摘要：为了满意智能手机功用日益进步的数据需求，现代数字移动通讯体系的基础设施有必要持续发展以支撑更宽的带宽和更快的数据转化。为完成高速的数据速率，数字转化器
中的数字中频处理、包含DDC（数字下变频器）和DUC（数字上变频器）是其间首要的功用模块。这些数字功用可在DSP和FPGA中完成，某些大公司也会构建自己的数字中频处理ASIC。ADI公司正在将越来越多的此类数字中频处理模块集成到高速转化器IC中，然后大幅减轻规划作业，节约体系本钱和功耗。本文评论ADI公司IF和RF转化器中的集成DDC和DUC通道，并阐明它们在实践运用中怎么作业。
高速转化器是现代无线基站体系的关健功用之一。越来越多的此类转化器集成了杂乱的数字信号处理模块，以便简化体系规划中的FPGA作业。转化器中的数字信号处理模块对体系规划十分有利，但这些优点没有得到许多工程师的全面了解。期望本文能给数据转化器中的DDC和DUC功用做一个清楚的阐明，使体系规划人员能充分利用ADI转化器给收发器架构带来的优点。留意：本文将聚集于ADC和DAC中的数字处理模块；因而，某些描绘中将发射机和接纳机模块加以兼并。请疏忽或许引起混杂的信号流向。
在现代数字移动通讯体系中，发射和接纳途径（包含下面描绘中的反应接纳途径）可依据信号特性分为三个首要电路级：射频级、模仿中频级和数字中频级。图1是典型发射机和接纳机的框图。射频级处理射频信号，在当时LTE规范中，其信号频率规模一般是700 MHz到3.8 GHz。
通过混频器、调制器或解调器—这些都是混频单元—处理后，射频信号移动到DC至300 MHz以下的较低频率。从数据转化器到混频器的处理模块包含转化器（ADC或DAC）、模仿滤波器和中频放大器。咱们能够把该级称为模仿中频级。
转化器之后（事实上是在转化器的量化器部分之后），信号变为数字信号；它与随后的FPGA或ASIC一同，咱们称之为数字中频级。对于此级中的各数字信号处理模块，在Tx途径中一般称之为DUC（数字上变频器），在Rx途径中一般称之为DDC（数字下变频器）。
直接射频架构是破例，其间数据转化器直接对射频信号采样，因而没有模仿中频级，信号链仅由射频级和数字中频级构成。
图1.发射机或接纳机的典型框图。
典型DDC模块包含载波挑选、下变频器、滤波器和抽取器。这些功用模块按次序作业，或许可别离予以旁路，终究依据后续FPGA或ASIC（其采样速率较低）的要求，发生一个坐落DC的复信号或一个实信号。
典型DUC模块包含插值、滤波器、上变频器和载波兼并器。依据体系架构规划，DUC发生一个坐落DC的复信号或中频信号，或许直接发生射频信号。DUC的处理简直与DDC的处理相反。
常常将多个DDC和DUC级级联以供给灵活性。独立的DDC和DUC需求并行处理多个载波，兼并之后输出发射信号或在接纳信号中将其别离。
DDC
Rx链路需求较高采样速率以防止信号混叠，简化模仿滤波器规划，供给更宽的信号频带。但另一方面，为了节约功耗、本钱以及FPGA/ASIC中的高速逻辑，最好下降接口上的数据速率。转化器的集成DDC将处理上述要求。图2是典型DDC的框图。
图2.DDC框图
NCO和混频器
为了从搅扰（堵塞信号和其他载波）中挑选所需的载波，NCO的输出频率与输入中频信号混频以将所需载波频移到DC。这样能够下降后续滤波和抽取级的杂乱度。
滤波和抽取
在NCO和混频级之后，运用一个低通滤波器来选取所需的滤波并按捺其他不需求的信号。滤波器之后，运用一个2倍抽取器来下降数据速率。为了节约资源并向客户供给灵活性，半带FIR滤波器加2倍抽取器被兼并在一个模块中；重复运用该模块以级联三到四级。体系规划者可依据运用需求挑选运用其间的一部分或悉数。转化器也或许供给2倍之外的其它抽取率以供给更大的灵活性，尤其是在RF ADC中。
DUC
Tx链具有与Rx链相同的要求：需求高采样速率以简化滤波器规划，使信号频率坐落高中频或直接变为射频，以及远远地推开镜像，但接口期望运用较低的数据速率。转化器的集成DUC将处理这些要求。图3是典型DUC的框图。
插值和滤波
最简略的数字插值算法称为“零填充”，即在每两个样本之间刺进0。采样速率加倍，但在得到的频谱中也会发生频率为Fs –Fif的镜像。因而，在插值器之后需求运用一个滤波器级，以便消除镜像或原始载波（依据运用而定）。假如消除的是原始载波，成果将是插值和Fs/2的粗调。
像在DDC中一样，2倍插值和滤波器被兼并为一个模块。然后重复此功用模块并级联三到四级，以进步灵活性。也可运用2倍之外的其他插值系数以供给更大的灵活性，尤其是在RF DAC中。
NCO和混频器
DUC中的NCO和混频器级与DDC中的相同模块十分类似，但功用相反，即依据体系架构的要求，将载波频移到所需的中频或射频频率。在零中频架构中，可旁路此模块以使载波保持在DC。
增益、相位、I/Q偏移和反Sinc
增益、相位调整、I/Q偏移和反sinc模块是许多IF/RF DAC的附件。
增益、相位调整和I/Q偏移常常一同运用以独立调谐输出信号I/Q通道，补偿不同类型的I/Q失配（DAC、模仿滤波器和调制器引起），终究从模仿调制器后输出一个低本振走漏和低镜像的抱负复信号。
图3.DUC框图
反sinc滤波器补偿DAC引起的sinc滚降，这种滚降会影响平整度和信号起伏，尤其是在选用高中频或直接射频架构的宽带运用中。
总结
本文扼要阐明了当时IF/RF转化器中集成的典型DDC和DUC——它们是何物，为何需求它们，以及它们在信号链中怎么作业。恰当了解这些内容并正确运用它们将能削减资源占用并减轻FBGA/AS%&&&&&%中的编码作业，以及节约体系的功耗和本钱。更多概况和阐明请参阅以下参考文献。
参考文献
1. AD9680数据手册。ADI公司，2015年。
2. AD9154数据手册。ADI公司，2015年。
3.Brad Brannon和Rob Reeder。运用笔记AN-835，了解高速ADC测验和评价。ADI公司，2015年。
4.JusTIn Munson。运用笔记AN-928，了解高速DAC测验和评价。ADI公司，2013年。
5.Brad Brannon。“超外差多通道数字接纳机规划。”ADI公司
6.运用笔记1298，“通讯体系中的数字调制—导论。”Agilent。
7. “3GPP TS 36.104 V10.1.0 （2010-12）。”3GPP。
8.Steven W. Smith。面向科学家和工程师的数字信号处理攻略。California Technical Publishing，1999年。
作者简介
Alex Zou于1999年结业于我国电子科技大学，取得无线电物理学硕士学位。他曾在我国电信担任硬件规划工程师，并在恩智浦半导体担任运用工程师，后于2007年参加ADI公司，担任高档现场运用工程师，担任支撑无线基础设施运用。
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