基帶信號QPSK調(diào)制與脈沖成型濾波器ASIC實(shí)現(xiàn)

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　　0 引言

　　通常情況下，帶通信號可以借由相對應(yīng)的基帶信號表示，比如若使用Sm表示一個實(shí)的帶通信號，則該帶通信號可以表示為如下情況：

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　　其中Sl(t)為帶通信號S(t)相對應(yīng)的基帶信號。一般情況下，信號Sl(t)是一個復(fù)值信號，由對應(yīng)的實(shí)部與虛部構(gòu)成，也即I路與Q路數(shù)據(jù)。并且我們也可以證明對于一個帶通系統(tǒng)函數(shù)，我們也有與之相對應(yīng)的基帶系統(tǒng)函數(shù)。

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　　因此，現(xiàn)代基帶處理器也采用類似的方法首先處理處于基帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后通過模擬基帶完成D/A轉(zhuǎn)化后，再發(fā)送給射頻器件完成上變頻與信號發(fā)射。圖1表示了WCDMA R-6協(xié)議中上下行方向上信號處理的過程。

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　　從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)在數(shù)字基帶處理器首先接收上層單元傳送的bit數(shù)據(jù)流，然后對一組數(shù)據(jù)按某種規(guī)則進(jìn)行映射，將bit流映射為符號。比如QPSK或者QAM等等。單獨(dú)的數(shù)字信號無法在帶通信道中傳輸，而且對于WCDMA而言，帶通信號大約占用5MHz的帶寬，不然就會對相鄰的工作頻點(diǎn)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的總體性能下降。所以完成數(shù)據(jù)流到符號的轉(zhuǎn)換后，仍然需要通過成型濾波器降低信號的帶寬。

　　按照WCDMA協(xié)議，首先采用QPSK調(diào)制方式形成符號，然后再通過根升余弦濾波器處理，形成協(xié)議規(guī)定的基帶信號。下文簡要介紹原理，然后給出相應(yīng)的ASIC設(shè)計(jì)。

　　1 基帶信號QPSK調(diào)制原理簡介與ASIC設(shè)計(jì)

　　QPSK調(diào)制屬于相位調(diào)制的一種。因此由上文提到的帶通信號一般表達(dá)式可知：

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　　基帶信號調(diào)制就是將bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了符號坐標(biāo)[cos2π(m-1)/M，sin2π(m-1/M)]，其中g(shù)(t)為基帶脈沖成型后的信號，在成型濾波中介紹。

　　按照WCDMA 25.213 R-6協(xié)議規(guī)定，上行方向上對于碼片采用π/4QPSK的調(diào)制方式，將二進(jìn)制碼片轉(zhuǎn)換為符號。首先在高層傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包經(jīng)過各種其它處理，如分段、打孔、交織、Turbo編碼、擴(kuò)頻與加擾處理后，形成碼片，其速率達(dá)到3.84Mchip/s。一般對WCDMA基帶處理器而言，采用16倍的主時(shí)鐘對數(shù)字信號進(jìn)行處理，即每16個clk對應(yīng)一個碼片，每個碼片進(jìn)行4個樣點(diǎn)的采樣，4個clk對應(yīng)一個采樣。π/4QPSK星座圖如圖2所示。

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　　上圖中由于ASIC設(shè)計(jì)中定點(diǎn)化的需要，我們將1映射為1464即12’h5a8，而0映射為-1464即12’ha58。其ASIC設(shè)計(jì)如圖3所示。

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　　輸入信號為1bit數(shù)據(jù)流，每隔4個clk計(jì)數(shù)器產(chǎn)生使能信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)流與符號之間的轉(zhuǎn)換運(yùn)算。如此便形成了調(diào)制后的基帶信號。數(shù)字信號無法在帶通行道中傳輸，所以還需要成型濾波器對減少信號的ISI與控制信號帶寬。即在上文中提到的g(t)。