有关数字中频接收机信号处理探究

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1、有关数字中频接收机信号处理探究　　摘要：随着通信技术的飞速发展，无线通信正向着综合化、高速化和个人化的方向发展。但是，目前通信网中，存在多种通信标准，这就对通信设备的兼容性提出了越来越高的要求。大规模集成电路的发展使得数字中频采样收发机成为现实。本文使用宽带中频数字化方案,利用FPGA中的IP核把经过AD转换后的中频信号通过数字下变频处理为基带信号,并利用Matlab中的Dspbuilder提供的IP核得到了总体的仿真结果。该接收系统用于WCDMA移动通信网络的基站体系中,能很好地实现手机信号覆盖和传输。关键词：字中频接收机，数字信号

2、处理，软核中图分类号：TN911.7文献标识码：A一、数字中频接收机1、数字中频接收机的发展概述电路系统可以分为模拟和数字两大类。模拟技术已经比较成熟。也发现了模拟技术有很多的不足，如易受干扰、系统复杂。为了克服模拟技术的不足，数字技术逐渐发展起来。数字技术以其抗干扰能力强、可靠、稳定、系统简单等优点，发展迅猛，在很多方面，大有取代模拟技术之势，数字技术已经成为研究的热点。7数字技术迅猛发展得益于高速A／D转换、数字信号处理等相关高性能数字器件的速发展，这些器件为高速数字信号处理提供了技术基础。进行高速数字信号处理的好处是能为实现系统

3、的大数据量和实时性处理提供有力支持。高性能数字器件还能够提供较为灵活的信号处理方法，使得现代通信中种类繁多的技术标准得以兼容。JEOMitolo提出了软件无线电(SoftwareRadio)概念。软件无基本思想是构建一个通用硬件平台，通过加载不同的软件来完成不同的功能，其核心思想就是将A／D尽可能地靠近天线，尽早地将模拟信号数字化，然后用全数字方式进行处理。当前，虽然数字技术有了长足的发展，但还无法真正地实现软件无线电。同时，高速、高性能器件价格偏高，也制约着高速数字处理的大范围应用。因此，接收机系统大多还是先将射频(RF)信号转换成

4、中频(IF)信号，再进行数字化，这种接收本结构如图下图所示。该系统结构中，以中频信号为界，分为射频前端和数字中频接收两部分，射频前端为模拟部分，将接收到的射频信号转换成合适的中频信号，数字中频接收为数字部分，将中频信号进行数字化处理。提高中频信号的频率可以简化射频前端的设计，从而简化接收机系统。2、数字中频接收机基本体制7数字中频接收机由数模转换器(ADC)、数控振荡器(NCO)、数字混频（Mixer)、FIR滤波器、抽取器(Extractor)和进行数字信号处理的列(FPGA)等模块组成，数字中频接收机系统基本结构如下图所示。数字中

5、频接收机有以下优点：(1)当进行正交解调时，数字接收机几乎可绝对正交，这是模拟正交解调不能够比拟的；(2)电路元件的一致性好，基本可以消温漂和非线性失真问题；(3)成本较低，体积较小，重量较轻，生产与调试方便。（4）可编成，控制灵活，可实现多标准接收。二、基于FPGA的数字下变频的实现FPGA芯片有规整的内部逻辑阵列和丰富线资源，适合于处理数字系统的任务。但是长期以来，一直用于系统逻辑或时序控制上，很少有信号处理方面的应用。其原因主要是因为在FPGA中实现乘加运算的有效结构，而数字下变频算法中大量的滤波器中都有乘加算法。近几年随着FP

6、G性能不断提高，内部资源越来越丰富，尤其美国Xilinx公司推出的V4、V5系列嵌入大DSP硬核乘法器。并且Xilinx公司提供核处理能力也随之提高，其输入数据位宽可以达到32位，并且支持块浮点模式的运算，可以满足多通信系统的指标要求，并且使用FPGA处理这据量大的运算，数度快、并行性好，大大提高了信号处理系统的性能。71、数字下变频的实现结构本设计要求转换后的中频信号载波频率为96MHz，采样频率为92．16Msps。数字下变频将96MHz的中频信号转换为基带信号，且基带信号的采样频率降至3．84Msps。实现结构如下图所示。数字下

7、变频将中频信号从特定的中频频率96MHz通过NCO移到0Hz。中频信号的采样率为92.16Msps，经过CIC滤波器后采样率为Msps，再经过半带滤波器后采样率为7.68Msps，最后通过根升余弦整形滤波器(SRRC)。采3.84Msps。其中滤波器无需乘法运算即可以实速滤波，所以一般用在输入采样率最高的第一级。而半带滤波器虽然需要乘法运算，但只有普通滤波器FIR运算量的一半，所以一般用在中等输入率的第二级。2、Nc0的设计NCO的输出频率与中频采样频率以及中频关。本设计的数字下变频，经过AD采样后，离零频最近的频率，即输出频率96—

8、92.16=3.8MHz，现第一次搬移。此时，NCO只需将信号的频谱3MHz移到0MHz，即变为零中频信号。如下图所示为频谱搬移过程。3、CIC的设计在数字下变频中，CIC滤波器用于抽取滤波，采样率从92.16Msps降