尚 虎 ，車 進(jìn)，張 成

（寧夏大學(xué) a.物理電氣信息學(xué)院 信息工程系；b.校長辦公室，寧夏 銀川 750021）

1 引言

手機(jī)用戶的不斷增加，數(shù)據(jù)服務(wù)大幅度增長，促使無線移動(dòng)系統(tǒng)采用新的技術(shù)來提高傳輸速率和系統(tǒng)容量，以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的分組業(yè)務(wù)需求。為了靈活配置頻率資源和碼資源，提高熱點(diǎn)地區(qū)的系統(tǒng)容量覆蓋，在TD-SCDMA系統(tǒng)中引入了N頻點(diǎn)的特性，即每個(gè)小區(qū)配置多個(gè)載頻[1-5]。其中，承載P-CCPCH的載頻為主載頻，不承載P-CCPCH的載頻為輔載頻。1個(gè)N頻點(diǎn)小區(qū)可以配置1個(gè)主載頻、N-1個(gè)輔載頻。

TD-SCDMA下行多載波方案是指基站可以同時(shí)給1個(gè)UE發(fā)送多個(gè)載波的數(shù)據(jù)。下行多載波方案和N頻點(diǎn)特性相結(jié)合后，得到優(yōu)化的方案，即在一個(gè)小區(qū)內(nèi)提供多個(gè)連續(xù)的載波，主載波上提供BCH，UpPCH，DwPCH以及其他信道，用于系統(tǒng)信息廣播和終端接入。而在輔載波上，只提供業(yè)務(wù)信道。由于N頻點(diǎn)特性中，公共信道只在主載頻發(fā)送，降低了對(duì)發(fā)射機(jī)功率的要求，并且降低了在同頻組網(wǎng)的情況下載頻間的干擾，采取N頻點(diǎn)特性之后，系統(tǒng)容量也大幅度提升，在同一個(gè)地理區(qū)域、同等業(yè)務(wù)量的條件下，不但減輕了系統(tǒng)負(fù)荷，也降低了系統(tǒng)的干擾，提高了系統(tǒng)的效率。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)按照3GPP協(xié)議的要求產(chǎn)生TD-SCDMA的基帶三載波信號(hào)，將3個(gè)單倍速數(shù)據(jù)的中心頻率調(diào)制于-1.76～＋1.76 MHz之間，其頻率為1 kHz。3個(gè)單倍速數(shù)據(jù)由下行信道處理模塊生成。輸出結(jié)果是將3個(gè)單倍速的基帶信號(hào)經(jīng)過FPGA變頻和RRC濾波后，成為24倍速數(shù)據(jù)輸出到射頻。

下行三載波變頻系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)由3條相同子系統(tǒng)的變頻鏈路組成，根據(jù)不同頻偏指示產(chǎn)生各路頻偏。圖中CIC補(bǔ)償濾波器分別將前一級(jí)的4倍數(shù)內(nèi)插濾波器和后一級(jí)的6倍數(shù)內(nèi)插濾波器補(bǔ)償合為同一個(gè)模塊進(jìn)行處理，其優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省FPGA的資源。

圖1 系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖

其單子路在Simulink中的仿真結(jié)構(gòu)如圖2所示，由7個(gè)部分組成。

圖2 單鏈路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)子模塊設(shè)計(jì)

3.1 內(nèi)插濾波器設(shè)計(jì)

CIC濾波器由兩部分組成，即積分器H1（Z）和微分器H2（Z）的級(jí)聯(lián)。單級(jí)CIC濾波器的實(shí)現(xiàn)過程如圖3和圖4所示，其中圖3是CIC濾波器的原理結(jié)構(gòu)，圖4是其實(shí)際等效圖。

圖3 CIC濾波器的原理結(jié)構(gòu)圖

圖4 實(shí)際等效圖

圖5為D=6，fs=5.12 MHz，fc=0.8 MHz條件下CIC濾波器的Matlab[6-8]系統(tǒng)頻率幅度響應(yīng)圖。

圖5 頻率幅度圖

3.2 補(bǔ)償濾波器的設(shè)計(jì)

圖6為D=6，fs=5.12 MHz，fc=0.8 MHz條件下CIC補(bǔ)償濾波器的Matlab系統(tǒng)幅頻響應(yīng)圖。

圖6 幅頻響應(yīng)圖

3.3 脈沖形成濾波器的設(shè)計(jì)

根據(jù)TD協(xié)議要求，脈沖形成濾波器的沖激響應(yīng)h（t）為根余弦型（滾降系數(shù)α=0.22），接收端和發(fā)送端相同。濾波器的沖激響應(yīng) RC0（t）定義為

3.4 混頻器的設(shè)計(jì)

混頻器由乘法器和高通濾波器組成，分別如圖2的Mixer和FDAtool所示，其中Mixer是由1個(gè)正余弦產(chǎn)生模塊和1個(gè)乘法器組成。sin θ產(chǎn)生模塊如圖7所示，輸出兩路完全正交的正余弦信號(hào)，用于與原始信號(hào)I和Q兩路分別相乘。

圖7 sinθ產(chǎn)生模塊

相位增量 △θ=fL0×2Nb/fs，Nb為相位累加器的輸出寬度，fL0為本地振蕩頻率，與頻率之間的關(guān)系為△f=fs/2Nb，由此可以很容易地算出△θ。

圖8 輸入信號(hào)頻譜圖

圖9 輸出信號(hào)頻譜圖

4 仿真分析

在圖2的單鏈路Simulink下仿真，輸入信號(hào)頻率為0≤f≤1.6 MHz，頻偏foffset=1.6 MHz。觀察圖2的仿真結(jié)果，其Scope1和Scope2輸出結(jié)果仿真截圖如圖8和圖9所示。

由以上仿真圖可知，該系統(tǒng)完全可以達(dá)到系統(tǒng)頻率搬移要求。

[1]3GPP TS34.223，Spatial channel model for multiple input multiple output（MIMO）simulation[S].2008.

[2]3GPP TS25.221，Spatial channel model for multiple input multiple output（MIMO）simulation[S].2008.

[3]OJANPERA T，PRASAD R.Wideband CDMA for third generation mobile communications[M].[S.l.]：Artech House Publishers，2001.

[4]門愛東，楊波，全子一.數(shù)字信號(hào)處理[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[5]謝顯中.TD-SCDMA第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[6]譚會(huì)生，瞿遂春.EDA技術(shù)綜合應(yīng)用實(shí)例與分析[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

[7]劉敏，魏玲.Matlab通信仿真與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.

[8]趙靜，張瑾，高新科.基于Matlab的通信系統(tǒng)仿真[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.