FIR结构IQ串行处理RRC滤波器

 

　　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：

　　

 

　　通过对如上频域响应使用Fourier逆变换，我们可以得到其时域冲击响应如下：

　　

 

　　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

　　

 

　　其中H(f)为如上RRC滤波器的频率域上的形势，

　　

 

　　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：

　　

 

　　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。