基于AD6623的多路中频数字化直扩通信系统
扩频通信具有抗干扰、抗多径、低截获概率等优点。20世纪70年代以来,扩频通信的理论和方法得到了很大发展。直接序列扩频(直扩)作为扩频通信的一种常用方式,已成功地应用于军事和民用通信中,并已成为第三代移动通信系统的核心技术之一,充分显示了其显著优点和强大生命力。
扩频通信是以增加信息传输的带宽为代价的。而现有的频带资源非常有限,为了提高单位带宽内信息传输的速率,笔者提出采用直接序列扩频cdma思想。在发端,将一路串行的数据信息经串/并转换转换为n路并行的数据信息,然后分别用n个相互正交的pn码对每路信息进行调制完成扩频,形成n路扩频的基带信息,每路基带信息再经过基带成形滤波,上变频调制到同一中频后再将n路信号合成送给射频接口完成发送。在收端,用与发端相同的n个pn码分别与接收信号进行互相关运算,然后与判决门限比较获取同步信息,比较互相关值大小获得用户数据,将恢复的n路数据再进行并/串转换即恢复出原始发送信息。这样,整个系统所需的传输带宽就降低为原来的1/n。
多路中频数字化直扩系统的原理示意图如图1所示。
1 多路中频数字化直扩通信系统的总体设计
系统硬件电路设计框图如图2所示。
a/d转换器采用ad公司的ad6644,它的最高采样率可达65msps,分辨率为14位。在本系统中,由ad6644直接对6mhz中频信号进行过采样,实现系统的中频数字化,采样时钟为19.6608mhz。
数字下变频器选用ad公司的ad6620,它是美国ad公司推出的高性能数字信号处理芯片,可以完成高速数字信号的下变频及抽取滤波工作,功能强大。内部信号处理单元由四个部分组成:频率变换器、二阶固定系数梳状抽取滤波器(cic2)、五阶固定系数梳状抽取滤波器(cic5)和一个系数可编程的抽取滤波器(rcf)。在本系统中,ad6620的初始化由dsptms320lc31完成,ad6620通过并口向dsp输出处理后的基带数据。
d/a转换器采用ad公司的ad9772a,它的最高转换速率为160mhz,转换位数为14位。在本系统中,由ad9772a完成发射单元的多路合成数字中频向模拟中频的转换,转换时钟频率为19.6608mhz。
数字上变频器采用ad公司的ad6623,其主要特征有以下几点:高达104mhz的工作时钟、单片集成四个独立的数字发射通道、可编程插值滤波器和增益控制。ad6623内部的信号处理包括以下四个部分:频率变换器、二阶重插值级联积分梳状滤波器(rcic2)、五阶插值级联积分梳状滤波器(cic5)以及一个ram系数滤波器(rcf)。在本系统**采用四片ad6623组成16路直接序列扩频发射单元,每一路分别从fpga处取得扩频基带信息,进行基带成形滤波、插值和上变频调制到6mhz的中频,最后将16路中频调制信号合成为一路,再经d/a转换后送给射频发射单元接口。
dsp采用ti公司的tms320lc31。tms320lc31采用改进的哈佛结构,是一种能进行浮点运算的数字信号处理芯片,主频可达60mhz。在本系统中,tms320lc31主要完成的功能是:在发射过程中,由程序产生模拟的基带信息,当dsp检测到fpga产生的申请数据的中断信号时就将模拟基带信息通过数据总线送给fpga;在接收过程中,dsp通过fpga产生的中断信号分别对已完成解扩的各路数据进行接收,完成各路信息的解调,并将解调出的各路信息进行并串转换还原为发射时的一路串行信息。此外,dsp在系统上电时负责完成ad6623和ad6620的初始化,在运行过程中,还要负责ad6620的载波恢复。
