基于GC5016的數(shù)字直放站設(shè)計

對于第三代移動通信系統(tǒng)，各國提出了多種不同的標準，要統(tǒng)一這些標準是非常困難的，IMT-2000的發(fā)展策略已經(jīng)改變過去“統(tǒng)一”的概念，轉(zhuǎn)而以各地區(qū)現(xiàn)有第二代系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)來制定比較現(xiàn)實的過渡方案，提出了“IMT-2000家族”的概念。它放棄了在空中接口、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面一致性的努力，而致力于制定網(wǎng)絡(luò)接口的標準和互通方案。而第二代移動通信系統(tǒng)中又有GSM和CDMA兩個標準體制。因此，在未來的移動通信的直放站中存在著多頻、多模、多體制和多標準等問題，為軟件無線電技術(shù)在直放站中的應(yīng)用提出了切實的需求。為了提高3G直放站的性價比，采用數(shù)字技術(shù)來統(tǒng)一3G直放站的硬件平臺是一種較好的解決方案。

GC5016簡介

GC5016是TI公司推出的寬帶四通道可編程數(shù)字上變頻/下變頻轉(zhuǎn)換器，提供160MSPS時鐘、杰出的3G性能、靈活的寬帶數(shù)字濾波、多個輸入與輸出接口選項以及超低功耗。同時，它也可以作為普通的數(shù)字濾波器使用。

在上變頻模式，信道接收實數(shù)據(jù)或者復(fù)數(shù)據(jù)，用可編程的數(shù)值1～4096進行抽取，并將其調(diào)制到選定的中心頻率上。已調(diào)信號可以是四個通道的信號之和，也可以是任選的其他GC5016芯片的已調(diào)信號相加。信道可以成對使用以增加輸出采樣率或者增加輸入信號的帶寬，或者同時實現(xiàn)兩個目標。每個通道包含一個用戶可編程輸入濾波器(PFIR)，這個濾波器可以用作發(fā)射數(shù)據(jù)的整形濾波器或用以生成QPSK、GMSK或者QAM信號等的Nyquist濾波器。

在下變頻轉(zhuǎn)換模式，信道接收的還是實數(shù)據(jù)或者復(fù)數(shù)據(jù)，并解調(diào)到選定的載頻上，再用可編程的數(shù)值1～4096進行抽取，然后進行自動增益控制放大，并產(chǎn)生20位的輸出。下變頻轉(zhuǎn)換模式下，信道的輸出信號經(jīng)過格式化后，以實數(shù)或者復(fù)數(shù)的形式加到四個輸出端口，完成數(shù)字信號的下變頻。

在下變頻通道模式下，GC5016的4個通道的輸入時鐘速率可達160MS/s，而2個通道則可以達到320MS/s，4組寬帶下變頻通道可支持UMTS標準，具有115dB無失真動態(tài)范圍(SFDR)的處理能力，具有16個能達到255階的FIR濾波器，64個并行輸入/輸出位，提供靈活的I/O選項。

上變頻通道模式與下變頻模式的性能基本相同，輸出可以是獨立的，可以是一兩個輸出的和，也可以是任意的幾個GC5016芯片輸出信號的融合。

模擬直放站簡介

目前成熟的采用模擬方式處理的直放站框圖如圖1所示(以寬帶直放站為例)，其中，下行鏈路是直放站通過天線接收基站發(fā)來的信號，經(jīng)過低噪聲放大器(LNA)、射頻濾波器(RF Filter)、混頻器(下變頻)、中頻聲表濾波器(IF Filter)、混頻器(上變頻)、射頻濾波器(RF Filter)、功率放大器驅(qū)動模塊(Amp)和功率放大器(PA)，再通過天線發(fā)射出去；上行鏈路是直放站通過天線接收移動臺(通常是手機或車載電話)，經(jīng)過與下行鏈路類似的處理后，通過天線發(fā)射給基站。

圖1 模擬直放站系統(tǒng)框圖

目前的直放站為了滿足不同的體制與標準，必須更換其中的中頻濾波單元(IF Filter)模塊，致使不同體制標準的直放站具有不同的硬件配置，大大增加研發(fā)、生產(chǎn)和維護成本。

數(shù)字直放站設(shè)計

● 數(shù)字中頻框圖

隨著A/D、D/A及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在軟件無線電技術(shù)已經(jīng)可以用于直放站的中頻濾波單元，如圖2所示。采用圖2所示的一個數(shù)字中頻單元模塊直接替換圖1中的模擬中頻濾波單元(IF Filter)模塊(包括上行和下行兩個模塊)，就基本可以滿足目前所有體制標準的直放站硬件需求。這樣，直放站的硬件平臺基本達到了統(tǒng)一，只要采用不同的數(shù)字濾波配置代碼，就可以實現(xiàn)不同標準的直放站功能。其中的數(shù)字濾波功能可以采用高速DSP芯片、FPGA或?qū)Ｓ肁SIC實現(xiàn)

圖2 數(shù)字中頻單元框

作者：洪杭迪 來源：今日電子