基于AD6624的CDMA反向基帶濾波器的設計

引　言

軟件無線電( Software DefineDRadio，SDR)的宗旨就是盡可能地簡化射頻模擬前端，使A/D轉換盡可能靠近天線去完成模擬信號的數字化，而且數字化后的信號要盡可能多地用軟件來處理，實現各種功能和指標。模擬信號進行數字化后的處理任務全由DSP軟件來承擔。

在目前的軟件無線電研究中，由于受硬件發展水平的限制，接收機的結構大多數都是將射頻信號經模擬下變頻至中頻( Intermediate Frequency，IF)，在中頻通過高速、高精度A/D轉換器對寬帶中頻信號進行欠采樣，即對射頻模擬信號的采樣數字化采用寬帶中頻帶通信號軟件無線電結構，如圖1所示。

圖1　寬帶中頻帶通信號軟件無線電結構

但是中頻采樣后的數據量非常大，如果直接用軟件進行處理，將占用大量的DSP計算資源。尤其對CDMA系統來說，其寬帶性更增加了DSP的處理難度。為了減輕DSP的處理壓力，現在通常的做法是把A/D轉換器傳來的數字信號，經過專用數字信號處理器件如數字下變頻器(Digtal DownConverter，DDC)處理，降低數據流速率，并把信號變至基帶后，再把數據送給通用DSP進行處理。數字下變頻的組成主要包括一個數字控制振蕩器(Numerically ControlleD Oscillator，NCO)、一個數字混頻器和低通濾波器，如圖2所示。NCO產生的本振信號與ADC后的輸入信號進行混頻。數字混頻器就是乘法器。信號經混頻后輸出到低通濾波器以濾除倍頻分量和帶外信號，然后進行抽取處理。

圖2　數字下變頻器的組成

系統模型設計

基于軟件無線電的CDMA基站接收單元對有用信號進行下變頻處理，將信號移至基帶，并把高速基帶信號做速率轉換處理，即對信號進行抽取和插值濾波，最后進行基帶濾波處理。在我們的設計中，RSP(Receive Signal Processor)芯片采用AD公司AD6624。它的主要特征是：80MSPS寬帶輸入，兩路高速數據輸入端口和4個獨立的數字下變頻通道，可編程抽取FIR 濾波器。將它運用到基站軟件無線電接收機中可以多信道同時進行數字下變頻。AD6624包含4個信號處理部分：數控振蕩器(NCO)、二階的重抽樣級聯積分梳狀濾波器( rCIC2)、五階的級聯積分梳狀FIR濾波器(CIC5)以及一個RAM系數濾波器(RCF)。NCO是把數字信號分成I、Q兩路信號，而且把數字中頻信號變換到數字基帶。rCIC2作重采樣濾波器允許主時鐘和輸出速率有非整數倍關系。CIC5是一個比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抽取濾波器。基于AD6624的反向鏈路中頻到基帶的信號處理過程如圖3所示。

圖3　CDMA反向基帶濾波處理框圖

反向中頻信號經A/D采用后輸入RSP進行數字下變頻和濾波處理，首先對信號進行數字正交變換，把輸入的數字中頻信號變成數字基帶信號，變換后的I/Q數據送入rCIC2進行重采樣(抽取和插值濾波處理)，然后送入CIC5進行抽取濾波，經過兩次抽取后的低速數據送入RCF進行基帶濾波處理，同時也可以進行抽取處理。考慮到RCF的基帶濾波處理能力不夠，所以在邏輯中又增加了一級FIR濾波器進行基帶濾波處理。

參照前向基帶濾波器和系統對抗單音阻塞性能的要求，初步提出基帶濾波器的指標如下：通帶為590kHz，帶內波動為±1. 5dB，阻帶- 40dB@740kHz、- 80dB@900kHz。