軟件無線電中的模數轉換器

當然,在中頻進行數字化處理時,要求DSP必須滿足下列要求:

?運算速度快。DSP必須具有高指令執行速度,同時還要具備功能強大的指令系統,支持單周期內完成常用的浮點運算和邏輯運算的能力。

?高精度的數據處理。由于數字信號處理中所固有的量化效應和有限長寄存器效應的影響,在實際處理過程中會出現誤差,并隨著運算的增加遂漸積累。這就要求數據一定要有足夠的精度,并且處理器支持高精度運算,才能減小這些誤差。DSP至少要支持32位浮點運算的能力。

?高速數據交換能力。軟件無線電各模塊之間需要進行大量的數據交換,DSP總線必須有足夠的數據傳輸和I/O吞吐能力,才能保證對信號的實時處理。另外,開放的設計應用條件是總線系統必備的特征要素。

?支持多SHARC同時工作。

圖3給出了一個基站中中頻應用軟件無線電的例子。它直接在中頻對信號進行A/D轉換,轉換后的數字信號送入專用處理芯片――可編程下變頻器(PDC)中處理,完成對IF的選頻和濾波。

當采用一個12位、60dB動態范圍的轉換器,從一個數字控制的可變增益放大器獲得40dB增益,另外,系統的數字下變頻器大約增加20dB處理增益。這樣,總的動態范圍就達到120dB,扣除解調的6～7dB和峰值儲備(headroom)的6～7dB,還有100dB,能夠滿足GSM-900的要求。

如果GSM-900要求消除一個比帶內信號高91dB以上、并遠離帶內信號3MHz的干擾信號,用數字技術消除此干擾,需要91dB動態范圍來測定此信號,再加上測定帶內信號的30dB動態范圍,在基帶中最強和最弱信號測量之間的差值為121dB。限定200kHz信道帶寬,并假定在70MHz對IF信號進行取樣,根據前面的公式,下變頻器增加22.4dB,即真正的動態范圍是98.6dB。數據變換器中每位大約等效于6dB,此動態范圍就相當于16位。目前還不能批量生產16位、70MHz的變換器。

1.3 射頻數字化

一個真正的軟件無線電(見圖4),是在天線之后對寬帶RF模擬信號進行數字化,而且數字電路是通過軟件來完成所有的濾波、解調和其它操作,從而去除了所有的IF以及與之相關的混頻和濾波電路。這不僅使電路元件數顯著減少,提高了可靠性,而且變換器還數字化了包括很多信道的相關頻帶。根據變換器的帶寬,同一無線電可工作在寬頻帶,適合各種不同的空中信號接口,處理不同的業務,這對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,但要實現這一最終目標,恐怕還要等待幾年。

2 轉換器的特性