Channel Select Filter Design beim Zero-IF UMTS Receiver Referat am 03.07.2002 Von Martin Svigir Bernhard Reisch Martin Svigir Bernhard Reisch

Zero-IF UMTS Receiver SAW-Filter Martin Svigir Bernhard Reisch

Eigenschaften eines Zero-IF UMTS Receivers + „Übersetzung“ des RF-Spektrums ins niedrigere Basisband in einem Schritt  niedrigerer Leistungsverbrauch beim Filtern und Verstärken + IF-SAW-Filter (Image-Filter) und weitere Downconversion-Stufen werden durch Tiefpässe und BB-Verstärker ersetzt  Bandbreiten-Tuning und Multiband, Multimode-Application (2G und 3G) möglich  „Channel-Selection-Charakteristik“ bei Tiefpässen im Basisband besser  Separate IF-Sektionen für jeden Mode unnötig + keine „Image-Rejection“, da IF= 0  Frequenzen mit (wanted + LO ) - 2LO = IF unproblematisch - Local-Oscillator (LO)-Frequenz = Empfangssignal  Abschirmung kritisch - Signalunterbrechungen durch DC-Offset bei Signalverstärkung im BB  Sättigung des A/D-Wandlers ZENTRALES ELEMENT: Basisband (BB) Filter-Kette Martin Svigir Bernhard Reisch

Channel Select Filter Design + Selektieren (Abgrenzen) des benachbarten Kanals  Maß dafür ist die Adjacent Channel Selectivity (ACS) + Niedrigere Anforderungen an A/D-Wandler bei ACS > 33 dB + min. Leistungsverbrauch + Bit Error Rate (BER) gering ( 0,1 %) + hohe Linearität Elleptic-Filter mit folgenden Parametern: fpass= 2,4 MHz (0,48 MHz breiter als die halbe Spreiz-Bandbreite fC fC = 3,84 MHz fStop= 3,1 MHz mit Stop-Band Abschwächung AS von 60 dB fX = fStop / fpass = 1,29 N = 7 Inband Phase Ripple von +- 2° und Inband Amplitude Ripple von +- 0,2 dB Martin Svigir Bernhard Reisch

Adjacent Channel Selectivity (ACS) Dedicated Physical Channel Dämpfung des gewünschten Kanals – Dämpf. der benachbarten Kanäle ACS = Martin Svigir Bernhard Reisch

Phasenrauschen und Amplitudenrauschen Phasenrauschen durch 3 % Bauteiltoleranz von R und C (1000 Versuche) Inband Phase Error (Ripple) von max. 2° durch „All-pass“ Filter 3. Ordnung möglich Martin Svigir Bernhard Reisch

Frequenzabhängigkeit des optimierten Filters fpass= 2,4 MHz Elleptic-Filter 7. Ordnung i.V.m „All-pass“ Filter 3. Ordnung fStop= 3,1 MHz Martin Svigir Bernhard Reisch

Tradeoff zwischen Zeit- und Frequenzbegrenzung Martin Svigir Bernhard Reisch

Lösung hierfür ist der Raised Cosine Filter Raised Cosine Filter ist ein Tiefpassfilter Definiert wird er durch die Grenzfrequenz und den „roll- off“ Faktor α für Martin Svigir Bernhard Reisch

Idealer Tiefpaß vs. Raised Cosine Martin Svigir Bernhard Reisch

Raised Cosine Filter: verschiedene Roll- off Faktoren Martin Svigir Bernhard Reisch

Erstes Nyquist Kriterium Das erste Nyquist Kriterium ist erfüllt wenn die Impulsantwort zum Zeitpunkt t = 0 maximal und zu allen anderen Abtastzeitpunkten t = n × TA null ist. Damit werden Intersymbolinterferenzen (ISI) verhindert. Diese Bedingung erfüllt z.B. der ideale Tiefpass und der raised cosine filter. Martin Svigir Bernhard Reisch

Root Raised Cosine Filter Für die Kombination aus Sende- und Empfangsfilter muss das erste Nyquistkriterium gelten. HT (Transmitfilter); HR (Receivefilter); Hrc (raised cosinus filter) für Martin Svigir Bernhard Reisch

Root Raised Cosine Filter: Frequency Response Martin Svigir Bernhard Reisch

Root raised cosine filter: Eye- diagram Für verschiedene Roll-off Faktoren α: α = 0,1 α = 0,4 α = 0,6 α = 1 Martin Svigir Bernhard Reisch