通信技术
成事效术惠
无线基站数字中频模块中NCO的设计与实现
徐婷婷1股晓敏2
(1.上海贝尔股份有限公司上海201206;2.南通大学江苏南通226019)
摘要：介络了基于查找表的数控振荡器(NCO)的工作原理和设计步象,然后在FPGA开发款件SystemGenerator环境中实现了NCO,并给出了仿真结累及其在数宇中须模块中的应用。
关键调：数字中频数控振荡器FPGA相位系加器查找表
中图分类号：TN911.7
1无线基站数字中频模块及NCO
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2014)05-0062-02
的输人端，以使累加器在下一时钟的作用下继续与频率控制字M相
当前无线基站的设计多采用软件无线的方案，其中数字中频技术是该方案的关键技术。
数字中额由FPGA实现，数控握需器(NCO)以其高精度的额率输出，方便的数字控制特性，在实现诸如I/Q通道混频器、FSK/PSK
调制器、数字下变频器等模块中，得到了广泛的应用。 2基于查找表的NCO设计的原理及步骤
2.1设计原理
基于查找表的实现形式最初是由Tiermey，Rader和Gold提出，基本结构是一个相位累加器和存储了正弦值(余弦值)的ROM查找表。NCO的相位地址累加器根据参考时钟Fclk对频率控制字M进行累加，截取累加器输出的高Y位对ROM进行寻址，寻址的输出值即为NCO的正弦或余弦值。
从(图1)可以看到NCO的工作过程如下；每来一个时钟脉冲 Fclk,N位累加器将频率控制字M与相位寄存器输出的累加相位数据相加，相加后的结果送至相位寄存器的输入端，相位寄存器一方面将在上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到累加器
稳位控制字
Ne
事控制车
相位客存器件(Felk)
( 充找表
图1基于查找表的NCO设计原理图
40
x-5.002e-000 Y:34.23
0
epngutew wnapeds
-20-60 80
-120-140
0 Frequency
图2NCO的频域波形
62
万方数据
to
加；另一方面将这个值作为查找地址值送人相位/幅度转换电路(即图1中的正(余弦查找表)，相位/幅度转换电路根据这个地址输出相应的波形数据。累加器在基准时钟的作用下进行线性相位累加，当相位累加器加满时产生一次溢出，完成一个周期，这个周期也就是 NCO信号的频率周期。
令Y=2N，则NCO输出信号的频率为
Fout=(M/Y)+Fclk
(1)
额率分辨率定义为：Fout=Fclk/Y。可见，通过设定相位累加器位数N，频率控制字M和基准时钟的值，就可以产生任一频率的输出。
2.2设计步
2.2.1基于f可确定的参数
NCO输出频率f由频率分辨率fmin和频率控制字M决定， f=M+fmin.在系统设计时，一般基准时钟Fclk已确定，给出的设计需求为频率分辨率和输出频率可调范图。根据频率分辨率的需求，由 Fclk/fmin可以确定查找表的长度L，进而根据log,L并向上取整确定相位累加器的位宽N。根据可调范围，可以确定频率控制字的位宽。
2.2.2基于中可确定的参款
任何周期性的波形相位和幅度都是一一对应的，如果把相位信息对应地址，幅度对应数据，则这种关系适合采用查找表(LUT)。 LUT由ROM构成。相位Φ(n)和整数n之间的关系如下：
中(n)=n*2/L(L为LUT的长度)
(2)
这样，相位和幅度的对应关系正好是正弦函数的三角对应关系。在NCO设计中，相位噪声不是大的间题，而杂散是主要间题，杂
散由两个方面引起，即量化误差和DAC误差。NCO的杂散性能的改善可采用下列措施(：
(1)增加DAC的位数，有效位每增加一位，NCO的输出杂散电平将改善6dB；
20 80
N
00
Frequency
图3两路GSM载波经过混频器
x 10