基于AD6624的CDMA反向基帶濾波器的設(shè)計(jì)

引　言

軟件無線電( Software DefineDRadio，SDR)的宗旨就是盡可能地簡(jiǎn)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(hào)的數(shù)字化，而且數(shù)字化后的信號(hào)要盡可能多地用軟件來處理，實(shí)現(xiàn)各種功能和指標(biāo)。模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后的處理任務(wù)全由DSP軟件來承擔(dān)。

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(jī)的結(jié)構(gòu)大多數(shù)都是將射頻信號(hào)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(duì)寬帶中頻信號(hào)進(jìn)行欠采樣，即對(duì)射頻模擬信號(hào)的采樣數(shù)字化采用寬帶中頻帶通信號(hào)軟件無線電結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1　寬帶中頻帶通信號(hào)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(jìn)行處理，將占用大量的DSP計(jì)算資源。尤其對(duì)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(hào)，經(jīng)過專用數(shù)字信號(hào)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(hào)變至基帶后，再把數(shù)據(jù)送給通用DSP進(jìn)行處理。數(shù)字下變頻的組成主要包括一個(gè)數(shù)字控制振蕩器(Numerically ControlleD Oscillator，NCO)、一個(gè)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(hào)與ADC后的輸入信號(hào)進(jìn)行混頻。數(shù)字混頻器就是乘法器。信號(hào)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(hào)，然后進(jìn)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(jì)

基于軟件無線電的CDMA基站接收單元對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行下變頻處理，將信號(hào)移至基帶，并把高速基帶信號(hào)做速率轉(zhuǎn)換處理，即對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽取和插值濾波，最后進(jìn)行基帶濾波處理。在我們的設(shè)計(jì)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(gè)獨(dú)立的數(shù)字下變頻通道，可編程抽取FIR 濾波器。將它運(yùn)用到基站軟件無線電接收機(jī)中可以多信道同時(shí)進(jìn)行數(shù)字下變頻。AD6624包含4個(gè)信號(hào)處理部分：數(shù)控振蕩器(NCO)、二階的重抽樣級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器( rCIC2)、五階的級(jí)聯(lián)積分梳狀FIR濾波器(CIC5)以及一個(gè)RAM系數(shù)濾波器(RCF)。NCO是把數(shù)字信號(hào)分成I、Q兩路信號(hào)，而且把數(shù)字中頻信號(hào)變換到數(shù)字基帶。rCIC2作重采樣濾波器允許主時(shí)鐘和輸出速率有非整數(shù)倍關(guān)系。CIC5是一個(gè)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(hào)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(hào)經(jīng)A/D采用后輸入RSP進(jìn)行數(shù)字下變頻和濾波處理，首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字正交變換，把輸入的數(shù)字中頻信號(hào)變成數(shù)字基帶信號(hào)，變換后的I/Q數(shù)據(jù)送入rCIC2進(jìn)行重采樣(抽取和插值濾波處理)，然后送入CIC5進(jìn)行抽取濾波，經(jīng)過兩次抽取后的低速數(shù)據(jù)送入RCF進(jìn)行基帶濾波處理，同時(shí)也可以進(jìn)行抽取處理?？紤]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(jí)FIR濾波器進(jìn)行基帶濾波處理。

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