基于AD6623的多路中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信系統(tǒng)
擴(kuò)頻通信具有抗干擾、抗多徑、低截獲概率等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代以來,擴(kuò)頻通信的理論和方法得到了很大發(fā)展。直接序列擴(kuò)頻(直擴(kuò))作為擴(kuò)頻通信的一種常用方式,已成功地應(yīng)用于軍事和民用通信中,并已成為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心技術(shù)之一,充分顯示了其顯著優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大生命力。
擴(kuò)頻通信是以增加信息傳輸?shù)膸挒榇鷥r(jià)的。而現(xiàn)有的頻帶資源非常有限,為了提高單位帶寬內(nèi)信息傳輸?shù)乃俾?筆者提出采用直接序列擴(kuò)頻cdma思想。在發(fā)端,將一路串行的數(shù)據(jù)信息經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為n路并行的數(shù)據(jù)信息,然后分別用n個(gè)相互正交的pn碼對每路信息進(jìn)行調(diào)制完成擴(kuò)頻,形成n路擴(kuò)頻的基帶信息,每路基帶信息再經(jīng)過基帶成形濾波,上變頻調(diào)制到同一中頻后再將n路信號合成送給射頻接口完成發(fā)送。在收端,用與發(fā)端相同的n個(gè)pn碼分別與接收信號進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算,然后與判決門限比較獲取同步信息,比較互相關(guān)值大小獲得用戶數(shù)據(jù),將恢復(fù)的n路數(shù)據(jù)再進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換即恢復(fù)出原始發(fā)送信息。這樣,整個(gè)系統(tǒng)所需的傳輸帶寬就降低為原來的1/n。
多路中頻數(shù)字化直擴(kuò)系統(tǒng)的原理示意圖如圖1所示。
1 多路中頻數(shù)字化直擴(kuò)通信系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。
a/d轉(zhuǎn)換器采用ad公司的ad6644,它的最高采樣率可達(dá)65msps,分辨率為14位。在本系統(tǒng)中,由ad6644直接對6mhz中頻信號進(jìn)行過采樣,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的中頻數(shù)字化,采樣時(shí)鐘為19.6608mhz。
數(shù)字下變頻器選用ad公司的ad6620,它是美國ad公司推出的高性能數(shù)字信號處理芯片,可以完成高速數(shù)字信號的下變頻及抽取濾波工作,功能強(qiáng)大。內(nèi)部信號處理單元由四個(gè)部分組成:頻率變換器、二階固定系數(shù)梳狀抽取濾波器(cic2)、五階固定系數(shù)梳狀抽取濾波器(cic5)和一個(gè)系數(shù)可編程的抽取濾波器(rcf)。在本系統(tǒng)中,ad6620的初始化由dsptms320lc31完成,ad6620通過并口向dsp輸出處理后的基帶數(shù)據(jù)。
d/a轉(zhuǎn)換器采用ad公司的ad9772a,它的最高轉(zhuǎn)換速率為160mhz,轉(zhuǎn)換位數(shù)為14位。在本系統(tǒng)中,由ad9772a完成發(fā)射單元的多路合成數(shù)字中頻向模擬中頻的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率為19.6608mhz。
數(shù)字上變頻器采用ad公司的ad6623,其主要特征有以下幾點(diǎn):高達(dá)104mhz的工作時(shí)鐘、單片集成四個(gè)獨(dú)立的數(shù)字發(fā)射通道、可編程插值濾波器和增益控制。ad6623內(nèi)部的信號處理包括以下四個(gè)部分:頻率變換器、二階重插值級聯(lián)積分梳狀濾波器(rcic2)、五階插值級聯(lián)積分梳狀濾波器(cic5)以及一個(gè)ram系數(shù)濾波器(rcf)。在本系統(tǒng)**采用四片ad6623組成16路直接序列擴(kuò)頻發(fā)射單元,每一路分別從fpga處取得擴(kuò)頻基帶信息,進(jìn)行基帶成形濾波、插值和上變頻調(diào)制到6mhz的中頻,最后將16路中頻調(diào)制信號合成為一路,再經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后送給射頻發(fā)射單元接口。
dsp采用ti公司的tms320lc31。tms320lc31采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),是一種能進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算的數(shù)字信號處理芯片,主頻可達(dá)60mhz。在本系統(tǒng)中,tms320lc31主要完成的功能是:在發(fā)射過程中,由程序產(chǎn)生模擬的基帶信息,當(dāng)dsp檢測到fpga產(chǎn)生的申請數(shù)據(jù)的中斷信號時(shí)就將模擬基帶信息通過數(shù)據(jù)總線送給fpga;在接收過程中,dsp通過fpga產(chǎn)生的中斷信號分別對已完成解擴(kuò)的各路數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,完成各路信息的解調(diào),并將解調(diào)出的各路信息進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換還原為發(fā)射時(shí)的一路串行信息。此外,dsp在系統(tǒng)上電時(shí)負(fù)責(zé)完成ad6623和ad6620的初始化,在運(yùn)行過程中,還要負(fù)責(zé)ad6620的載波恢復(fù)。
