无线网络中变频技术的使用

一、实现数字化变频技术的方法

1.基于通用DSP微处理器数字化变频的实现

当前在市场上使用比较广泛的处理器是通用DSP微处理器，是由美国德州仪器公司生产的处理器，DSP微处理器在使用的过程中不仅可以进行流水作业，同时也可以对乘加指令进行高速的执行，但是考虑到DSP微处理器自身特点的限制，无法使用它进行并行指令的执行，在对变频数据进行高速处理的过程中，仍然会出现处理能力达不到规定标准的情况。比如在使用数字下变频器进行中频采样、射频采样、带通采样等采样的过程中，对数据的输入速度要求都是非常高的。所以在进行数字下变频的过程中，一般不会使用通用DSP微处理器作为DDC的关键数据处理部件。也就是说基于通用DSP微处理器的数字化变频实现起来是比较困难的。

2.基于数字下变频专用芯片数字化变频的实现

数字下变频专用芯片具有功耗低、价格便宜、使用便捷、体积不高等方面的优点，受到了大多数工程师的认可。其中使用非常广泛的数字化专用芯片是美国Intersil公司生产的HSPSO214B芯片，此数字下变频处理器的输出输入数据的宽度为16.5bits，最大输入采样的速率超多81MHz,NCO的最高分辨率为0.023Hz,抽取因子为1~2049倍可编程，而且在1~2049的抽取基础上，分数倍率转化模块可以进行低倍数的速率转变，转变倍数一般为1~5倍，同时FIR滤波器的所有系数都可以根据实际需求进行具体的配置。

3.基于FPGA的数字化变频的实现

通过对上面两种采样方法的分析可以看出，以上两种采样方法在进行高速率的采样过程中，都有着一些无法避免的缺点。而在大规模的可编程逻辑器件的不断发展下，数字下系统的设计也正在逐渐变得越来越灵活，因为FPGA使用的是并行处理的模式，自身的采样速率非常的快，而且目前新型的FPGA的片内资源同时包含了DSPLOCKS和专用的乘法器，可以将其他的DSP运算和多个加乘运算同时进行，这样就可以在FPGA的基础上设计出性能比较高的无线电模块，比如实现了DDC模块的设计等。同时在可编程逻辑器件的基础上对无线电模块进行设计，极大地降低了使用系统芯片的数量，减少了系统的体积大小，使得系统的性价比和可靠性得到了根本性的提升。而且研制出具有自主知识产权的软核在提高相应技术的转化和使用、系统稳定性的提升、产品竞争力的提升等方面都有非常高的价值。所以说基于FPGA的数字化变频的实现效果是非常不错的。

二、数字下变频实现的方法

1.实现方案的选取

因为在软件模式下都需要对CIC、DDC、FIR算法进行编写，这就会无形中提升研发的难度，所以使用硬件的方法来实现数字下变频会显得更加的容易。在所有的数字下变频芯片中，AD6654和AD6655是两种比较常用的变频芯片，其中AD6654芯片可以用来实现完整性数字下变频功能，而AD6655芯片在进行数字下变频的实现过程中，是无法实现完整的数字下变频功能，还需要使用DSP或者FPGA对输出端进行变频处理。所以本文在数字变频下重点以AD6654为例进行详细的讨论分析。AD6654可以产生7路NCO频率，而且在AD6654的内部集成了速度为912MSPS的ADC,其中ADC为15位。同时AD6654还集成了FIR滤波和多级CIC滤波，可以同时满足各种不同信号下的变频功能。比如PHS、GSM、UMTS、EDGE、CDMA2000、WCDMA、WIMAX、TD-SCDMA等信号的变频，因此决定使用AD6654变频芯片来作为实现数字下变频的方案。

2.仿真结果

现做以下实验来对基带数据率之间安定关系进行确定，根据DUC/DDC的原理来看，fs需要是基带数据率的整数倍数，因为GSM无线网络的载波带宽很低，产生频谱混叠的情况也不高，就算产生频谱混叠的情况，表现出来的的现象也不太显著，而WCDMA的载波带宽非常的宽，出现频谱混叠的情况会更加多一些，更有利于试验的开展，所以选择WCDEMA无线网络为实际案例进行研究。在进行采样时，当fs=2(2×fi)/(2n+1)fs>=2B时，也就是说当中频fi和时钟fs也符合带通采样的理论规定时，就可以产生出比较理想的频谱波形，经过试验发现，只有在中频fi和样时钟fs同时都符合带通采样的规定理论时，也就是fs=2(2×fi)/(2n+1)时，产生的底噪谱波才是最理想的。

三、结语

在WCDMA信号上对数字下变频芯片AD6654进行测试仿真试验，可以看出通过利用软件无线电的方法是可以在3G通信领域来达到数字通信的目的的。在数据通信技术的不断发展下，无线点技术将会发展成为以数字下变频技术为重要发展方向的一种通信技术。

作者：洪泳河单位：广东省电信工程有限公司二分公司