数字中频与FPGA

数字中频与FPGA 数字中频 所谓中频，顾名思义，是指一种中间频率的信号形式。中频是相对于基带信号和射频信号来讲的，中频可以有一级或多级，它是基带和射频之间过渡的桥梁。 如图1所示，中频部分用数字方式来实现就称之为数字中频。数字中频技术通常包括上下变频（DUC/DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）。 DUC/DDC DUC实现了从“复”基带（Baseband）信号到“实”带通（Passband）信号的转换。输入的复基带信号采样率相对较低，通常是数字调制的符号率。基带信号经过滤波，然后被转换成一个更高的采样率，从而调制到 NCO的中频载波频率。 DUC通常需要完成频谱整型（Pulse shaping），然后调制到中频载波，以便于经由 DAC驱动后面的模拟转换器。 在图2中，通道滤波器（Channel Filter）完成基带信号的频谱整型，通常由 FIR实现。插值（Interpolation）部分完成信号采样率变换和滤波功能，可以采用CIC或者 FIR实现。对于一个窄带信号，如果需要高倍采样率变换，那么 CIC将是非常合适的，无论是在实现性能或是资源节省方面，CIC都将优 于FIR。 NCO是一个数控振荡器，也叫 DDS，可以用来产生一对相互正交的正弦和余弦载波信号，与插值（增加采样率）以后的基带信号混频，完成频谱上搬。 与DUC相反，DDC基本上完成了以下几个工作： 1. 频谱下搬：将ADC送来的数字信号有用频谱，从中频搬移到基带 2. 采样率降低：将频谱搬移后的数据从ADC的高速采样率降低到一个合适的采样速率水平，通过抽取（Decimation）实现。 3. 通道滤波：在将I/Q信号送入基带处理以前，需要再对其进行滤波 实际上，数字上下变频技术应用非常广泛，其在无线通信、有线电视网络（Cable Modem）、数字电视广播（DVB）、医学成像设备（超声），以及军事领域当中，都是不可或缺的功能。 CFR 目前许多无线通信系统，如 WCDMA、WiMAX，其中频信号通常由多个独立的基带信号相加而成。合成的中频信号有较大的峰均比（Peak-to-Average Ratio），并符合高斯分布。而通常功放（PA）的线性区是有限的，较大 PAR的中频信号对应的PA的工作范围将被缩小，从而引起 PA效率的降低。因此在PA之前减小中频信号的PAR是非常重要的。波峰因子衰减（CFR）正是用来完成这一功能的，它将有利于保证 PA输出的线性度，降低带外辐射，提高PA效率。 目前，中频采用的CFR算法有：波峰箝位(Clip)，波峰修整（Peak Windowing）和波峰消减（Peak Cancellation）。...