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有关数字中频接收机信号处理研究 　　摘要：随着通信技术的飞速发展，无线通信正向着综合化、高速化和个人化的方向发展。但是，目前通信网中，存在多种通信标准，这就对通信设备的兼容性提出了越来越高的要求。大规模集成电路的发展使得数字中频采样收发机成为现实。本文使用宽带中频数字化方案,利用FPGA中的IP核把经过AD转换后的中频信号通过数字下变频处理为基带信号,并利用Matlab中的Dspbuilder提供的IP核得到了总体的仿真结果。该接收系统用于WCDMA移动通信网络的基站体系中,能很好地实现手机信号覆盖和传输。 　　关键词：字中频接收机，数字信号处理，软核 　　中图分类号：TN911.7文献标识码： A 　　 　　 　　一、数字中频接收机 　　1、数字中频接收机的发展概述 　　 电路系统可以分为模拟和数字两大类。模拟技术已经比较成熟。也发现了模拟技术有很多的不足，如易受干扰、系统复杂。为了克服模拟技术的不足，数字技术逐渐发展起来。数字技术以其抗干扰能力强、可靠、稳定、系统简单等优点，发展迅猛，在很多方面，大有取代模拟技术之势，数字技术已经成为研究的热点。 　　数字技术迅猛发展得益于高速A／D转换、数字信号处理等相关高性能数字器件的速发展，这些器件为高速数字信号处理提供了技术基础。进行高速数字信号处理的好处是能为实现系统的大数据量和实时性处理提供有力支持。高性能数字器件还能够提供较为灵活的信号处理方法，使得现代通信中种类繁多的技术标准得以兼容。JEO Mitolo提出了软件无线电(Software Radio)概念。软件无基本思想是构建一个通用硬件平台，通过加载不同的软件来完成不同的功能，其核心思想就是将A／D尽可能地靠近天线，尽早地将模拟信号数字化，然后用全数字方式进行处理。 　　当前，虽然数字技术有了长足的发展，但还无法真正地实现软件无线电。同时，高速、高性能器件价格偏高，也制约着高速数字处理的大范围应用。因此，接收机系统大多还是先将射频(RF)信号转换成中频(IF)信号，再进行数字化，这种接收本结构如图下图所示。 　　 　　该系统结构中，以中频信号为界，分为射频前端和数字中频接收两部分，射频前端为模拟部分，将接收到的射频信号转换成合适的中频信号，数字中频接收为数字部分，将中频信号进行数字化处理。提高中频信号的频率可以简化射频前端的设计，从而简化接收机系统。 　　2、数字中频接收机基本体制 　　数字中频接收机由数模转换器(ADC)、数控振荡器(NCO)、数字混频（Mixer)、FIR滤波器、抽取器(Extractor)和进行数字信号处理的列(FPGA)等模块组成，数字中频接收机系统基本结构如下图所示。 　　 　　数字中频接收机有以下优点： 　　(1)当进行正交解调时，数字接收机几乎可绝对正交，这是模拟正交解调不能够比拟的； 　　(2)电路元件的一致性好，基本可以消温漂和非线性失真问题； 　　(3)成本较低，体积较小，重量较轻，生产与调试方便。 　　（4）可编成，控制灵活，可实现多标准接收。 　　二、基于FPGA的数字下变频的实现 　　FPGA芯片有规整的内部逻辑阵列和丰富线资源，适合于处理数字系统的任务。但是长期以来，一直用于系统逻辑或时序控制上，很少有信号处理方面的应用。其原因主要是因为在FPGA中实现乘加运算的有效结构，而数字下变频算法中大量的滤波器中都有乘加算法。近几年随着FPG性能不断提高，内部资源越来越丰富，尤其美国Xilinx公司推出的V4、V5系列嵌入大DSP硬核乘法器。并且Xilinx公司提供核处理能力也随之提高，其输入数据位宽可以达到32位，并且支持块浮点模式的运算，可以满足多通信系统的指标要求，并且使用FPGA处理这据量大的运算，数度快、并行性好，大大提高了信号处理系统的性能。 　　1、数字下变频的实现结构 　　本设计要求转换后的中频信号载波频率为96MHz，采样频率为92．16 Msps。数字下变频将96 MHz的中频信号转换为基带信号，且基带信号的采样频 　　率降至3．84 Msps。实现结构如下图所示。 　　 　　数字下变频将中频信号从特定的中频频率96MHz通过NCO移到0Hz。中频信号的采样率为92.16 Msps，经过CIC滤波器后采样率为Msps，再经过半带滤波器后采样率为7.68 Msps，最后通过根升余弦整形滤波器(SRRC)。采3.84 Msps。其中滤波器无需乘法运算即可以实速滤波，所以一般用在输入采样率最高的第一级。而半带滤波器虽然需要乘法运算，但只有普通滤波器FIR运算量的一半，所以一般用在中等输入率的第二级。 　　2、Nc0的设计 　　 NCO的输出频率与中频采样频率以及中频关。本设计的数字下变频，经过AD采样后，离零频最