基帶信號(hào)QPSK調(diào)制與脈沖成型濾波器ASIC實(shí)現(xiàn)

摘要：WCDMA基帶處理器上行方向采用QPSK調(diào)制方式與根升余弦脈沖成型濾波器產(chǎn)生3GPP WCDMA協(xié)議25．213 Release6中規(guī)定的基帶信號(hào)。文章介紹了QPSK調(diào)制與此同時(shí)脈沖成型的基本原理，并給出了該調(diào)制方式與成型濾波器的ASIC設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：正交相移鍵控；ASIC根升余弦濾波器；WCDMA

0 引言
通常情況下，帶通信號(hào)可以借由相對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)表示，比如若使用Sm表示一個(gè)實(shí)的帶通信號(hào)，則該帶通信號(hào)可以表示為如下情況：

其中Sl(t)為帶通信號(hào)S(t)相對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)。一般情況下，信號(hào)Sl(t)是一個(gè)復(fù)值信號(hào)，由對(duì)應(yīng)的實(shí)部與虛部構(gòu)成，也即I路與Q路數(shù)據(jù)。并且我們也可以證明對(duì)于一個(gè)帶通系統(tǒng)函數(shù)，我們也有與之相對(duì)應(yīng)的基帶系統(tǒng)函數(shù)。

因此，現(xiàn)代基帶處理器也采用類似的方法首先處理處于基帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后通過模擬基帶完成D／A轉(zhuǎn)化后，再發(fā)送給射頻器件完成上變頻與信號(hào)發(fā)射。圖1表示了WCDMA R-6協(xié)議中上下行方向上信號(hào)處理的過程。

從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)在數(shù)字基帶處理器首先接收上層單元傳送的bit數(shù)據(jù)流，然后對(duì)一組數(shù)據(jù)按某種規(guī)則進(jìn)行映射，將bit流映射為符號(hào)。比如QPSK或者QAM等等。單獨(dú)的數(shù)字信號(hào)無(wú)法在帶通信道中傳輸，而且對(duì)于WCDMA而言，帶通信號(hào)大約占用5MHz的帶寬，不然就會(huì)對(duì)相鄰的工作頻點(diǎn)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的總體性能下降。所以完成數(shù)據(jù)流到符號(hào)的轉(zhuǎn)換后，仍然需要通過成型濾波器降低信號(hào)的帶寬。
按照WCDMA協(xié)議，首先采用QPSK調(diào)制方式形成符號(hào)，然后再通過根升余弦濾波器處理，形成協(xié)議規(guī)定的基帶信號(hào)。下文簡(jiǎn)要介紹原理，然后給出相應(yīng)的ASIC設(shè)計(jì)。

1 基帶信號(hào)QPSK調(diào)制原理簡(jiǎn)介與ASIC設(shè)計(jì)
QPSK調(diào)制屬于相位調(diào)制的一種。因此由上文提到的帶通信號(hào)一般表達(dá)式可知：

基帶信號(hào)調(diào)制就是將bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了符號(hào)坐標(biāo)[cos2π(m-1)／M，sin2π(m-1／M)]，其中g(shù)(t)為基帶脈沖成型后的信號(hào)，在成型濾波中介紹。
按照WCDMA 25．213 R-6協(xié)議規(guī)定，上行方向上對(duì)于碼片采用π／4QPSK的調(diào)制方式，將二進(jìn)制碼片轉(zhuǎn)換為符號(hào)。首先在高層傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包經(jīng)過各種其它處理，如分段、打孔、交織、Turbo編碼、擴(kuò)頻與加擾處理后，形成碼片，其速率達(dá)到3．84Mchip／s。一般對(duì)WCDMA基帶處理器而言，采用16倍的主時(shí)鐘對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，即每16個(gè)clk對(duì)應(yīng)一個(gè)碼片，每個(gè)碼片進(jìn)行4個(gè)樣點(diǎn)的采樣，4個(gè)clk對(duì)應(yīng)一個(gè)采樣。π／4QPSK星座圖如圖2所示。