GSM/EDGE基站系统直接中频数字化接收机(2)

2020-06-21 15:58

-95.1dBm-30dB-(-5.7dB)

从这一数值可以得出的结论是:在设计接收系统时即使通道的噪声系数较高,也依然能够满足较好灵敏度的要求,所以这种方案完全满足GSM接收系统的要求。

五、高速数据处理

前面图2所示的方案中,在高速ADC和通用的DSP之间加了一个数字信号下变频器,其主要作用有二:一是完成数字信号解调即除去原来的载波;二是对ADC输出的高速数字信号进行数字滤波和数据速率的变换,使其输出数据速率下降到通用的DSP较易处理的速率,在这里取270.833 kbit/s,和GSM规范要求的比特速率一致。与模拟/数字转换器CLC5956相配合,此处的数字下变频器选用CLC5902,其框图如图5所示。CLC5902是一双通道的数字信号下变频器和自动增益控制器,即可同时处理主路和分集路两路接收信号。CLC5902的每一个通道都有自己独立的频率变换级、相位偏差设置和增益设置。每个通道都有四个主要的信号处理部分:频率变换级,由数控振荡器NCO产生的两路正交信号分别和输入的中频数字信号在此进行混频(或下变频),分离出同相数字信号I和正交数字信号Q,实现数字解调;接着是数字滤波级,包括一个4阶固定系数梳妆滤波器和两级FIR滤波器,实现对数字信号的滤波和抽取;第三是自动增益控制级,首先检测模拟/数字转换器ADC的输出幅度获得输入信号的强度值,以此值决定对信号的处理方式(放大或衰减),最后通过调整数控增益放大器DVGA(由于ADC的动态范围是有限的不能满足GSM系统的要求,为了提高系统的动态范围,在ADC之前加了一级数控增益放大器DVGA,通过调整DVGA的增益,保证输入到ADC的模拟信号的强度在ADC的动态范围内,即对小信号进行放大,强信号进行衰减,这样就扩展了ADC的动态范围,此处使用CLC5526)的增益来调整ADC的输入信号强度,达到提高系统的动态范围的目的;第四就是输入输出接口,通过片内的微处理器接口可以读/写片内寄存器的内容,设定输入输出模式等。

六、结 论

经过实际的GSM系统测试,所设计的GSM/EDGE基站接收系统直接中频数字化处理接收机的各项指标符合GSM规范的指标,有的甚至超过规范的要求。本接收机的静态接收灵敏度较传统的接收机提高约3到4dB,且系统工作稳定,性能良好。

EDGE网络中使用的调制方式为8PSK调制,与GSM网络的GMSK调制不同。GMSK调制是幅度为恒值的调频调制,即幅度包络为恒值,信息仅包含在相位中,因此在接收机的信号处理过程中可以出现一定的限幅而不会造成信息的丢失。8PSK调制不再是恒幅度调制,信息不仅包含在相位中,而且其幅度中亦包含有信息。如果接收机在信号处理过程中出现限幅将会造成信息的丢失,因此在EDGE接收机中要避免出现限幅。前面论述的直接中频数字化处理接收机在整个处理通道中保证没有限幅问题,完全满足EDGE的要求,这是一种满足GSM和EDGE的接收机,实现了GSM网络在硬件上同EDGE网络的兼容。

直接中频数字化处理接收机具有巨大的优越性:自中频部分就开始数字化,去掉了传统的模拟中频正交解调器和模拟基带放大器;不需要快速而繁琐的中频AGC控制电路;电路简单。以数字器件代替模拟器件,这样就消除了模拟器件的不稳定性和不精确性,解调具有较好的相位平衡性,在提高系统的稳定性、灵活性和整体性能的同时降低了成本、减小了尺寸;另外数字器件还有利于系统的集成。随着技术的不断发展,系统数字化的程度在不断提高,可数字化处理部分将越来越向天线口靠近,最终实现除天线之外的全数字化接收机。 参考文献

[1] EUROPEAN TELECOMMUNICATIONSTANDARD.Digital cellular telecommunications system(Phase 2+).Radio transmission and reception[S].1999.

[2] 陈新.GSM数字蜂窝移动通信系统[M].北京:人民邮电出版社,1995. [3] 郭梯云,杨家玮,李建东.数字移动通信[M].北京:人民邮电出版社,1995.

[4]张予.GSM网络演变为EDGE网络所使用的8PSK调制[J].通信世界,2000(6):25~26.


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