文章作者：清華大學(xué)數(shù)字微波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 賀 鵬 梅順良

摘要：介紹了全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器STEL-2176的結(jié)構(gòu)、功能及技術(shù)特點(diǎn)，給出了它在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。在該系統(tǒng)中，使用STEL-2176作為用戶站的調(diào)制解調(diào)器，采用非對(duì)稱傳輸模式，實(shí)現(xiàn)了16QAM信號(hào)的數(shù)字解調(diào)和QPSK信號(hào)的數(shù)字調(diào)制。

關(guān)鍵詞：寬帶無(wú)線接入 全數(shù)字調(diào)制解調(diào) 非對(duì)稱傳輸

１ 非對(duì)稱傳輸

寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)中通常采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的基站／用戶站模式。在大多數(shù)情況下，基站到用戶站的下行數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于用戶站到基站的上行數(shù)據(jù)量，如果上下行占用同樣的資源，勢(shì)必造成浪費(fèi)。

在ＴＤＭＡ／ＦＤＤ方式中，一種可行的傳輸模式是：上行數(shù)據(jù)采用突發(fā)數(shù)據(jù)包的方式，采用調(diào)制效率相對(duì)低的調(diào)制方式（如ＱＰＳＫ）；下行數(shù)據(jù)采用廣播的方式，采用調(diào)制效率相對(duì)高的調(diào)制方式（如１６ＱＡＭ）。這種非對(duì)稱傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：一方面，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分配帶寬以提高頻譜利用效率；另一方面，減少了上行信號(hào)每符號(hào)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，從而降低了基站突發(fā)解調(diào)算法的難度。

能滿足以上要求的用于用戶站的調(diào)制解調(diào)器必須具備這樣的性能：既能解調(diào)高調(diào)制效率（如１６ＱＡＭ）的寬帶連續(xù)信號(hào)，同時(shí)又能調(diào)制相對(duì)低調(diào)制效率（如ＱＰＳＫ）的寬帶突發(fā)信號(hào)。開發(fā)ＳＴＥＬ－２１７６是一個(gè)很好的選擇。
            
２ ＳＴＥＬ－２１７６簡(jiǎn)介

ＳＴＥＬ－２１７６是一款全數(shù)字調(diào)制解調(diào)芯片，兼容ＩＥＥＥ８０２．１４、ＭＣＮＳ和ＤＡＶＩＣ等標(biāo)準(zhǔn)。解調(diào)部分可直接輸入高達(dá)５０ＭＨｚ的中頻模擬信號(hào)，信號(hào)帶寬可達(dá)８ＭＨｚ，可解調(diào)１６／６４／２５６ ＱＡＭ的連續(xù)信號(hào)；調(diào)制部分可輸出５ＭＨｚ～６５ＭＨｚ的連續(xù)／突發(fā)信號(hào)，調(diào)制方式可以是ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ／１６ＱＡＭ，速率最高可達(dá)４０Ｍｂｐｓ（１６ＱＡＭ）。

３ ＳＴＥＬ－２１７６內(nèi)部結(jié)構(gòu)

３．１解調(diào)部分

圖１為ＳＴＥＬ－２１７６解調(diào)部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要由ＡＤＣ（模數(shù)轉(zhuǎn)換）模塊、ＤＤＣ（數(shù)字下變頻）／ＡＦＣ（自動(dòng)頻率控制）／ＡＧＣ（自動(dòng)增益控制）模塊、濾波與時(shí)鐘恢復(fù)模塊、自適應(yīng)均衡、ＦＥＣ（前向糾錯(cuò)編碼）模塊和時(shí)鐘模塊等組成。

·ＡＤＣ模塊

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收輸入ＳＴＥＬ－２１７６的中心頻率為最高可達(dá)５０ＭＨｚ的中頻模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)帶通抽樣后得到中心頻率為６ＭＨｚ～７ＭＨｚ的亞中頻數(shù)字信號(hào)。

·ＤＤＣ／ＡＦＣ／ＡＧＣ模塊

ＡＦＣ對(duì)信號(hào)載波進(jìn)行粗估，再由后端的自適應(yīng)均衡器反饋回來(lái)的載波誤差信號(hào)細(xì)調(diào)載波本振頻率，以得到相關(guān)的載波。ＤＤＣ接收６ＭＨｚ～７ＭＨｚ亞中頻數(shù)字信號(hào)，通過(guò)相關(guān)的載波解調(diào)出Ｉ、Ｑ兩路基帶信號(hào)。同時(shí)輸出ＡＧＣ控制信號(hào)，用來(lái)控制片外的中頻、射頻模擬信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度。

·濾波與時(shí)鐘恢復(fù)模塊

Ｉ、Ｑ兩路基帶信號(hào)經(jīng)ａｌｐｈａ＝０．１２～０．２０的ＳＲＲＣ（均方根升余弦）濾波器消除碼間干擾，再?gòu)男盘?hào)中恢復(fù)符號(hào)速率，誤差小于１００ＰＰＭ。

·自適應(yīng)均衡

自適應(yīng)均衡除了能消除信道的各種干擾（多徑效應(yīng)、調(diào)幅性干擾、調(diào)頻性干擾、相位噪聲等），還反饋載波誤差信號(hào)，以細(xì)調(diào)載波的相差和小的頻差。

·ＦＥＣ模塊

前向糾錯(cuò)編碼模塊接收解調(diào)出的Ｉ、Ｑ兩路信號(hào)，進(jìn)行星座點(diǎn)映射，恢復(fù)數(shù)據(jù)，再對(duì)應(yīng)于調(diào)制端解出幀結(jié)構(gòu)，依次進(jìn)行解交織、信道解碼（ＲＳ碼）、解擾，以串行或并行方式輸出原始信號(hào)，可以輸出ＭＰＥＧ－２結(jié)構(gòu)的信號(hào)。

·時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘模塊由采樣鐘和恢復(fù)出的符號(hào)鐘產(chǎn)生解調(diào)部分所需的各種時(shí)鐘信號(hào)。

３．２ 調(diào)制部分

圖２為ＳＴＥＬ－２１７６調(diào)制部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要由數(shù)據(jù)接收及信道編碼模塊、星座點(diǎn)映射模塊、ＦＩＲ濾波器及內(nèi)插濾波器、調(diào)制模塊、ＤＡＣ（數(shù)模轉(zhuǎn)換）模塊、時(shí)鐘模塊等組成。

·數(shù)據(jù)接收及信道編碼模塊

接收串行輸入的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行信道編碼（ＲＳ碼），包括交織和加擾，這些處理都是可選的。

·星座點(diǎn)映射模塊

將串行比特流映射到指定星座圖的星座點(diǎn)上，分Ｉ、Ｑ兩路輸出。

·ＦＩＲ濾波器及內(nèi)插濾波器

Ｉ、Ｑ兩路信號(hào)分別通過(guò)成形濾波器（３２級(jí)的ＦＩＲ濾波器）濾波后，輸出到內(nèi)插濾波器。內(nèi)插濾波器大大提高了信號(hào)的采樣頻率，以滿足大于２倍的載波信號(hào)的要求，與正交調(diào)制所需的速率相匹配。

·調(diào)制模塊

調(diào)制模塊由ＤＤＳ（直接數(shù)字合成器）和乘法器構(gòu)成的正交調(diào)制器。Ｉ、Ｑ兩路信號(hào)分別與ＤＤＳ產(chǎn)生的ＳＩＮ和ＣＯＳ載波信號(hào)相乘，合成后輸出。

·數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

最后將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻模擬調(diào)制信號(hào)