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GC4016-PB-ASY
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摘要：gc4016是craychip公司生产的一种高性能、多通道数字下变频器。文中介绍了gc4016的主要特点和性能，给出了gc4016在软件无线电中的应用方法，同时给出了基于gc4016的数据采集卡和微机构成的双通道高速数据采集系统的设计方案和测试结果。 关键词：软件无线电；高速数据采集系统；数字下变频（ddc）；gc4016 １ 引言 软件无线电是近年来随着计算机及微电子技术的高速发展而产生的一种全新的无线电技术。它的出现是无线电通信从模拟到数字、从固定到移动后，由硬件到软件的第三次变革。其基本思想是：将模块化、标准化的硬件单元以总线的方式连接起来构成基本平台，然后通过软件加载来实现各种无线通信功能（包括不同频段、不同制式）；由于受微机运算速度的影响，若在信号接收端将ａ／ｄ采样后的数据直接送计算机进行处理，则实时性难以保证，因此利用数字下变频器（ｄｄｃ）对采样数据做一定的预处理后再通过总线送至微机是很有必要的。ｇｒａｙｃｈｉｐ公司生产的多通道数字下变频器ｇｃ４０１６的主要功能是将高速的数据流下变频成基带数据，从而在很大程度上缓解了ａ／ｄ采样后数据处理的困难。２
噪声以及由于反馈引起的本地振荡等共模信号也有很高的抑制能力。 此外，ad采样后所得到的数据可分两路进入fpga，其中一路直接进入fpga，待采样数据进入fpga后，再做处理；另一路经数字下变频器，对采样数据进行下变频处理后再进入fpga。 3．2 数字下变频 数字下变频的主要作用是将a／d采样所得到的中频信号进行下变频处理后移至基带。它主要利用数控振荡器(nco)产生与输入中频信号频率相同的正弦和余弦本振信号，再经混频后对结果做低通滤波，即可完成对中频信号的下变频操作。 gc4016是graychip公司推出的专门用于数字下变频的芯片，该芯片内置4个独立的相同下变频电路，它可将一个高达90 mhz的实采样信号下变频到任意频率，其内部的抽取滤波器还可以将输出速率降到采样速率的l／32倍到1／16384倍。gc4016的总体框图如图4所示。图4中的交错开关用于控制输入数据与下变频通道的对应关系。 从功能上来看，数字下变频器主要包括两个部分，第一部分是数字控制振荡器(nco)和混频器，主要用来把数字化的中频信号搬移到基带；第二部分是多级抽取，用以得到期望的载波频率。
另一方面，在gsm系统的每条射频信道中，窄带tdma技术一般只支持8个用户。在上行链路890至915mhz之间和下行链路935至960mhz之间，窄带tdma的每条信道占据200khz带宽。 为了在软件无线电结构中有效地兼顾上述标准间的差异，中频(if)处理器的数字上行转换器和下行转换器都必须提供可编程的信道选择、滤波器配置和采样比调节。intersil、graychip和analog devices公司的新型多标准数字收发器asic均可提供许多可编程特性。 例如，graychip的gc4016数字下行转换器可重配置为最大可用基带带宽为每信道2.25 mhz的4信道窄带下行转换器，也可重配置为最大可用基带带宽为9 mhz的单信道宽带下行转换器。此外，gc4016还将在每个信道中支持用户可编程的基带滤波器和重采样器，这使得该器件适用于指定结构的中频处理。 但如果要求这些器件在将来支持升级到尚未定义的4g无线结构，asic在数字无线设计中的适用度也将随之发生变化。例如在无线领域中，关于是否应在4g系统结构中采用正交频分多路复用(ofdm)技术还存在诸多分歧，很多设计人员认为ofdm在多
通过自定义的串口通信发送到fpga波束形成板。 2 实时数字波束形成器设计 2．1 高速数据采集与传输 该系统中，由于信号带宽比较宽，选择ics公司四通道的采集板ics554实现数据采集任务，ics554是adc和数字下变频(ddc)集成化的产品。adc决定了系统的动态范围，依据adc的位数k，以每位6 db增加，并随着以db表示的并行接收通道数目n增加。ics554的组成如图2所示，它主要包括4个独立的14 b／105 mhz模／数变换器ad*5，4个正交下变频器(qddc)gc4016，1个100万门的用户可编程fpga(xilinx xc2v1000)，2个512 kb的fifo和1个pci接口芯片qc5064。其中，ad*5的输入信号带宽可达50khz～200 mhz，最大无虚假动态范围(sfdr)为92 db(10 mhz±50 khz)，每个gc4016内部包括4个独立的ddc通道，每个通道都可独立控制其本振频率和初始相位，频率分辨优于24 mhz，全频段的覆盖使得每个gc4016共享共同的射频前端与a／d转换器，大容量的fifo用于缓冲输出数据，fpga则可用于对输
总线和pci总线的协议转换，由pmc背板上pn1～pn3口定义的pci总线接口将数据传输至主机或数据处理母板。另一条通路是利用pmc的pn4口自定义一个高速接口，通过fpga的控制，将数据送至数据处理母板。其中，fpga和pci-io接口芯片是整个系统的核心，最重要的数据传输及控制都由其协同工作完成。主要芯片有： 1) a／d芯片选用ad公司的ad6645芯片，14 bit量化输出，采样率105 ms／s，sfdr 100 db，采样时钟80 mhz。 2) ddc芯片选用ti公司的gc4016芯片，提供4个独立的下变频通道，每个通道有i和q两路输出，可配置数字下变频的各种参数，如载频、相位、滤波器系数、重采样滤波系数、抽取因子、输出模式等。每个控制寄存器都有一个唯一的5 bit地址，寄存器位宽为8 bit。 3) fpga芯片选用altera公司的高性能芯片ep2s60f484c5。 4) pci-io接口芯片选用plx公司的pci9656芯片，可完成64 bit／66 mhz pci总线和32 bit／66 mhz用户局端总线的协议转换，是比较先进的pci接口芯片。
摘要：GC4016是Craychip公司生产的一种高性能、多通道数字下变频器。文中介绍了GC4016的主要特点和性能，给出了GC4016在软件无线电中的应用方法，同时给出了基于GC4016的数据采集卡和微机...
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