GSM手机TDD噪声处理方案

GSM手机有TDD噪声默认分类大家都知道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）260bit——>CRCcode——>267bit——>Convolutionalcoe——>456bit——>ReorderingandPartitioning——>456bit——>块间交织——>456bit既22.8Kbit/s——>GMSK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577us×8=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(磁珠)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f0 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：(12)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.(13)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200hz到4K或更大，按图形按钮显示扫描图形。

就可以看到不断刷新的频谱。

在图形中我们能看到发射回路上的217hznoise,及其多次谐波的脉冲。

（14）对音频攻放电源引起的TDD，一般可加100nF和4.7UF的电容滤除电源上的噪音（15）针对receiver通路噪音，可加下拉电阻来降低底建议你按以下步骤进行定位：1、tdd噪声一般都与gsm发射功率有很大关系，导入干扰的方式有传导和杂散（无线）两种。

先要确认一下干扰是什么方式导入的，所以先找台终测仪，用有线连接的方式进行通话测试，将手机的发射功率设为最大，一般是5功率级。

听听有没有GSM桢噪声。

有就是有线传导导入的，一般是电源导入的。

如果没有，那么干扰就是无线传输导入，这时候要查清楚是从哪里引入。

2、ok，假如是有线传导导入，一般都是和电源有关系，最可能的就是vbat，所以先查查那些地方是用vbat供电的，有没有可能引入。

另外可能也要看看是uplink引入的，还是downlink引入的，有助于问题的定位。

（最简单的方式是先确定通话对方能不能听到，如果对方也能听到再断开mic，听听还有没有桢噪声）。

如果确定vbat不会引入噪声，在彻查所有音频相关的电源。

如果电源不会引入问题，那么再看看，有哪些连线可能将RF的TDD 噪声引入到音频中，不过一般不会，因为手机上面这两个模块线路图上基本上都是隔离的。

还是没找到原因，check下你的测试有没有问题，再没有，呵呵，很可能是layout的问题了，vbat/rf地和音频线靠很近或啥的，这时候就惨了，如果问题不太严重，项目又紧就像7楼说的，调小音量出货吧，不然就改layout吧。

3、假如是无线传输造成，即用有线测试不会有问题，无线通话测试的时候有问题。

这时候也是先定位，确定是uplink引入的，还是downlink引入的。

解决办法两种，一、切断干扰通路，如在引入干扰的线路上串联磁珠，磁珠可能要多试验几种。

或者完全切断干扰线路（前提是干扰引入的线路允许被切断）。

二、滤波，用30~50p电容旁路，在干扰线路上多个地方实验。

也可能要两个方法一起用。

当然无线导入造成的桢噪声可能用上述两种方法也无法完全解决。

比如布局造成的，spk/mic正好在gsm天线旁边等。

如果无法解决，就用第二条的最后说的方式来做吧。

为了便于问题的调查，查无线干扰的时候也最好到屏蔽房内用终测仪做测试，用耦合板测，方便设定手机的发射功率，做改善的时候也容易确定到底有没有效果。

ps：还有一种可能你听到的桢噪声不是spk发出，电容也有可能，具体问题具体看了。

总之出现桢噪声可能是个很麻烦的问题，特别是当很严重又和硬件相关的时候。

所以应该从开始设计给以关注，在手机能通话之后就要做一下测试，如果严重，就赶紧查，赶紧解决巴。

其实很多其他问题也是桢噪声导致的，如屏幕背光/闪光灯在通话的时候会闪等。

至于问题原因可能是多种多样，可能很简单也很复杂抑止TDD noise 的措施在sysol2 solution中,我们要求对audio信号采用与主地分开的地。

例如：用于audio_mic path 的GND_a1靠近MCP(仅有一点与主地连接)，用于audio mic path 的GND_audio_mic 接近microphone（不与主地相连）。

GND_a2用于audio_spk path 接近MCP（仅有一点与主地连接）。

GND_audio_HP用于audio spk path 接近earpiece（不与主地相连）。

这样可以避免从主地来的干扰噪声直接进入audio path，尤其是TDD burst noise.在sysol2中, micphone path不是纯净的路径，大多数情况噪声是由此进入。