基于MATLAB的GSM数字下变频
这个例子演示了如何模拟用于GSM(全球移动系统)基带转换的定点数字下变频的稳态行为。该示例使用信号处理系统对象来模拟TI Graychip 4016四倍数字下转换器的操作，并需要Fixed-Point Designer™许可证。
介绍
数字下变频(DDC)是数字收音机的重要组成部分。它执行频率转换，将高输入采样率转换为低采样率，以进行有效处理。在本例中，DDC接收一个采样率约为70兆个/秒(MSPS)的带通信号，并执行以下操作:
使用数字控制振荡器(NCO)和混频器对输入信号进行数字混合或下转换。
采用级联积分器梳状滤波器(CIC)和FIR滤波器链进行窄带低通滤波和抽取。
数据流的增益调整和最终重采样。
DDC产生一个基带信号，采样率为270千采样/秒(KSPS)，可以进行解调。典型DDC的框图如下所示。
如果~ isfixptinstalled错误(消息(“dsp: dspDigitalDownConverter: noFixptTbx”))；结束
初始化
创建和配置一个正弦波源系统对象，以模拟GSM源。您将对象的频率设置为69.1e6*5/24 MSPS，因为经过数字混合后，对象的基带频率约为48 KSPS。因为你所建模的系统会以4/(3*256)的倍数重新采样输入，所以你需要将对象的帧大小设置为这些倍数中最小的倍数。
Fs = 69.333 e6;FrameSize = 768;正弦= dsp。SineWave (．..“频率”, 69.1 e6 * 5/24,．..“SampleRate”Fs,．..“方法”，三角函数的，．..“SamplesPerFrame”, FrameSize);
创建和配置一个NCO系统对象来混合和向下转换GSM信号。TI Graychip要求调优频率(PhaseIncrement属性)为具有32位分数长度的32位数据类型。相位偏移需要是具有16位分数长度的16位数据类型。为了减少振幅量化噪声并在可用带宽范围内传播伪频率，在累加器的相位值上添加一个抖动信号。通常，抖动位(14)的数目是累加器字长(32)和表地址字长(18)之间的差。
nco = dsp。甲(．..“PhaseIncrementSource”，“属性”，．..“PhaseIncrement”int32 ((5/24) * 2 ^ 32),．..“PhaseOffset”int16 (0)．..“NumDitherBits”14岁的．..“NumQuantizerAccumulatorBits”, 18岁,．..“波形”，“复指数”，．..“SamplesPerFrame”FrameSize,．..“AccumulatorDataType”，“自定义”，．..“CustomAccumulatorDataType”numerictype ([] 32),．..“OutputDataType”，“自定义”，．..“CustomOutputDataType”numerictype(18)[], 20日);
创建并配置CIC抽取器System对象，该对象抽取混合器输出的因子为64。CIC滤波器可以在不使用任何乘数的情况下实现高抽取率或插值率。这一特性使得它们对于高速率运行的数字系统非常有用。
M1 = 64;cicdec = dsp。CICDecimator (．..“DecimationFactor”M1,．..“NumSections”5,．..“FixedPointDataType”，“最小节字长”，．..“OutputWordLength”, 20);
创建和配置一个FIR decimator System对象来补偿CIC滤波器引起的通带下降。这个过滤器也以2的倍数抽取。
gsmcoeffs;%阅读CFIR和PFIR coeffsM2 = 2;cfir = dsp。cfir FIRDecimator (M2,．..“CoefficientsDataType”，“自定义”，．..“CustomCoefficientsDataType”numerictype ([], 16)．..“FullPrecisionOverride”假的,．..“OutputDataType”，“自定义”，．..“CustomOutputDataType”numerictype ([], -12));
创建并配置FIR decimator System对象，将采样率降低2倍。
M3 = 2;pfir = dsp。pfir FIRDecimator (M3,．..“CoefficientsDataType”，“自定义”，．..“CustomCoefficientsDataType”numerictype ([], 16)．..“FullPrecisionOverride”假的,．..“OutputDataType”，“自定义”，．..“CustomOutputDataType”numerictype ([], -12));
创建并配置一个FIR速率转换器System对象，以按4/3的因数重新采样最终输出。
firrc = dsp。FIRRateConverter (4 3 fir1 0.25(31日),．..“CoefficientsDataType”，“自定义”，．..“CustomCoefficientsDataType”numerictype ([], 12),．..“FullPrecisionOverride”假的,．..“OutputDataType”，“自定义”，．..“CustomOutputDataType”numerictype ([], 24, -12));
创建指定numerictype的fi对象，作为正弦输出的数据类型转换。
gsmsig = fi(0(768 1),真的,14日,13);
创建一个指定数字类型的fi对象来存储定点混频器输出。
mixsig = fi(0(768 1),真的,20日18);
创建并配置两个Time Scope System对象来绘制FIR速率转换器滤波器输出的实部和虚部。
timeScope1 = timescope (．..“名字”，“速率转换器输出:真实信号”，．..“SampleRate”Fs / 256 * 4/3,．..“TimeSpanSource”，“属性”，．..“时间间隔”, 1.2 e - 3,．..“YLimits”(2) e8 2 e8));pos = timeScope1.Position;timeScope1.Position (1:2) = (pos (1) -0.8 * pos (3) pos (2) + 0.7 * pos (4)];timeScope2 = timescope (．..“名字”，“速率转换器输出:虚信号”，．..“位置”pos(1)-0.8*pos(3) pos(2)-0.7*pos(4) pos(3:4)．..“SampleRate”Fs / 256 * 4/3,．..“TimeSpanSource”，“属性”，．..“时间间隔”, 1.2 e - 3,．..“YLimits”(2) e8 2 e8));
创建并配置两个频谱分析仪系统对象来绘制NCO输出和补偿CIC抽取器输出的功率谱。
specScope1 = dsp。简介(．..“名字”，“DSPDDC: NCO输出”，．..“SampleRate”Fs,．..“FrequencySpan”，“启动和停止频率”，．..“StartFrequency”0,“StopFrequency”Fs / 2,．..“RBWSource”，“属性”，“RBW”, 4.2 e3,．..“SpectralAverages”, 1．..“标题”，NCO输出功率谱，．..“位置”, (pos (1) + 8 * pos (3) pos (2) + 0.7 * pos (4) pos (3:4)]);FsCICcomp = Fs / (M1 *平方米);specScope2 = dsp。简介(．..“名字”，DSPDDC:补偿CIC抽取输出，．..“SampleRate”FsCICcomp,．..“FrequencySpan”，“启动和停止频率”，．..“StartFrequency”0,“StopFrequency”FsCICcomp / 2,．..“RBWSource”，“属性”，“RBW”, 4.2 e3,．..“SpectralAverages”, 1．..“标题”，补偿CIC抽取器输出功率谱，．..“位置”, (pos (1) + 8 * pos (3) pos (2) -0.7 * pos (4) pos (3:4)]);
处理循环
在处理环路中，混频器前端数字向下转换GSM信号到基带。CIC抽取和补偿滤波器向下抽取信号的倍数为128，可编程FIR滤波器抽取另一个倍数为2，以达到256的总体抽取。后端重新采样执行额外的特定于应用程序的过滤。运行100次处理循环相当于处理重采样输出的大约1.1 ms。
为这四个作用域创建一个容器scopesContainer = HelperCreateScopesContainer (．..{timeScope1, specScope1, timeScope2 specScope2},．..“名字”，“数字下变频器”，．..“布局”(2 - 2),．..“ExpandToolstrip”、假);为Ii = 1:100 gsmsig(:) = sin ();% GSM信号ncosig =甲();% NCO信号mixsig (:) = gsmsig。* ncosig;%数字混合% CIC滤波和补偿ycic = cfir (cicdec (mixsig));%可编程FIR和采样率转换yrcout = firrc (pfir (ycic));%频率和时域图timeScope1(真正的(yrcout));timeScope2(图像放大(yrcout));specScope1 (ncosig);specScope2 (ycic);结束释放(timeScope1);释放(timeScope2);释放(specScope1);释放(specScope2);
结论
在本例中，您使用DSP System Toolbox™System对象来模拟定点GSM数字下变频的稳态行为。时间范围和频谱分析仪系统对象使您能够分析DDC的各个阶段。
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