Этот пример показывает, как моделировать установившееся поведение фиксированной точки, цифровой вниз конвертер для GSM (Глобальная Система для Мобильного) основополосные преобразования. Модель в качестве примера использует блоки от Simulink® и DSP System Toolbox™, чтобы эмулировать работу Цифрового вниз конвертера (DDC) Четверки TI GC4016.
DDC выполняет:
Цифровое смешивание (вниз преобразование) входного сигнала
Узкополосная фильтрация низкой передачи и десятикратное уменьшение
Получите корректировку и итоговую передискретизацию потока данных
В этой модели DDC принимает высокую частоту дискретизации (69,333 MSPS) полосовой сигнал. DDC производит низкую частоту дискретизации (270.83 KSPS) основополосный сигнал, готовый к демодуляции.
Можно переключить между щебетом и сигналом синусоиды использование блока GSM Source в модели в качестве примера. Можно заменить этот блок на другой источник, чтобы смоделировать приложение, однако необходимо будет настроить параметры нисходящих подсистем микшера.
Чтобы гарантировать, что ваш исходный сигнал GSM получен и смешался вниз с минимальной ошибкой, необходимо настроить Normalized Tuning Freq Register Value и Normalized Phase Offset Register Value.
Поскольку этот пример моделирует Четверку TI GC4016, Цифровую Вниз Конвертер, эти значения должны быть введены в конкретный формат. Normalized Tuning Freq Register Value должен быть дополнительным парами 32-битным целым числом со знаком, представляя нормированную область значений между 0 и частота дискретизации. Используйте положительные значения частоты для вниз преобразования. Normalized Phase Offset Register Value должен быть 16-битным целым числом без знака, также представляя нормированную область значений. Для получения дополнительной информации обратитесь к Четверке TI GC4016, Цифровой Вниз, документация Конвертера и библиотека DSP System Toolbox NCO блокируют справочную документацию.
Просмотрите Цифровой Микшер Действительный Вывод scope и Микшер Выходной осциллограф Сравнения, чтобы сравнить основанную на NCO реализацию Микшера выходные параметры с основанной на CORDIC реализацией Микшера выходные параметры. Обе реализации могут быть сделаны произвести подобные выходные значения, однако выбор реализации базируется в основном на доступных аппаратных ресурсах и ограничениях производительности. В целом основанные на NCO подходы обменивают размер интерполяционной таблицы (ресурсы постоянной памяти) с быстродействием, тогда как основанные на CORDIC подходы могут обменять быстродействие на меньшие ресурсы памяти, на основе количества необходимых итераций ядра CORDIC.
Посмотрите на вывод блока NCO Cosine Spectrum Analyzer, чтобы наблюдать эффекты настройки основанных на NCO параметров блоков подсистемы Микшера.
Размывание
Чтобы распространить побочные частоты в доступной пропускной способности, можно добавить сигнал dither в значения фазы аккумулятора. В этом примере сигнал dither сгенерирован Генератором Последовательности PN, состоящим бинарные сдвиговые регистры и исключительный - или логические элементы (внутренний к блоку NCO). Количество битов dither автоматически определяется
number of dither bits = accumulator word length - table address word length
Когда вы увеличиваете число битов dither вне оптимального значения, уровень шума начинает повышаться. Когда вы сократите число битов dither ниже оптимального значения, внешний вид побочных частот уменьшит побочный свободный динамический диапазон системы NCO.
Для получения дополнительной информации смотрите, что библиотека DSP System Toolbox NCO блокирует справочную документацию.
Посмотрите на вывод блока CORDIC Cosine Spectrum Analyzer, чтобы наблюдать эффекты настройки основанных на CORDIC параметров блоков подсистемы Микшера.
Аккумулятор фазы с генератором Dither
Аккумулятор Фазы с подсистемой Генератора Dither вычисляет угловой вход Theta Комплекса CORDIC, Вращают функцию. Посмотрите на вывод блока CORDIC Cosine Spectrum Analyzer, чтобы наблюдать эффекты настройки Аккумулятора Фазы с параметрами подсистемы Генератора Dither.
Как в основанном на NCO Микшере, описанном выше, можно добавить сигнал dither в значения аккумулятора фазы, чтобы распространить побочные частоты в доступной пропускной способности. Сигнал dither сгенерирован Генератором Последовательности PN, состоящим из бинарных сдвиговых регистров и исключительный - или логические элементы (внутренний к Аккумулятору Фазы с Генератором Dither). Количество битов dither было выбрано, чтобы быть 15, чтобы тесно совпадать с производительностью спектра косинуса основанного на NCO Микшера.
Комплекс CORDIC вращается
Комплекс CORDIC Вращается, вычисляет u * exp(j*theta) с помощью алгоритма вращения CORDIC. Обратитесь к документации Fixed-Point Designer™, чтобы узнать о функции CORDICROTATE. Также обратитесь к ссылкам, описанным ниже для получения дополнительной информации об использовании основанных на CORDIC цифровых подходов микшера.
CIC Decimator, КИХ Компенсации и Программируемые КИХ-блоки используются вместе, чтобы достигнуть:
Высокое отношение десятикратного уменьшения
Искажение затухания
Специализированная фильтрация
Можно использовать Filter Designer, чтобы визуализировать и анализировать фильтры. Обратитесь к документации Signal Processing Toolbox™, чтобы узнать о Filter Designer.
Двойной клик на блоке CIC Decimator в модели в качестве примера позволяет вам видеть реализацию фильтра. Чтобы настроить DDC, можно изменить CIC-фильтр путем редактирования параметров блоков Десятикратного уменьшения CIC.
Децимирующие фильтры CIC реализованы с помощью целочисленного переполнения, "переносят" арифметику, чтобы выполнить фильтрацию десятикратного уменьшения в их каскадных структурах расчески интегратора. Этот тип фильтра экономичен для реализации на оборудовании, таком как FPGAs и ASICs, потому что единственная требуемая арифметическая операция суммирует; нет умножается, требуются. Для получения дополнительной информации о CIC-фильтрах обратитесь к ссылкам ниже.
Блок Compensation FIR настраивает для спада полосы пропускания CIC, и блок Programmable FIR фильтрует сигнал удовлетворить требования основной полосы GSM спектральная маска. Можно настроить усиление и коэффициенты этих фильтров.
Входное усиление к КИХ-фильтру Компенсации установлено через параметр усиления COARSE. Четверка TI GC4016, Цифровая Вниз Конвертер, требует, чтобы вход от параметра COARSE переключил вывод CIC-фильтра на 0 - 7 битов, согласно 2^COARSE. Таким образом можно войти 0 - 7 для параметра усиления COARSE в маске блока Coarse Gain.
Усиление при выводе блока Programmable FIR установлено через параметр усиления FINE. Четверка TI GC4016, Цифровая Вниз Конвертер, требует, чтобы вход от параметра FINE переключил сигнал на 1 - 4 бита, согласно FINE/1024. Таким образом можно ввести 1 в 16383 для параметра усиления FINE в маске блока Fine Gain.
Этот заключительный этап DDC может использоваться, чтобы изменить уровень вывода DDC, чтобы совпадать с основополосной частотой входа демодулятора вашей конкретной системы. Блок Rate Conversion является фильтром фиксированной точки, который действует так же к блоку FIR Rate Conversion в DSP System Toolbox. Блок Rate Conversion параметр NDELAY является коэффициентом интерполяции и параметром NDEC, является фактором десятикратного уменьшения.
Можно использовать осциллографы и Fixed-Point Tool, чтобы наблюдать и анализировать результаты симуляции.
Осциллографы
Дважды кликните на блоке Scopes в модели в качестве примера, чтобы получить доступ к следующим осциллографам:
Спектр косинуса NCO
Спектр косинуса CORDIC
Цифровой микшер действительный Вывод
Микшер Выходное сравнение
CIC Decimator Вывод
КИХ компенсации Вывод
Программируемый КИХ Вывод
Resampler Вывод
Fixed-Point Tool
Вызовите интерфейс Fixed-Point Tool для примера путем перехода в меню Analysis и выбора Fixed-Point Tool. Этот интерфейс позволяет вам видеть максимальные значения, минимальные значения и переполнение для блоков фиксированной точки в любой подсистеме в модели в качестве примера. Обратитесь к Simulink и документации Fixed-Point Designer™ для получения дополнительной информации о Fixed-Point Tool.
Больше информации о CIC-фильтрах может быть найдено здесь:
Hogenauer, E. B. "Экономичный класс цифровых фильтров для десятикратного уменьшения и интерполяции", IEEE® Transactions на акустике, речи и обработке сигналов, ASSP-29 (2):155 - 162, 1981.
Больше информации об основанном на CORDIC вниз преобразование может быть найдено здесь:
Lohning, M., Hentschel, T. и Fettweis, G., "Цифровой вниз преобразование в терминалах радио программного обеспечения", продолжения десятой европейской конференции по обработке сигналов (EUSIPCO), 1517 - 1520, 2000.
Valss, J., Sansaloni, T., Perez-пастбищный, A., Торрес, V., и Almenar, V., "Использование CORDIC в программно определяемых радио: пример", коммуникационный журнал IEEE, 46 - 50, сентябрь 2006.
Ян, S., Ву, Z. и Жэнь, G., "Разработка и реализация основанного на FPGA FSK IF цифровой получатель", 1-й международный симпозиум по системам и управлению в космосе и астронавтике (ISSCAA), 819 - 821, январь 2006.
Andraka, Луч, "Обзор алгоритма CORDIC для основанных на FPGA компьютеров", Продолжения 1998 Шестых Международных Симпозиумов ACM/SIGDA по Программируемым пользователем вентильным матрицам, 191 - 200, 22-24 февраля 1998.
Volder, Джек Э., "тригонометрический вычислительный метод CORDIC", транзакции IRE на электронно-вычислительных машинах, Volume EC 8, 330 - 334, сентябрь 1959.
