器的回讀結果進行動態的DSA擋位調節。

圖2 AFE8092 接收鏈路AGC模塊示意圖

可以看到，在傳統的AGC調整行為模式中，AGC控制器收到的信息只有射頻功率檢測器信息，只對外部信號功率負責，不對射頻無線幀負責。但是在TDD應用場景中，存在著無線幀的概念。如下圖所示， D時隙內TX打開，U時隙內RX打開，S時隙內TX/RX按照特定比例時間打開。可以看到，從D切換到S時，存在著RX從關閉到打開的情況，從U切換到D時，存在著RX從打開到關閉的情況。這種控制模式在某些場景下存在著兩點問題：(1)單個上行時隙中間位置，用戶不想要觸發AGC; (2)在U時隙開始時可能存在的大信號是用戶想要忽略掉，不想要計入AGC事件中去的。因此，TI基于此需求在AFE8092中集成了我們所說的幀同步功能。

圖3 無線幀時隙示意圖

幀同步功能的核心是在單個上行時隙內凍結DSA，在下次出現RX打開動作(RX_EN)時再進行DSA調整。同時，計數器和調整DSA的動作都需要和RX_EN進行時延上的聯動。共有兩種和系統聯動的配置模式：AGC功率統計窗長在單個RX時隙內和AGC功率統計窗長跨RX時隙。

如圖3所示為AGC功率統計窗長（圖中紅色方框為功率統計窗）在單個RX時隙內的行為模式示意圖，時間流動方向為從左到右，一次完整的AGC調整周期按照圖中標注的步驟順次執行。下面一一進行解釋：

1. RX_EN信號來臨，RX通道開啟

2. RX_EN信號來臨后，一段時間(windowOffsetPeriod，用戶可配參數)內AGC的功率統計計數器和DSA不做任何動作。

3. 經歷過windowOffsetPeriod后，會有兩個動作：

●   如果上一周期內的AGC觸發了控制動作，則DSA按照AGC控制邏輯調整到預期值

●   AGC觸發門限動作：功率統計計數器清零并重新計數

4. 經過一段時間(windowPeriod，用戶可配參數)后，計數器被freeze同時DSA不做任何動作

5. 進入下一個幀同步周期

圖4 AGC功率統計窗長<TDD Slot

如圖4所示為AGC功率統計窗長（圖中紅色方框為功率統計窗）跨越單個RX時隙的行為模式示意圖。與圖4的例子有些類似，區別主要是圖5的例子中，在RX_EN重新拉低后，RX的計數器不會復位直至WindowPeriod結束。在WindowPeriod跨越多個RX_EN的情況下，AGC會統計多個上行時隙的功率并進行DSA動作判決。

圖5 AGC功率統計窗長>TDD Slot

作者：Jason Ren 

來源：TI