摘要：對(duì)突發(fā)解調(diào)器STEL-9257的結(jié)構(gòu)和功能作了較詳細(xì)的介紹,并給出了它在點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)寬帶無線接入系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例。在該系統(tǒng)中使用STEL-9257作為基站的上行突發(fā)解調(diào)器,實(shí)現(xiàn)了差分QPSK信號(hào)的突發(fā)解調(diào)。
關(guān)鍵詞：數(shù)字微波傳輸 QPSK解調(diào) 突發(fā)解調(diào) 差分解調(diào)
1 STEL-9257簡介
在寬帶無線接入系統(tǒng)中,經(jīng)常使用基站到用戶站模式的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)TDMA方式。此時(shí),上行數(shù)據(jù)（由用戶站到基站）采用突發(fā)數(shù)據(jù)包的方式。為了提高頻譜利用率,一方面采用某些調(diào)制效率比較高的調(diào)制方式（如QPSK、16QAM等）提高每個(gè)符號(hào)傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù);另一方面,要求基站的解調(diào)具同步時(shí)間短、突發(fā)包之間保護(hù)間隔時(shí)間短的特性,以減少冗余比特,進(jìn)一步提高頻譜利用率。基站的突發(fā)解高性能常常直接決定了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)寬帶無線接入系統(tǒng)的上行傳輸速率。另外,由于現(xiàn)今寬帶無線接入系統(tǒng)中多種不同業(yè)務(wù)同時(shí)傳輸?shù)囊?使得用戶站的帶寬分配（TDMA系統(tǒng)中即為時(shí)隙分配）不能再采用固定帶寬分配方法,而要求根據(jù)用戶的實(shí)際需求動(dòng)態(tài)分配帶寬。這就要求基站的突發(fā)解調(diào)能夠隨著用戶站的帶寬（時(shí)隙）分配的變化這次時(shí)解調(diào)不同長度突發(fā)包。
圖1 STEL-9257內(nèi)部結(jié)構(gòu)
STEL-9257是一款能很好滿足以上要求的差分QPSK突發(fā)解調(diào)器,與IEEE802.14、MCNS和DAVIC解標(biāo)準(zhǔn)兼容,可直接輸入5MHz～65MHz中頻信號(hào),解調(diào)速率最高可達(dá)5.12Mbps。STEL-9257采用固定前置碼（4種,長度為14或16個(gè)碼元周期）,大大縮短了同步的時(shí)間并節(jié)省了獨(dú)特字所需的系統(tǒng)開銷。STEL-9257所要求的突發(fā)包之間保護(hù)間隔最小為4個(gè)碼元周期（當(dāng)采用可變長度突發(fā)包模式時(shí)為11個(gè)碼元周期）。
2 STEL-9257的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖1為STEL-9257的內(nèi)部結(jié)構(gòu),主要由變頻模塊、解調(diào)模塊和微處理器模塊組成。
(1)變頻模塊
變頻模塊將輸入STEL-9257的載頻為5MHz～65MHz的中頻信號(hào)下變頻后再通過聲表面濾波器濾波輸入解調(diào)模塊。
(2)解調(diào)模塊
解調(diào)模塊由四部分功能電路組成：數(shù)字處理電路、解調(diào)制電路、同步和估計(jì)電路以及時(shí)鐘和控制電路。
數(shù)字處理電路首先對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,再對(duì)數(shù)字采樣信號(hào)進(jìn)行濾波和抽取,而后將數(shù)字信號(hào)輸出到下級(jí)處理模塊。STEL-9257要求傳輸?shù)幕鶐盘?hào)頻譜為alpha=0.25～0.30的均方根余弦。FIR濾波器的互相關(guān)系數(shù)見圖2。
(3)微處理器模塊
微處理器模塊通過串口接收外部的配置命令。當(dāng)外部Reset啟動(dòng)后,微處理器模塊將對(duì)變頻模塊和數(shù)字解調(diào)模塊進(jìn)行配置。
3 STEL-9257功能介紹
STEL-9257使用固定前置碼（14或16個(gè)碼元）以縮短捕獲時(shí)間,提高頻譜利用率;使用差分編碼消除相位模糊度;對(duì)長突發(fā)包進(jìn)行比特跟蹤同步以避免失步。STEL-9257可以解調(diào)輸入載波頻率范圍為5MHz～65MH、固定長度或可變長度的TDMA或FDMA信號(hào)。
3.1 突發(fā)包長度選擇
STEL-9257可以工作在固定長度突發(fā)包模式或可變長度突發(fā)包模式。在固定長度突發(fā)包模式中可以設(shè)置6種不同的突發(fā)包長度,用戶可以通過模式控制引腳進(jìn)行快速切換。固定長度突發(fā)包工作模式要求相鄰兩突發(fā)包之間保護(hù)間隔長度不小于4個(gè)碼元周期。
圖3 STEL-9257輸出時(shí)序
在可變長度突發(fā)包工作模式,無需設(shè)置突發(fā)包的長度,STEL-9257將自動(dòng)檢測突發(fā)包的結(jié)束。但是,此時(shí)STEL-9257輸出的數(shù)據(jù)有效（Data Valid）信號(hào)并不能準(zhǔn)確給出突發(fā)包的結(jié)尾,而會(huì)在突發(fā)包結(jié)束后延遲數(shù)個(gè)比特給出。由于系統(tǒng)中數(shù)據(jù)鏈路層帶寬分配的要求,數(shù)據(jù)鏈路層總是知道此時(shí)接收的突發(fā)包長度,因此,突發(fā)包的準(zhǔn)確結(jié)尾將由系統(tǒng)判斷�？勺冮L度突發(fā)包工作模式要求相鄰兩突發(fā)包之間保護(hù)間隔長度不小于11個(gè)碼元周期。
3.2 STEL-9257的MAC層相關(guān)功能
STEL-9257的MAC層相關(guān)功能包括接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）、噪聲功率測量、載波頻率差錯(cuò)估計(jì)、包碰撞檢測等。
3.3 STEL-9257的輸出時(shí)序
STEL-9257輸出時(shí)序如圖3所示,tdav碼元周期如表1所示。STEL-9257的輸出信號(hào)主要為解調(diào)數(shù)據(jù)（DATA）、解調(diào)時(shí)鐘（ClkOut）和解調(diào)數(shù)據(jù)有效（DataValid）信號(hào)。其中解調(diào)數(shù)據(jù)有效信號(hào)指示突發(fā)數(shù)據(jù)包的起始和中止位置（可變長度突發(fā)包工作模式時(shí)無法指示中止位置）,在輸出的第一個(gè)有效解調(diào)數(shù)據(jù)前置高標(biāo)志數(shù)據(jù)開始。解調(diào)輸出是去除固定前置碼和解差分后的數(shù)據(jù),在解調(diào)時(shí)鐘的下降沿變化。
表1 tdav碼元周期表
| 碼元速率（Msps）tdav 碼元速率（MHz）tdav |
| 0.128～0.320 39碼元 1.544 43碼元 0.512～0.772 40碼元 2.048 44碼元 1.024 41碼元 2.56 45碼元 1.28 42碼元 |
