1 导言
跟着移动通讯事务的迅猛发展，直放站作为改进移动网信号弱区盲区的重要设备，以其具有出资较少、结构简略、装置便利灵敏等长处广泛运用于2G移动网。而现在2G网络仍运用模仿设备的直放站。关于第三代移动通讯体系，各国提出了多种不同规范，但要一致规范十分困难。未来的移动通讯体系存在着多频、多模、多体系和多规范等问题，这就约束了各种设备的互通和兼容，因而对软件无线电技能在直放站中的运用提出了实在需求。为了进步3G直放站的性价比，选用数字技能一致3G直放站的硬件渠道是一种较好的解决计划。这儿提出了一种以AD6655为数字中频信号收集体系中心的通用、可扩展的硬件渠道规划。
2 AD6655简介
2.1 功能特性
AD6655是ADI公司的一款高度集成的分集接纳机，内置有低推迟的峰值检测器、RMS信号功率监测器、两个14bit的A／D转化器以及一个数字下变频转化器（DDC）。AD6655选用1.8 V和3.3 V供电电源；当作业在32.7～70 MHz带宽内，采样速率为150 MS／s时，SNR为74.0 dBc；而在70MHz带宽内，SFDR为84 dBc。因而，该器材适用于TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、WIMAX、GSM等多种制式接纳机体系。
2.2 内部结构
AD6655内部结构框图如图1所示。AD6655内部包含丰厚的信号监测体系，每个通道都有4-bit的信号检测位，答应监控数据以串行办法输出。
AD6655的首要功能模块是14-bit的A／D转化器和DDC。信号经采样坚持器进入A／D转化器，再经过DDC下变频，最终经过输出缓存输出数据。其间DDC包含32-bit数控振荡器（NCO）、低通／高通半带滤波器、FIR滤波器和fDAC／8 NCO等模块。这4个模块除半带滤波器外，其他均为可选单元。因而，经过装备寄存器，DDC具有5种作业形式：半带滤波器作业形式，输出实信号数据；半带滤波器+FIR滤波器，输出实信号数据；32-bit NCO+半带滤波器形式，输出复信号数据；32-bit NCO+半带滤波器+FIR滤波器；输出复信号数据；32-bitNCO+半带滤波器+FIR滤波器+fDAC／8 NCO形式，输出实信号数据。用户可依据输人信号的频率、频谱宽度以及输出信号的要求来挑选恰当的作业形式。
3 数字直放站体系规划
数字直放站是供给一种带有数字预失真、可完结多载波、数字化的3G基站延伸体系，完结3G基站射频信号大容量、大动态规模的远距离数字传输，并供给灵敏多样的快速组网办法，支撑多频段和开放式架构，完结长途晋级以及分布式建网，能够有用进步网络功能并下降网络建造的运营本钱。
3.1 数字直放站简介
数字直放站首要由射频、数字中频两部分组成。其间射频部分包含：低噪声放大器、模仿射频接纳机、模仿射频发射机、多载波功率放大器；而数字中频包含：A／D转化器、D／A转化器、数字上／下变频、数字滤波与分集接纳、数字预失真、峰均比按捺（CFR）模块。
数字上／下变频完结信号频谱搬移、采样率改换、通道滤波等功能。CFR模块用于下降3G信号的峰均比。在3G通讯体系（如WCDMA通讯体系）中，信号的峰均比较高，一般可达10～14 dB。因为大多数功率类放大器都是非线性的，其动态范同有限，这就要求D／A转化前信号的峰均比应保证5～8 dB。选用CFR模块下降信号的峰均比，避免子载波间的交调搅扰和频谱外泄，改进体系功能，进步功率器材的作业效率。自适应数字预失真模块可消除功放发生的非线性引起的失真。
3.2 体系硬件规划
本体系规划首要是依据软件无线电的规划思维，旨在规划一个通用的硬件渠道，具有模块化、开放性、可扩展性等特色，可完结在不同载波间滑润过渡、不同制式之间轻松晋级。数字直放站体系规划框图如图2所示。
AD6655收集模仿混频器传输的中频信号，并将数字信号传输给FPGA。单片机（MCU）选用ATmega16L，完结对A／D转化器、D／A转化器、时钟等功能模块的装备和通讯操控。FPGA选用Xilinx公司的Virtex-4 SX35，其具有运转频率高，DSP功能强大等特色。FPGA作为整个体系的中心完结数字下变频、数字上变频和下降峰均比等功能。
针对不同运用的接纳机，需挑选不同的采样技能，从而确认最佳的采样频率及中频频率。针对3G信号带宽、作业频点高的特色，如WCDMA信号发射频段为2 110～2 170 MHz、四载波带宽20 MHz，需选用带通采样。合理挑选采样频率和IF频率有利于简化A／D转化前的抗混叠滤波器规划，进步频率分辨率。依据AD6655功能归纳考虑，该体系规划设定采样频率为122.88 MHz，中频频率为153.6 MHz。
AD6655中的DDC是对整个通带内信号的开始下变频，下降通带内信号FPGA信号处理时钟的要求。因为本体系规划选用带通采样技能，通带内信号将在频域大于fs的整数倍处镜像。在采样频率为122.88 MHz，中频频率为153.6 MHz的情况下，挑选榜首奈奎斯特区间内镜像，其间心频点应在30.72 MHz。为完结HB滤波器的最佳作用，需将信号的中心频率改换到零中频，32-bit NCO频率操控字NCQ_FREQ为0x40000000。将多相结构的19阶HB滤波器与66阶FIR滤波器合作运用能够完结杰出的低通作用，如图3所示。
需留意HB滤波器对信号带宽的约束，在122.88 MHz的采样时钟，HB滤波器带宽可达24 MHz。一起HB滤波器便是抽取率为2的下变频器。DDC最终一级fDAC／8 NCO经低通滤波的信号频谱搬移至15.36 MHz。
图4为AD6655的实践运用电路，选用宽带变压器完结单端信号与差分信号的转化。这样在模仿信号阶段能够滤掉偶次谐波重量和共模搅扰信号（如电源和地引人的噪声）。该体系规划供给了两种在A／D转化器的模仿信号输入端参加一个直流偏置的办法：榜首种办法是南A／D转化器自带的CML信号供给，直流偏置同定；另一种办法是由R507、R513对模仿电源分压供给，直流偏置可依据需求修正。主张直流偏置等于AVDD／2。
电路中R500、R501、C482构成简易的抗混叠滤波器，详细数值可依据实践选用的中频频率核算。需求留意的是，该运用电路未给出退耦电容，在实践运用时需增必需的退耦电容。
AD6655经过MCU的SPI总线装备寄存器参数。AD6655选用片选信号（CSB）、串行通讯时钟（SELK）、串行通讯数据输出／输入端口完结体系操控（SDIO）。先将0x00寄存器装备为0x3C，再装备为0x18，完结对AD6655寄存器的软件复位；当无模仿信号接入时，若发现经过AD6655转化后数字信号不是0x2000，则需求装备0x10寄存器，用于补偿直流偏置差错直至满足要求；别离装备0x102、0x103、0x11D寄存器为0x01、0x01、0x07，使AD6655作业于第5种作业形式；经过装备0x11E～0x121寄存器，设定32-bit NCO频率为30.72 MHz，相应频率字为0x40000000。
4 测验成果
4.1 测验计划
中频输入信号由 Agilent E4438C发生的四载波WCDMA中频信号，其间心频点为137.88 MHz，别离将4个载波频点设置为130.38 MHz、135.38 MHz、140.38 MHz、145.38 MHz，输入信号幅值为0 dBm。信号经数字直放站中频板后，将中频信号别离接入频谱仪Agilent E4408B调查信号的频谱及WCDMA信号功能目标。
4.2 测验成果及剖析
图5给出WCDMA中频信号经过体系板后，中频输出信号的频谱。由图5看出，输出信号的载波数和频点契合设置信息，输出频点为（122.88+7.5）MHz，（122.88+12.5）MHz，（122.88+17.5）MHz，（122.88+22.5）MHz，ACLR约为45 dB@5MHz，45 dB@10 MHz。一起测得各频点均匀EVM为4.68％，一般来说，射频电路的EVM为3％～5％。这样，数字中频与射频级联后，EVM仍小于12.5％。所以该体系EVM值可到达目标要求。
从功能上看，该规划计划完结了数字直放站数字中频体系的基本功能；从目标功能上看，该计划虽到达目标要求，但其功能仍需优化。因为CDMA2000单载波的数据量比WCDMA小，对接纳机噪声系数以及A／D转化的要求也比WCDMA的要求低，所以只需重新装备参数，并经过相应程序代码下载到FPGA，可便于完结CDMA2000多载波数字中频体系。该体系硬件渠道也适用于GSM数字中频，可完结GSM数字中频更多载波的扩容与晋级。
5 结语
AD6655是采样速率高达150 MS／s的14位高功能宽带模数转化器，内部集成NCO、HB滤波器、FIR数字滤波器，并具有多种作业形式和杰出的沟通和直流功能。因而，AD6655可运用于通讯、图画收集体系中，适用于不同制式移动通讯体系中数字直放站的信号收集体系。
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