基于AD6624的CDMA反向基帶濾波器的設(shè)計

引　言

軟件無線電( Software DefineDRadio，SDR)的宗旨就是盡可能地簡化射頻模擬前端，使A/D轉(zhuǎn)換盡可能靠近天線去完成模擬信號的數(shù)字化，而且數(shù)字化后的信號要盡可能多地用軟件來處理，實現(xiàn)各種功能和指標。模擬信號進行數(shù)字化后的處理任務(wù)全由DSP軟件來承擔。

在目前的軟件無線電研究中，由于受硬件發(fā)展水平的限制，接收機的結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是將射頻信號經(jīng)模擬下變頻至中頻( Intermediate Frequency，IF)，在中頻通過高速、高精度A/D轉(zhuǎn)換器對寬帶中頻信號進行欠采樣，即對射頻模擬信號的采樣數(shù)字化采用寬帶中頻帶通信號軟件無線電結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1　寬帶中頻帶通信號軟件無線電結(jié)構(gòu)

但是中頻采樣后的數(shù)據(jù)量非常大，如果直接用軟件進行處理，將占用大量的DSP計算資源。尤其對CDMA系統(tǒng)來說，其寬帶性更增加了DSP的處理難度。為了減輕DSP的處理壓力，現(xiàn)在通常的做法是把A/D轉(zhuǎn)換器傳來的數(shù)字信號，經(jīng)過專用數(shù)字信號處理器件如數(shù)字下變頻器(Digtal DownConverter，DDC)處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并把信號變至基帶后，再把數(shù)據(jù)送給通用DSP進行處理。數(shù)字下變頻的組成主要包括一個數(shù)字控制振蕩器(Numerically ControlleD Oscillator，NCO)、一個數(shù)字混頻器和低通濾波器，如圖2所示。NCO產(chǎn)生的本振信號與ADC后的輸入信號進行混頻。數(shù)字混頻器就是乘法器。信號經(jīng)混頻后輸出到低通濾波器以濾除倍頻分量和帶外信號，然后進行抽取處理。

圖2　數(shù)字下變頻器的組成

系統(tǒng)模型設(shè)計

基于軟件無線電的CDMA基站接收單元對有用信號進行下變頻處理，將信號移至基帶，并把高速基帶信號做速率轉(zhuǎn)換處理，即對信號進行抽取和插值濾波，最后進行基帶濾波處理。在我們的設(shè)計中，RSP(Receive Signal Processor)芯片采用AD公司AD6624。它的主要特征是：80MSPS寬帶輸入，兩路高速數(shù)據(jù)輸入端口和4個獨立的數(shù)字下變頻通道，可編程抽取FIR 濾波器。將它運用到基站軟件無線電接收機中可以多信道同時進行數(shù)字下變頻。AD6624包含4個信號處理部分：數(shù)控振蕩器(NCO)、二階的重抽樣級聯(lián)積分梳狀濾波器( rCIC2)、五階的級聯(lián)積分梳狀FIR濾波器(CIC5)以及一個RAM系數(shù)濾波器(RCF)。NCO是把數(shù)字信號分成I、Q兩路信號，而且把數(shù)字中頻信號變換到數(shù)字基帶。rCIC2作重采樣濾波器允許主時鐘和輸出速率有非整數(shù)倍關(guān)系。CIC5是一個比rCIC2濾波特性更陡峭的抽取濾波器。RAM是乘積求和可編程系數(shù)抽取濾波器。基于AD6624的反向鏈路中頻到基帶的信號處理過程如圖3所示。

圖3　CDMA反向基帶濾波處理框圖

反向中頻信號經(jīng)A/D采用后輸入RSP進行數(shù)字下變頻和濾波處理，首先對信號進行數(shù)字正交變換，把輸入的數(shù)字中頻信號變成數(shù)字基帶信號，變換后的I/Q數(shù)據(jù)送入rCIC2進行重采樣(抽取和插值濾波處理)，然后送入CIC5進行抽取濾波，經(jīng)過兩次抽取后的低速數(shù)據(jù)送入RCF進行基帶濾波處理，同時也可以進行抽取處理。考慮到RCF的基帶濾波處理能力不夠，所以在邏輯中又增加了一級FIR濾波器進行基帶濾波處理。

參照前向基帶濾波器和系統(tǒng)對抗單音阻塞性能的要求，初步提出基帶濾波器的指標如下：通帶為590kHz，帶內(nèi)波動為±1. 5dB，阻帶- 40dB@740kHz、- 80dB@900kHz。