基带信号QPSK调制与脉冲成型滤波器ASIC实现

 

　　0 引言

　　通常情况下，带通信号可以借由相对应的基带信号表示，比如若使用Sm表示一个实的带通信号，则该带通信号可以表示为如下情况：

　　

 

　　其中Sl(t)为带通信号S(t)相对应的基带信号。一般情况下，信号Sl(t)是一个复值信号，由对应的实部与虚部构成，也即I路与Q路数据。并且我们也可以证明对于一个带通系统函数，我们也有与之相对应的基带系统函数。

　　

 

　　因此，现代基带处理器也采用类似的方法首先处理处于基带的数字数据，然后通过模拟基带完成D/A转化后，再发送给射频器件完成上变频与信号发射。图1表示了WCDMA R-6协议中上下行方向上信号处理的过程。

　　

 

　　从图中我们可以发现在数字基带处理器首先接收上层单元传送的bit数据流，然后对一组数据按某种规则进行映射，将bit流映射为符号。比如QPSK或者QAM等等。单独的数字信号无法在带通信道中传输，而且对于WCDMA而言，带通信号大约占用5MHz的带宽，不然就会对相邻的工作频点产生干扰，导致系统的总体性能下降。所以完成数据流到符号的转换后，仍然需要通过成型滤波器降低信号的带宽。

　　按照WCDMA协议，首先采用QPSK调制方式形成符号，然后再通过根升余弦滤波器处理，形成协议规定的基带信号。下文简要介绍原理，然后给出相应的ASIC设计。

　　1 基带信号QPSK调制原理简介与ASIC设计

　　QPSK调制属于相位调制的一种。因此由上文提到的带通信号一般表达式可知：

　　

 

　　基带信号调制就是将bit数据转化成了符号坐标[cos2π(m-1)/M，sin2π(m-1/M)]，其中g(t)为基带脉冲成型后的信号，在成型滤波中介绍。

　　按照WCDMA 25.213 R-6协议规定，上行方向上对于码片采用π/4QPSK的调制方式，将二进制码片转换为符号。首先在高层传送的二进制数据包经过各种其它处理，如分段、打孔、交织、Turbo编码、扩频与加扰处理后，形成码片，其速率达到3.84Mchip/s。一般对WCDMA基带处理器而言，采用16倍的主时钟对数字信号进行处理，即每16个clk对应一个码片，每个码片进行4个样点的采样，4个clk对应一个采样。π/4QPSK星座图如图2所示。

　　

 

　　上图中由于ASIC设计中定点化的需要，我们将1映射为1464即12’h5a8，而0映射为-1464即12’ha58。其ASIC设计如图3所示。

　　

 

　　输入信号为1bit数据流，每隔4个clk计数器产生使能信号，进行数据流与符号之间的转换运算。如此便形成了调制后的基带信号。数字信号无法在带通行道中传输，所以还需要成型滤波器对减少信号的ISI与控制信号带宽。即在上文中提到的g(t)。