李 成

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

5G技術(shù)的應(yīng)用逐漸普及，其數(shù)據(jù)傳輸速率高、延遲低以及系統(tǒng)容量大等優(yōu)良性能在各領(lǐng)域都備受好評(píng)[1]?；鶐盘?hào)處理是5G通信中的關(guān)鍵一環(huán)，但傳統(tǒng)的基帶信號(hào)處理方式不能滿足5G通信高速率和低延遲的要求。而DSP具有優(yōu)越的數(shù)據(jù)處理性能，可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)指令操作，一個(gè)指令周期內(nèi)能夠進(jìn)行一次乘法與加法，極大提高了運(yùn)算速度[2]。DSP的程序單元與數(shù)據(jù)空間單元是各自獨(dú)立存在的，在運(yùn)行時(shí)能夠同時(shí)訪問(wèn)指令與數(shù)據(jù)，并完成流水線操作，使取出待執(zhí)行的指令過(guò)程與譯碼過(guò)程重疊執(zhí)行，極大提高了處理效率[3]。此外，DSP還具有優(yōu)秀的抗干擾能力，受外界影響較小，能夠提升基帶處理平臺(tái)的穩(wěn)定性和抗干擾能力?；诖?，本文設(shè)計(jì)了基于DSP的5G通信基帶處理平臺(tái)，利用DSP的高性能優(yōu)化5G通信基帶處理平臺(tái)。

1 基于DSP的5G通信基帶處理平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 基帶信號(hào)傳輸模塊設(shè)計(jì)

為了發(fā)揮DSP的高性能，平臺(tái)需具備較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計(jì)。當(dāng)基帶信號(hào)傳輸模塊接收信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，先在邏輯層內(nèi)獲得接收信號(hào)數(shù)據(jù)的時(shí)鐘分量并分析得出相位信息，完成時(shí)鐘恢復(fù)處理，之后在邏輯層進(jìn)行串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換與解碼，將處理后的數(shù)據(jù)置于緩存區(qū)，利用CRC測(cè)試其是否包含錯(cuò)誤信息[4]。當(dāng)基帶信號(hào)傳輸模塊發(fā)送信號(hào)數(shù)據(jù)時(shí)，先利用CRC將信號(hào)數(shù)據(jù)打包成高速數(shù)據(jù)包，在緩存區(qū)內(nèi)先分別完成8B/10B編碼與串行傳輸和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換，并送至發(fā)送端口。高速數(shù)據(jù)包在公共緩存區(qū)內(nèi)進(jìn)行解碼，之后分類處理高速數(shù)據(jù)包，按照處理后的類別將其送至相應(yīng)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理模塊。高速數(shù)據(jù)傳輸模塊在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在運(yùn)行前完成隊(duì)列管理、CPPI以及時(shí)鐘模塊的初始化，并復(fù)位軟件操作，調(diào)節(jié)高速數(shù)據(jù)傳輸模塊的傳輸模式、PLL設(shè)置以及ID設(shè)置等。

1.2 基于DSP的基帶信號(hào)處理

當(dāng)基帶信號(hào)處于低頻段時(shí)其頻率譜密度等于零，當(dāng)基帶信號(hào)處于中頻段時(shí)其頻率譜密度是冗余的，因此首先對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行處理[5]。將x(n)設(shè)為帶通信號(hào)，其在通帶內(nèi)某點(diǎn)ω0上可以被分解為兩個(gè)相互正交的部分，即：

式中，I(n)表示x(n)的相同分量；z(n)表示x(n)的正頻率部分；Q(n)表示x(n)的正交分量；Re[·]表示復(fù)信號(hào)的實(shí)部。對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行頻率與相位的處理：

控制x(n)的高端頻率ω2≤π/2，避免出現(xiàn)高端頻I[eJ(ω+2ω0)]的反折現(xiàn)象，使x(n)距離基帶信號(hào)最遠(yuǎn)，避免出現(xiàn)混疊。對(duì)于DSP，依照采樣率18.23 MS/s對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行采樣，將中頻為22.6 MHz的基帶信號(hào)變頻處理為4.19 MHz，使基帶信號(hào)的頻率范圍控制在0.86～7.79，避免混疊現(xiàn)象的產(chǎn)生。此時(shí)雖然消除了混疊現(xiàn)象的干擾，但仍存在鏡像干擾，因此利用窄過(guò)渡帶的低通濾波進(jìn)行鏡像干擾抑制。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)平臺(tái)的有效性，將所設(shè)計(jì)的5G通信基帶處理平臺(tái)標(biāo)記為平臺(tái)1，將文獻(xiàn)[4]與文獻(xiàn)[5]中提出的處理平臺(tái)標(biāo)記為平臺(tái)2和平臺(tái)3，選取信號(hào)處理延時(shí)與信號(hào)傳輸速率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，用3種平臺(tái)分別進(jìn)行5G通信基帶信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)。

2.1 信號(hào)處理延時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用3種平臺(tái)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，信號(hào)處理延時(shí)結(jié)果如表1所示。

表1 3種平臺(tái)的信號(hào)處理延時(shí)對(duì)比

由表1可知，在4次實(shí)驗(yàn)中，平臺(tái)1的信號(hào)處理延時(shí)均低于平臺(tái)2和平臺(tái)3，由此證明了相比于平臺(tái)2與平臺(tái)3，平臺(tái)1進(jìn)行基帶信號(hào)處理時(shí)有更低的延時(shí)，提高了基帶信號(hào)處理效率。

2.2 信號(hào)傳輸速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用3種平臺(tái)分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，信號(hào)傳輸速率結(jié)果如表2所示。

表2 3種平臺(tái)的信號(hào)傳輸速率對(duì)比

由表2可知，相比于平臺(tái)2與平臺(tái)3，平臺(tái)1進(jìn)行基帶信號(hào)處理時(shí)有更高的信號(hào)傳輸速率，提高了基帶信號(hào)的傳輸速度。

3 結(jié) 論

本文將DSP運(yùn)用在5G通信基帶處理平臺(tái)設(shè)計(jì)中，經(jīng)信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，有效降低了平臺(tái)信號(hào)處理延時(shí)，提高了平臺(tái)的信號(hào)傳輸速率，為5G通信基帶處理提供了有效的優(yōu)化方案，以期對(duì)5G通信的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。