無線網絡中變頻技術的使用

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一、實現數字化變頻技術的方法

1.基于通用DSP微處理器數字化變頻的實現

當前在市場上使用比較廣泛的處理器是通用DSP微處理器，是由美國德州儀器公司生產的處理器，DSP微處理器在使用的過程中不僅可以進行流水作業，同時也可以對乘加指令進行高速的執行，但是考慮到DSP微處理器自身特點的限制，無法使用它進行并行指令的執行，在對變頻數據進行高速處理的過程中，仍然會出現處理能力達不到規定標準的情況。比如在使用數字下變頻器進行中頻采樣、射頻采樣、帶通采樣等采樣的過程中，對數據的輸入速度要求都是非常高的。所以在進行數字下變頻的過程中，一般不會使用通用DSP微處理器作為DDC的關鍵數據處理部件。也就是說基于通用DSP微處理器的數字化變頻實現起來是比較困難的。

2.基于數字下變頻專用芯片數字化變頻的實現

數字下變頻專用芯片具有功耗低、價格便宜、使用便捷、體積不高等方面的優點，受到了大多數工程師的認可。其中使用非常廣泛的數字化專用芯片是美國Intersil公司生產的HSPSO214B芯片，此數字下變頻處理器的輸出輸入數據的寬度為16.5bits，最大輸入采樣的速率超多81MHz,NCO的最高分辨率為0.023Hz,抽取因子為1~2049倍可編程，而且在1~2049的抽取基礎上，分數倍率轉化模塊可以進行低倍數的速率轉變，轉變倍數一般為1~5倍，同時FIR濾波器的所有系數都可以根據實際需求進行具體的配置。

3.基于FPGA的數字化變頻的實現

通過對上面兩種采樣方法的分析可以看出，以上兩種采樣方法在進行高速率的采樣過程中，都有著一些無法避免的缺點。而在大規模的可編程邏輯器件的不斷發展下，數字下系統的設計也正在逐漸變得越來越靈活，因為FPGA使用的是并行處理的模式，自身的采樣速率非常的快，而且目前新型的FPGA的片內資源同時包含了DSPLOCKS和專用的乘法器，可以將其他的DSP運算和多個加乘運算同時進行，這樣就可以在FPGA的基礎上設計出性能比較高的無線電模塊，比如實現了DDC模塊的設計等。同時在可編程邏輯器件的基礎上對無線電模塊進行設計，極大地降低了使用系統芯片的數量，減少了系統的體積大小，使得系統的性價比和可靠性得到了根本性的提升。而且研制出具有自主知識產權的軟核在提高相應技術的轉化和使用、系統穩定性的提升、產品競爭力的提升等方面都有非常高的價值。所以說基于FPGA的數字化變頻的實現效果是非常不錯的。

二、數字下變頻實現的方法

1.實現方案的選取

因為在軟件模式下都需要對CIC、DDC、FIR算法進行編寫，這就會無形中提升研發的難度，所以使用硬件的方法來實現數字下變頻會顯得更加的容易。在所有的數字下變頻芯片中，AD6654和AD6655是兩種比較常用的變頻芯片，其中AD6654芯片可以用來實現完整性數字下變頻功能，而AD6655芯片在進行數字下變頻的實現過程中，是無法實現完整的數字下變頻功能，還需要使用DSP或者FPGA對輸出端進行變頻處理。所以本文在數字變頻下重點以AD6654為例進行詳細的討論分析。AD6654可以產生7路NCO頻率，而且在AD6654的內部集成了速度為912MSPS的ADC,其中ADC為15位。同時AD6654還集成了FIR濾波和多級CIC濾波，可以同時滿足各種不同信號下的變頻功能。比如PHS、GSM、UMTS、EDGE、CDMA2000、WCDMA、WIMAX、TD-SCDMA等信號的變頻，因此決定使用AD6654變頻芯片來作為實現數字下變頻的方案。

2.仿真結果

現做以下實驗來對基帶數據率之間安定關系進行確定，根據DUC/DDC的原理來看，fs需要是基帶數據率的整數倍數，因為GSM無線網絡的載波帶寬很低，產生頻譜混疊的情況也不高，就算產生頻譜混疊的情況，表現出來的的現象也不太顯著，而WCDMA的載波帶寬非常的寬，出現頻譜混疊的情況會更加多一些，更有利于試驗的開展，所以選擇WCDEMA無線網絡為實際案例進行研究。在進行采樣時，當fs=2(2×fi)/(2n+1)fs>=2B時，也就是說當中頻fi和時鐘fs也符合帶通采樣的理論規定時，就可以產生出比較理想的頻譜波形，經過試驗發現，只有在中頻fi和樣時鐘fs同時都符合帶通采樣的規定理論時，也就是fs=2(2×fi)/(2n+1)時，產生的底噪譜波才是最理想的。

三、結語

在WCDMA信號上對數字下變頻芯片AD6654進行測試仿真試驗，可以看出通過利用軟件無線電的方法是可以在3G通信領域來達到數字通信的目的的。在數據通信技術的不斷發展下，無線點技術將會發展成為以數字下變頻技術為重要發展方向的一種通信技術。

作者：洪泳河單位：廣東省電信工程有限公司二分公司