FIR结构IQ串行处理RRC滤波器

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    摘要:本文结合3GPP WCDMA协议25.213(Release6)下行调制与WCDMA终端基带数字处理器的实现,使用了基于FIR结构的RRC滤波器,同时采用串行处理IQ路数据的方式,提高了数据处理的效率,节约了ASIC设计时使用的资源。
关键词:根升余弦滤波器;有限长冲击响应滤波器;WCDMA

    0 引言
    由3GPP WCDMA协议25.213可知,下行调制分为QPSK与16QAM两种方法,但是经过扰码加扰与信道码处理后均达到3.84Mbps,即达到3.84M的码片速率。基带处理器中采用16倍码片速率,61.44MHz进行采样。在基带数据发送与接收时使用RC成形滤波器,考虑到减小码间串扰与接收滤波器匹配的关系,在发送与接收端均使用RRC(根升余弦)滤波器。整体流程太致如图1所示。


    射频接收部分只是简单描述了一下,图中ABB为模拟基带,主要有ADC、∑△调制、降采样滤波器组成,当然还包括语音编解码等基本功能,DBB为数字基带部分。两者结合成为基带处理器。通常由ABB送入后端系统为IQ并行两路数据,当基带信号没有携带其他带通信号的干扰时,或者下变频时没有非常大的频偏,这样通常进行滤波时使用两套相同滤波系数的滤波器,这也意味着两套相同的乘法器与加法器,当滤波器阶数较高时,会造成资源的大量消耗,增加ASIC的面积,故本文利用了4倍速采样的样本,复用同一套乘加器,有效节省了资源。

    1 RRC滤波器
    RC滤波器可以减小码间串扰,同时也是信号成形滤波器。其能有效地减小信号带宽,抑制码间串扰,并且考虑到在接收端要使用匹配滤波,所以在信号发送与接收端均采用RRC滤波。其频域响应如下:
    
   

    考虑IIR与FIR等基本滤波器结构,由于相位的线性特性对实时通信具有重要的意义,并且RRC滤波器处于整个数字基带处理器的前端,其滤波性能,由量化效应导致的稳定性问题等,对后续系统有一定影响,故我们采用FIR结构,滤波器采用65阶,因为阶数并未超过256,且处理信号为基带信号,故RRC是一个低通滤波器,因此采用偶对称系数结构FIR滤波器。通过Matlab仿真我们可以得到如下的RRC滤波器幅度谱:

 


    图中采用了f-sample=15.36MHz的采样频率对h(t)进行了采样,由冲击响应不变法形成了数字频率域上FIR结构滤波器的冲击响应系数,即FIR滤波系数。在频域上每隔10kHz对幅度函数进行采样,横轴采用归一化频率表示,由于采样是时域采样,所以频域上产生了周期性延拓。但是由此图可以看出,幅度谱还是基本能够满足成型滤波需求,又由于采取了FIR结构,故其系统函数可表示为
    e.JPG
    其中H(f)为如上RRC滤波器的频率域上的形势,f.JPG为FIR引入的相位延迟。并且由于是奇数阶FIR滤波器,系数呈现偶对称的关系,滤波器系数满足如下条件:
    g.JPG
    上文简要介绍了基于FIR结构RRC滤波器的基本原理与特性,下文重点描述在WCDMA基带芯片数字前端中如何串行模拟基带输送的并行IQ路数据。