利用GC5016进行3G数字直放站设计

图1 模拟直放站系统框图

目前的直放站为了满足不同的体制与标准，必须更换其中的中频滤波单元(if filter)模块，致使不同体制标准的直放站具有不同的硬件配置，大大增加研发、生产和维护成本。

● 数字中频框图

随着a/d、d/a及数字信号处理技术的发展，现在软件无线电技术已经可以用于直放站的中频滤波单元，如图2所示。采用图2所示的一个数字中频单元模块直接替换图1中的模拟中频滤波单元(if filter)模块(包括上行和下行两个模块)，就基本可以满足目前所有体制标准的直放站硬件需求。这样，直放站的硬件平台基本达到了统一，只要采用不同的数字滤波配置代码，就可以实现不同标准的直放站功能。其中的数字滤波功能可以采用高速dsp芯片、fpga或专用asic实现。

图2 数字中频单元框图

● 芯片选型

基于上行/下行的对称性及成本上的考虑，这里的a/d和d/a芯片都选择了双通道集成的芯片。其中，a/d选择ads5553；d/a选择dac5687；数字滤波采用专用asic芯片gc5016实现。

ads5553的分辨率为14bit，采样率为65ms/s，70mhz fin时的信号杂波比(snr)为74dbfs，sfdr为84dbc。

dac568不仅能够提供大于75db的信噪比(snr)，以及大于81dbc的三阶互调(imd3)，而且还允许多载波系统在更高的输出功率下进行工作。此外，dac5687在速率为500ms/s时的功耗仅为700mw，提高了系统可靠性并实现了更高的通道密度。

基于上述数字中频硬件平台，可以通过不同的配置，以应用于不同标准的直放站，现以wcdma直放站为例进行详细说明。

设置输入模拟中频(if)为140mhz，adc5553的采样频率为61.44mhz。采用通带欠采样技术，adc5553输出速率为 61.44ms/s。GC5016接收adc5553输出的信号，进行下变频、滤波后信号速率变为7.68ms/s，然后再进行上变频处理，输出速率为 61.44ms/s的中频数字信号。

dac5687接收gc5016输出的信号，通过内插和滤波输出140mhz的if模拟信号。

adc5553不需要软件配置，只要给它稳定的61.44mhz时钟就可以了。系统的滤波功能主要在gc5016中实现，wcdma对于滤波的要求如图3所示。dac5687需要完成内插/滤波及上变频的功能，可通过串行接口对其进行编程。

图3 单信道滤波器幅频特性

gc5016可以采用cmd5016配置软件程序，按要求生成一系列输出文件。这里面包含配置文件、分析文件、调试文件和列表文件。配置文件以一种格式定义所有寄存器的设置以适合gc101的估计模式。分析文件提供用户内部到芯片的增益反馈信息，并且提供其他有用的信息给用户读取。调试文件是给软件程序的调试者使用的，而且这个文件对其他人可能是保密的。列表文件包含每个控制区的值。这种格式可以使用户较容易地看出每个控制区采用的是哪种设置。

在前面已经讲到，每个通道都有两种工作模式：发射和接收。这里采用两个通道(ab)用于发射，两个通道(cd)用于接收。由于不同的参数适合于不同的工作模式，所以使用时要先进行模式设置。模式的设置可以用一条模式命令完成。

mode [ab|cd] [transmit| receive]

用户在命令文件中定义变量。这些变量可以是区(硬件控制寄存器的位区)或者pseudo_fields(仅仅在软件中存在的变量，而在硬件中没有与之直接对应的元素)。变量可以有六种类型：mandatory(m)、defaulted(d)、computed(c)、unused(u)、 expert(e)和not available(-)。not available只能用在只读变量中。在发射和接收模式中，变量有不同的类型。例如，cic_int在发射中是m(mandatory)型，而在接收中则是u(unused)型。任何变量均可以由用户定义，而且它们的值可用于芯片的编程也可用于其他区的计算。用户要想修改这些变量的值，就应该在软件中给出c和e区定义值。有一点需要注意，为了提高程序的可读性，往往需要加一些注释，注释的格式是：以“#”或者“/”开始，在注释中允许有空行。

图4和图5分别是wcdma滤波器频率响应和滤波器频率响应过渡带宽度和阻带衰减的关系。

图4 wcdma滤波器频率响应

图5 wcdma滤波器频率响应过渡带宽度和阻带衰减的关系