数字下变频器中坐标变换模块的ASIC实现

2011-05-27 21:19:45来源: 电子科技大学

  1.引言

  数字下变频(DDC)技术是软件无线电接收机的核心技术。其基本功能是从输人的宽带高速数字信号中提取所需的窄带信号,将其下变频为数字基带信号,并转换成较低的数据率,以供后续的DSP作进一步的处理。目前许多型号的DDC芯片事实上其功能己远远不只是下变频,还包括了成形滤波器、定时同步内插滤波器、重采样NCO、坐标变换、数字ACC等功能,其结构如图1所示。

数字下变频结构图

  CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)是一种迭代算法,它提供了计算三角函数和欠量求模的方法。该算法仅利用加法和移位两种运算通过迭代方式进行矢量旋转,因此,它非常适合于硬件A-SIC实现。本文所要阐述的就是基于CORDIC算法的数字下变频器中坐标变换模块的ASIC实现结构,该模块的主要功能是实现直角坐标系到极坐标系的变换,从而求得由I路信号和Q路信号构成的向量的幅度值和相位值,将得到的幅度信息返回给前级的数字AGC进行增益控制,还可以实现对FM信号的解调。

  2.CORDIC算法与实现

  2.1 CORDIC算法原理

  CORDIC是一种迭代算法,它可以用来计算sin,cos等三角函数,计算幅值和相位等到所需的精度,CORDIC算法计算幅值和相位的原理如下:

  假设直角坐标系内有向量A(Xn,Yn),向量A顺时针旋转θn后得到向量B(Xn,Yn),如图2所示。

CORDIC矢量旋转图

  向量A和向量B之间存在以下关系,用矩阵表示为

公式

  将cosθn提出以后得到

公式

  在这里我们取0i=arctan(1/2i),所有迭代的总和为公式,其中Si={-1,+1},则tanθi=Si2-i,可得

公式

  上式Si中的符号决定了向量的旋转方向,当时Yi≥0,Si=1,顺时针旋转;当Yi<0时,Si=-1,逆时针旋转,式中的cosθi=cos(arctan(1/2i),随着迭代次数的增加它收敛于一个常数公式,我们暂不考虑这个常数增益,这样式(2-3)就变为

公式

  设总共旋转的角度为,初值为0,则公式,给定向量 一组初值如下

公式

  从上面的式子可以看出,当向量A旋转到X轴时,可以得到迭代的结果为公式,即可求得向量A的幅值和相位。由式(2-4)可知每次旋转的角度的正切值都是2的负幂次,在硬件实现时只需要执行右移和相加运算就可以实现每次迭代,易于硬件的实现。

[1] [2] [3]

关键字:数字下变频  DDC  ASIC  坐标变换

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2011/0527/article_2152.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
数字下变频
DDC
ASIC
坐标变换

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved