基于GC5016的并行多通道接收機(jī)研究
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2 模塊功能描述
2．1 數(shù)字下變頻(DDC)
GC5016是一種靈活的寬帶四信道數(shù)字上下變頻器，可設(shè)計(jì)用于高速、高帶寬的數(shù)字信號處理應(yīng)用，例如3G蜂窩收發(fā)基站的發(fā)送和接收信道，也可用于通用目的的數(shù)字濾波。四個(gè)相同的處理信道可以獨(dú)立地配置為上變頻，下變頻或者兩上兩下的組合。本文將它們配置為四個(gè)下變頻通道，作為通用的數(shù)字濾波器使用。在四信道模式下輸入速率高達(dá)160 MSPS，無雜散動(dòng)態(tài)范圍為115 dB，16個(gè)255階的FIR濾波器，64個(gè)并行輸入／輸出位，提供靈活的I／O選項(xiàng)。
在下變頻模式中，信道接收實(shí)數(shù)據(jù)或者復(fù)數(shù)據(jù)，在選定的載波頻率上解調(diào)，并進(jìn)行抽取，自動(dòng)增益放大，產(chǎn)生20位的輸出。信道的輸出信號經(jīng)過格式化后，以實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)的形式加到四個(gè)輸出端口，完成數(shù)字下變頻。
下變頻信道處理流程中，首先經(jīng)過接收輸入格式器(Receive Input Formatter，RINF)將ADC采樣的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為復(fù)輸入格式。在混頻段，通過接收輸入信道選擇(Receiver Input Selection，RSEL)、數(shù)控振蕩器(Numericallv Controlled Oscillator，NCO)和復(fù)混頻邏輯，將中頻信號載波頻率混頻搬移至0 Hz，形成零中頻信號或稱基帶信號?；祛l之后是5級的積分梳狀(Cascade Integrator Comb)抽取濾波器，提供1～256的整數(shù)倍抽取和復(fù)濾波?？删幊痰挠邢逈_擊響應(yīng)濾波器(Programmable Finite Impulse Response Filter，PFIR)提供CIC的矯正，頻譜銳化以及進(jìn)一步的抽取，PFIR的抽取率是1～16倍。復(fù)功率計(jì)對信號增益進(jìn)行監(jiān)視，輸出下變頻之后的信號。
2．2 基帶處理
軟件無線電的基帶處理需要具有如下特征：強(qiáng)大的運(yùn)算能力、完全的靈活性、模塊化、可增減性和開放的體系結(jié)構(gòu)。FPGA以很高的集成度和靈活的可重新配置功能，非常適合軟件尢線電基帶處理領(lǐng)域。在FPGA中可以完成信號的載波估計(jì)和同步，符號時(shí)鐘估計(jì)和同步，信道均衡，信號的解調(diào)、解擴(kuò)等等。通過上位機(jī)的控制和交互，完成部分乃至全部的基帶處理，并將數(shù)據(jù)通過PCI總線送入計(jì)算機(jī)，依靠廉價(jià)的PC以及其組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成部分基帶和上層數(shù)據(jù)的處理工作。
2．3 重配置電路
軟件無線電要求在一個(gè)通用的硬件平臺上實(shí)現(xiàn)各種通信功能，因此可重構(gòu)性必然成為軟件無線電的根本特性。FPGA可以根據(jù)不同的配置信息構(gòu)建不同的硬件電路，再配合微處理器或者其他可編程器件來模擬FPGA的配置時(shí)序，這就可以實(shí)現(xiàn)對FPGA重配置的控制。在此思想指導(dǎo)下，本文利用CPLD的通用I／O口產(chǎn)生配置時(shí)序，通過PCI總線傳送新的配置文件，在上位機(jī)的控制下，實(shí)現(xiàn)了對FPGA的重新配置。上／下變頻芯片GC5016的重配置與FPGA相同，被控芯片和上位機(jī)的相互配合即在一定程度上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的在線重構(gòu)技術(shù)。PCI9054芯片用于FPGA，CPLD和PCI總線之間的橋接工作，已經(jīng)相當(dāng)成熟，在此不再贅述。
3 濾波器理論分析
GC5016芯片包含兩類濾波器，CIC(級聯(lián)積分梳狀)濾波器和PFIR(可編程有限沖擊響應(yīng))濾波器。CIC濾波器已被證明在高速抽取或插值系統(tǒng)中是非常有效的單元。在下變頻中CIC可以將中頻采樣的信號按需要降低到基帶。CIC濾波器是IIR和FIR濾波器的組合，它能用簡單的結(jié)構(gòu)、較少的資源靈活地實(shí)現(xiàn)輸入、輸出數(shù)字信號的速率變換，往往在DDC中用作第一級處理。
FIR濾波器，即有限沖擊響應(yīng)濾波器是指沖激響應(yīng)函數(shù)h(n)為有限個(gè)值的數(shù)字濾波器。FIR濾波器具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，除了可以做成具有嚴(yán)格的線性相位外，還可以滿足任意的幅度特性要求，也不存在不穩(wěn)定問題，且設(shè)計(jì)相對成熟。
理論分析中采用了實(shí)信號形式進(jìn)行分析，而實(shí)際的芯片處理通過模塊復(fù)制實(shí)現(xiàn)了復(fù)信號的處理。
3．1 CIC濾波器
CIC濾波器用來實(shí)現(xiàn)第一級的整數(shù)倍抽取，如圖3所示。該濾波器的沖激響應(yīng)具有如下形式：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/186573.htm
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