音频 TDD.doc

音频GSM手机TDD工作相关技术 2009-01-23 18:03:13 阅读617 评论0 字号：大中小订阅 大家都知道GSM手机有TDD噪声，但为什么噪声是217Hz呢？ 把手机等效成一个黑盒子，相同时间内进入手机的数据需要在相同的时间内发送出去。有点类似电荷守恒，我们就来分析这个时间。先分析进入手机的话音数据：（1）Microphone采样PCM量化64Kbit/s数据流A律非线形量化（13bitGSM协议规定）104Kbit/s数据流RPE-LTP语音编码13Kbit/s数据流以上是模数转换过程。13Kbit/s值是GSM协议规定的数据流。前面的采样和PCM量化，不同的芯片厂家各数据不一样，如TI的采样频率为40MHz,然后再抽值。下面是信道编码过程。由于话音信号有一定的周期性，其周期为20ms，因此先分析20ms内话音是如何编码的，20ms的数据量此时为260bit。（2）260bitCRCcode267bitConvolutionalcoe456bitReorderingandPartitioning456bit块间交织456bit既22.8Kbit/sGMSK调制RF其中ReoderingandPartitioning为块内交织，交织深度为8。以上为Fullrate编码方案。下面分析RF是如何在一定时间内把数据传送出去的呢？首先分析TDMA帧的数据构成。一个TDMA帧为156.25bit,有用的话音信息为114bit，如下：尾比特3bit+话音信息比特57bit+1bit+训练序列26bit+1bit+话音信息比特57bit+尾比特3bit+保护期8.25bit由前面的分析可知传送给RF的话音数据流为22.8Kbit/s,那么20ms的数据为456bit,456/57=8,说明块内交织深度为8，实际上块间交织深度也为8。再分析一下GSM的发送规定：GSM规定，逻辑信道话音以复帧形式发送，一个复帧为26个TDMA帧。当然还有超帧，此处不作分析。复帧中其中24个TDMA帧用于传送话音信息，1个TDMA帧用于随路控制，1路TDMA帧空闲。则可以分析出复帧包含的信息量为：24*114=8*3*114bit=2736bit根据前面的分析，这些数据刚好是2736/22.8=120ms。说明一个复帧中包含120ms的信息量。很不幸的是，物理信道上仍旧以TDMA方式发送，则一个TDMA发送时间需要120/26=4.615ms,那么其倒数就正好是217Hz。消除办法：（1）好多手机都会产生恼人的TDMA噪声,频率为217Hz.其产生的原因如下两种途径:a,天线辐射出的射频能量干扰此种干扰可被33PF电容有效滤除,即在Receiver两端分别对地加电容,两端间再加一电容,共3个电容即可.b,PA突发工作时带动电源产生的干扰此种干扰无法滤除,因为217Hz的频率实在是太低啦,又恰好与receiver的音频重叠在一起.无法从频率上分开信号与干扰.（2）串电阻可以减小该TDMA的噪声，同时加大RECEIVER的输出增益，电阻大小可根据调试情况而定（针对PA突发工作时带动电源产生的干扰）（3）GSM的TDMA每个timeslot（时隙）为577uS，每帧有8个timeslot，即每帧长为577us8=4.616ms。GSM是收发双工的，也就是只要处于通信状态，发射帧是连续发送的。PA在每次发射是都会有一个burst大电流的需求,电源电路就会把这个噪声串到整个电路板上。（4）a，走线要并行走且用的保护b，走线避免临近大信号区；c，音频电源要干净；d，mic的偏置电源、地要保护好；（5）a，如果走線太長,receiverAMP必須盡量靠近CPU端.可以在audio訊號受到干擾前先放大聲音訊號；b，22pF電容比33pF有效.最好是加再receiver兩端；c，receiver兩端的走線盡量靠近，上下包GND。（6）差分线上的干扰信号可以表示为一个共模干扰部分+差摸干扰部分，差分线之间的电容是为了去差摸干扰，而每根线到地的电容是为了去共模干扰。（7）不同容值，材料的电容，谐振频率不一样，用来滤掉特定频率的干扰，需要选合适谐振频率的电容。所以很多地方滤波都有大大小小不同容值电容并联。（8）bead滤除高频noise，虽然其本身听不见，但如果这个noise以一定的频率（音频范围）出现（比如GSM中的TDDnoise），这样，其就会造成可听见的噪音。还有出于EMI的考虑，通常音频通路比较长，比如喇叭的绕线，耳机线等，会拾取和发射高频noise，所以要添加bead滤掉。（9）电容的规格书上有曲线图，每个电容对不同的频率都有一个ESR，有一个最小值。电容在低于其谐振频率时候其呈现的是容性，等于谐振频率时表现为电阻性，高于谐振频率时表现为电感性。同样容值不同类型的电容的ESR也会有很大差别，其表现出来的谐振点也会有区别。即使同是陶瓷电容，NPO,Z5U,X7R,Y5V等等之间的频率特性就不一样，再加上走线也会产生寄生电感，所以说一定要针对哪个电容针对哪个频段是很难确定的。（10）音频线上，比如耳机接口上、Mic、Speaker、Receiver线上，串磁珠其实也挺常见的，特别是在耳机线上。当然主要的目的是减少EMI，耳机线很长，相当于天线，串上磁珠可以阻塞高频率的噪声通过耳机线向外辐射。在Mic、Speaker、Receiver上，其实是有一点多此一举，如果连接的Cable很短的话。针对射频对音频的干扰，则一般通过小电容的滤波来解决，而用不着磁珠。其实很多电路，都是那些似懂非懂的人做出来的。还是需要从基本原理去理解各种器件的特性及其在电路中的作用来着手，思考其是否有用，是否必要。（11）通常耳机电路都是需要隔值钽电容的，大概在百uf级（现在有专用的capless驱动芯片，可以省去电容）。这个TAN电容的ESR相当于增加了耳机的负载，会降低耳机的输出功率。但同样有助于改善低频响应。通常选这标准品TAN电，其ESR大约几个ohm，影响不至于太大。（12）我们的任务主要是滤除GSM的TDDnoise。因为GSM的最大发射功率有33dbm,而DCS的最大发射功率只有30db，功率比GSM大约小一倍，所以干扰一般也比较小。两种TDD测试方法：主观测试方法:用cmu200测量在gsm或dcs制式下大功率的TDDNOISE:手机和CMU200相连，把功率控制等级调整到最大。语音链接方式设置为loopback，说话并倾听声音质.客观测试方法:测量TDDNOISE的频谱，手机和CMU相连，FILE菜单设置为磁盘中文件216.sac的设置，选择channel2,DISPLAY设置为通道X的纵坐标为20到120dbc,横坐标设置为20