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Simulink中的GSM数字下变频器金宝app

此示例演示如何模拟用于GSM(全球移动系统)基带转换的定点数字下变频器的稳态行为。示例模型使用Simulink®和DSP系统工具箱中的模块™ 模拟TI GC4016四位数字下变频器(DDC)的操作。金宝app

DDC执行以下操作:

  • 输入信号的数字混合(下变频)

  • 窄带低通滤波和抽取

  • 数据流的增益调整和最终重采样

在这个模型中,DDC接收一个高采样率(69.333 MSPS)的带通信号。DDC产生一个低采样率(270.83 KSPS)基带信号,准备解调。

更改GSM源

你可以在啁啾和正弦信号之间切换使用GSM源块在示例模型中。你可以用不同的源替换这个块来建模你的应用程序,但是你将不得不调整下游混合器子系统的参数。

调整标准化调谐频率和相位偏移值

为了确保您的GSM源信号收到和混合的误差最小,您应该调整归一化调优频率寄存器值归一化相位偏移寄存器值

由于本示例模拟的是TI GC4016四位数字下变频器,因此必须以特定格式输入这些值。这个归一化调优频率寄存器值应为带符号的2补32位整数,表示0和采样频率之间的标准化范围。使用正频率值进行下变频。下变频归一化相位偏移寄存器值应该是一个无符号16位整数,也表示一个标准化范围。更多细节,请参考TI GC4016四倍数字下变频文档和DSP系统工具箱以区域库块参考文档。

比较基于NCO和基于CORDIC的混频器实现

查看Digital Mixer Real Output scope和Mixer Output Comparison scope,比较基于nco的Mixer实现输出和基于cordic的Mixer实现输出。两种实现都可以产生类似的输出值,但是实现的选择很大程度上取决于可用的硬件资源和性能约束。通常,基于nco的方法会在查找表大小(只读内存资源)和速度性能之间做出权衡,而基于CORDIC的方法可能会根据所需的CORDIC内核迭代的数量,在速度性能和较小的内存资源之间做出权衡。

调整基于NCO的混频器参数

查看NCO余弦频谱分析仪模块的输出,以观察调整基于NCO的混频器子系统模块参数的效果。

抖动

要在整个可用带宽内传播杂散频率,可以向累加器相位值添加抖动信号。在此示例中,抖动信号由PN序列发生器生成,该发生器由二进制移位寄存器和异或门(NCO块内部)组成。抖动位数由以下参数自动确定:

抖动位数=累加器字长-表地址字长

当抖动位数增加到超过最佳值时,噪波地板开始升高。当您将抖动位数降低到最佳值以下时,杂散频率的出现将降低NCO系统的无杂散动态范围。

更多信息,请参阅DSP系统工具箱以区域库块参考文档。

调整基于CORDIC的混频器参数

查看CORDIC余弦频谱分析仪模块的输出,以观察调整基于CORDIC的混频器子系统模块参数的效果。

带抖动发生器的相位累加器

带有抖动发生器子系统的相位累加器计算角度西塔CORDIC复数旋转函数的输入。查看CORDIC-Cosine频谱分析仪模块的输出,以观察使用抖动发生器子系统参数调谐相位累加器的效果。

在上述基于NCO的混频器中,您可以将抖动信号添加到相位累加器值中,以在整个可用带宽内传播杂散频率。抖动信号由PN序列生成器生成,该生成器由二进制移位寄存器和异或门组成(位于带抖动生成器的相位累加器内部)。抖动比特数被选择为15,以与基于NCO的混频器的余弦频谱性能紧密匹配。

心复旋转

CORDIC Complex Rotate进行计算u*exp(j*theta)使用CORDIC旋转算法。请参阅固定点设计器™文档了解CORDICROTATE作用另外,有关使用基于CORDIC的数字混音器方法的更多信息,请参阅下面列出的参考资料。

调整抽取滤波器参数

CIC Decimator, Compensation FIR, and Programmable FIR模块一起使用,以实现:

  • 高抽取率

  • 混叠衰减

  • 特定于应用程序的筛选

您可以使用筛选器来可视化和分析筛选器。请参阅信号处理工具箱™文档了解滤波器设计器。

双击示例模型中的CIC Decimator块可以看到过滤器的实现。要定制DDC,您可以通过编辑CIC Decimation块参数来更改CIC过滤器。

CIC抽取滤波器采用整数溢出“包”算法实现,在级联积分器梳状结构中进行抽取滤波。这种类型的滤波器是经济的硬件实现,如fpga和asic,因为唯一的算术操作是求和;不需要乘法。有关CIC过滤器的更多信息,请参阅下面的参考资料。

补偿FIR块对CIC通带的滚转进行调整,可编程FIR块对信号进行滤波,以满足GSM基带频谱掩模的要求。你可以调整这些过滤器的增益和系数。

补偿FIR滤波器的输入增益通过粗糙的增益参数。TI GC4016四位数字下变频器需要来自粗糙的参数将CIC滤波器的输出移位0-7位,根据2 ^粗.因此,您可以输入0 - 7粗糙的粗增益块掩码中的增益参数。

可编程FIR模块输出的增益通过增益参数。TI GC4016四位数字下变频器需要来自参数将信号移位1 - 4位,根据很好/ 1024.这样,你就可以进去了1.16383对于精细增益块掩模中的增益参数。

调整速率转换块参数

DDC的最后一级可用于更改DDC输出的速率,以匹配特定系统解调器输入的基带频率。速率转换块是一个定点滤波器,其作用类似于DSP系统工具箱中的FIR速率转换块。速率转换块的NDELAY参数是插值因子,而NDEC参数是抽取因子。

DDC分析

可以使用范围和定点工具来观察和分析模拟结果。

范围

双击示例模型中的Scopes块以获得对以下作用域的访问:

  • NCO余弦频谱

  • 心余弦谱

  • 数字混频器实输出

  • 混频器输出比较

  • 抽取器输出

  • 补偿FIR输出

  • 可编程的冷杉输出

  • 重采样输出

定点工具

通过转到“分析”菜单并选择“定点工具”,调用示例的定点工具界面。此界面允许您查看示例模型中任何子系统中定点块的最大值、最小值和溢出。请参阅Simulink和定点设计器™ 有关定点工具的详细信息,请参阅文档。金宝app

更多信息

有关CIC过滤器的更多信息,请参见:

  • Hogenauer,E.B.,“用于抽取和插值的经济型数字滤波器,”关于声学、语音和信号处理的IEEE®交易,助理秘书长-29(2):155-1621981年。

有关基于CORDIC的下变频的更多信息,请参见:

  • Lohning,M.,Hentschel,T.,和Fettweis,G.,“软件无线电终端中的数字下变频”,第十届欧洲信号处理会议论文集(EUSIPCO), 1517 - 1520, 2000.

  • Valss,J.,Sansaloni,T.,Perez Pascual,A.,Torres,V.,和Almenar,V.,“CORDIC在软件定义无线电中的使用:教程”,IEEE通讯杂志, 46 - 50, 2006年9月。

  • Yang,S.,Wu,Z.,和Ren,G.,“基于FPGA的FSK中频数字接收机的设计和实现”,第一届航空航天系统与控制国际研讨会,819-8212006年1月。

  • Andraka,Ray,“基于FPGA的计算机CORDIC算法概览”,1998年ACM/SIGDA第六届现场可编程门阵列国际研讨会论文集,191-2001998年2月22-24日。

  • 杰克·E·沃尔德,《CORDIC三角计算技术》,《电子计算机交易》,卷EC-8, 330 - 334, 1959年9月。