软件无线电中的模数转换器
当然,在中频进行数字化处理时,要求DSP必须满足下列要求:
・运算速度快。DSP必须具有高指令执行速度,同时还要具备功能强大的指令系统,支持单周期内完成常用的浮点运算和逻辑运算的能力。
・高精度的数据处理。由于数字信号处理中所固有的量化效应和有限长寄存器效应的影响,在实际处理过程中会出现误差,并随着运算的增加遂渐积累。这就要求数据一定要有足够的精度,并且处理器支持高精度运算,才能减小这些误差。DSP至少要支持32位浮点运算的能力。
・高速数据交换能力。软件无线电各模块之间需要进行大量的数据交换,DSP总线必须有足够的数据传输和I/O吞吐能力,才能保证对信号的实时处理。另外,开放的设计应用条件是总线系统必备的特征要素。
・支持多SHARC同时工作。
图3给出了一个基站中中频应用软件无线电的例子。它直接在中频对信号进行A/D转换,转换后的数字信号送入专用处理芯片――可编程下变频器(PDC)中处理,完成对IF的选频和滤波。
当采用一个12位、60dB动态范围的转换器,从一个数字控制的可变增益放大器获得40dB增益,另外,系统的数字下变频器大约增加20dB处理增益。这样,总的动态范围就达到120dB,扣除解调的6～7dB和峰值储备(headroom)的6～7dB,还有100dB,能够满足GSM-900的要求。
如果GSM-900要求消除一个比带内信号高91dB以上、并远离带内信号3MHz的干扰信号,用数字技术消除此干扰,需要91dB动态范围来测定此信号,再加上测定带内信号的30dB动态范围,在基带中最强和最弱信号测量之间的差值为121dB。限定200kHz信道带宽,并假定在70MHz对IF信号进行取样,根据前面的公式,下变频器增加22.4dB,即真正的动态范围是98.6dB。数据变换器中每位大约等效于6dB,此动态范围就相当于16位。目前还不能批量生产16位、70MHz的变换器。
1.3 射频数字化
一个真正的软件无线电(见图4),是在天线之后对宽带RF模拟信号进行数字化,而且数字电路是通过软件来完成所有的滤波、解调和其它操作,从而去除了所有的IF以及与之相关的混频和滤波电路。这不仅使电路元件数显著减少,提高了可靠性,而且变换器还数字化了包括很多信道的相关频带。根据变换器的带宽,同一无线电可工作在宽频带,适合各种不同的空中信号接口,处理不同的业务,这对DSP提出了更高的要求。目前的A/D和DSP等器件也正向这一方向努力,但要实现这一最终目标,恐怕还要等待几年。
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