軟件無(wú)線電中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

當(dāng)然,在中頻進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí),要求DSP必須滿足下列要求:

?運(yùn)算速度快。DSP必須具有高指令執(zhí)行速度,同時(shí)還要具備功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng),支持單周期內(nèi)完成常用的浮點(diǎn)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的能力。

?高精度的數(shù)據(jù)處理。由于數(shù)字信號(hào)處理中所固有的量化效應(yīng)和有限長(zhǎng)寄存器效應(yīng)的影響,在實(shí)際處理過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)誤差,并隨著運(yùn)算的增加遂漸積累。這就要求數(shù)據(jù)一定要有足夠的精度,并且處理器支持高精度運(yùn)算,才能減小這些誤差。DSP至少要支持32位浮點(diǎn)運(yùn)算的能力。

?高速數(shù)據(jù)交換能力。軟件無(wú)線電各模塊之間需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換,DSP總線必須有足夠的數(shù)據(jù)傳輸和I/O吞吐能力,才能保證對(duì)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。另外,開(kāi)放的設(shè)計(jì)應(yīng)用條件是總線系統(tǒng)必備的特征要素。

?支持多SHARC同時(shí)工作。

圖3給出了一個(gè)基站中中頻應(yīng)用軟件無(wú)線電的例子。它直接在中頻對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入專(zhuān)用處理芯片――可編程下變頻器(PDC)中處理,完成對(duì)IF的選頻和濾波。

當(dāng)采用一個(gè)12位、60dB動(dòng)態(tài)范圍的轉(zhuǎn)換器,從一個(gè)數(shù)字控制的可變?cè)鲆娣糯笃鳙@得40dB增益,另外,系統(tǒng)的數(shù)字下變頻器大約增加20dB處理增益。這樣,總的動(dòng)態(tài)范圍就達(dá)到120dB,扣除解調(diào)的6～7dB和峰值儲(chǔ)備(headroom)的6～7dB,還有100dB,能夠滿足GSM-900的要求。

如果GSM-900要求消除一個(gè)比帶內(nèi)信號(hào)高91dB以上、并遠(yuǎn)離帶內(nèi)信號(hào)3MHz的干擾信號(hào),用數(shù)字技術(shù)消除此干擾,需要91dB動(dòng)態(tài)范圍來(lái)測(cè)定此信號(hào),再加上測(cè)定帶內(nèi)信號(hào)的30dB動(dòng)態(tài)范圍,在基帶中最強(qiáng)和最弱信號(hào)測(cè)量之間的差值為121dB。限定200kHz信道帶寬,并假定在70MHz對(duì)IF信號(hào)進(jìn)行取樣,根據(jù)前面的公式,下變頻器增加22.4dB,即真正的動(dòng)態(tài)范圍是98.6dB。數(shù)據(jù)變換器中每位大約等效于6dB,此動(dòng)態(tài)范圍就相當(dāng)于16位。目前還不能批量生產(chǎn)16位、70MHz的變換器。

1.3 射頻數(shù)字化

一個(gè)真正的軟件無(wú)線電(見(jiàn)圖4),是在天線之后對(duì)寬帶RF模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化,而且數(shù)字電路是通過(guò)軟件來(lái)完成所有的濾波、解調(diào)和其它操作,從而去除了所有的IF以及與之相關(guān)的混頻和濾波電路。這不僅使電路元件數(shù)顯著減少,提高了可靠性,而且變換器還數(shù)字化了包括很多信道的相關(guān)頻帶。根據(jù)變換器的帶寬,同一無(wú)線電可工作在寬頻帶,適合各種不同的空中信號(hào)接口,處理不同的業(yè)務(wù),這對(duì)DSP提出了更高的要求。目前的A/D和DSP等器件也正向這一方向努力,但要實(shí)現(xiàn)這一最終目標(biāo),恐怕還要等待幾年。

2 轉(zhuǎn)換器的特性