DSP在5G通信基带处理平台设计中的应用

李 成

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

5G技术的应用逐渐普及，其数据传输速率高、延迟低以及系统容量大等优良性能在各领域都备受好评[1]。基带信号处理是5G通信中的关键一环，但传统的基带信号处理方式不能满足5G通信高速率和低延迟的要求。而DSP具有优越的数据处理性能，可以同时进行多个指令操作，一个指令周期内能够进行一次乘法与加法，极大提高了运算速度[2]。DSP的程序单元与数据空间单元是各自独立存在的，在运行时能够同时访问指令与数据，并完成流水线操作，使取出待执行的指令过程与译码过程重叠执行，极大提高了处理效率[3]。此外，DSP还具有优秀的抗干扰能力，受外界影响较小，能够提升基带处理平台的稳定性和抗干扰能力。基于此，本文设计了基于DSP的5G通信基带处理平台，利用DSP的高性能优化5G通信基带处理平台。

1 基于DSP的5G通信基带处理平台设计

1.1 基带信号传输模块设计

为了发挥DSP的高性能，平台需具备较快的数据传输速率，因此进行高速数据传输模块设计。当基带信号传输模块接收信号数据时，先在逻辑层内获得接收信号数据的时钟分量并分析得出相位信息，完成时钟恢复处理，之后在逻辑层进行串行传输和并行传输的转换与解码，将处理后的数据置于缓存区，利用CRC测试其是否包含错误信息[4]。当基带信号传输模块发送信号数据时，先利用CRC将信号数据打包成高速数据包，在缓存区内先分别完成8B/10B编码与串行传输和并行传输的转换，并送至发送端口。高速数据包在公共缓存区内进行解码，之后分类处理高速数据包，按照处理后的类别将其送至相应的信号数据处理模块。高速数据传输模块在实际应用中，应在运行前完成队列管理、CPPI以及时钟模块的初始化，并复位软件操作，调节高速数据传输模块的传输模式、PLL设置以及ID设置等。

1.2 基于DSP的基带信号处理

当基带信号处于低频段时其频率谱密度等于零，当基带信号处于中频段时其频率谱密度是冗余的，因此首先对基带信号进行处理[5]。将x(n)设为带通信号，其在通带内某点ω0上可以被分解为两个相互正交的部分，即：

式中，I(n)表示x(n)的相同分量；z(n)表示x(n)的正频率部分；Q(n)表示x(n)的正交分量；Re[·]表示复信号的实部。对已调信号进行频率与相位的处理：

控制x(n)的高端频率ω2≤π/2，避免出现高端频I[eJ(ω+2ω0)]的反折现象，使x(n)距离基带信号最远，避免出现混叠。对于DSP，依照采样率18.23 MS/s对基带信号进行采样，将中频为22.6 MHz的基带信号变频处理为4.19 MHz，使基带信号的频率范围控制在0.86～7.79，避免混叠现象的产生。此时虽然消除了混叠现象的干扰，但仍存在镜像干扰，因此利用窄过渡带的低通滤波进行镜像干扰抑制。

2 实验论证分析

为了验证本文设计平台的有效性，将所设计的5G通信基带处理平台标记为平台1，将文献[4]与文献[5]中提出的处理平台标记为平台2和平台3，选取信号处理延时与信号传输速率为评价指标，用3种平台分别进行5G通信基带信号处理实验。

2.1 信号处理延时实验结果

利用3种平台分别进行实验，信号处理延时结果如表1所示。

表1 3种平台的信号处理延时对比

由表1可知，在4次实验中，平台1的信号处理延时均低于平台2和平台3，由此证明了相比于平台2与平台3，平台1进行基带信号处理时有更低的延时，提高了基带信号处理效率。

2.2 信号传输速率实验结果

利用3种平台分别进行实验，信号传输速率结果如表2所示。

表2 3种平台的信号传输速率对比

由表2可知，相比于平台2与平台3，平台1进行基带信号处理时有更高的信号传输速率，提高了基带信号的传输速度。

3 结 论

本文将DSP运用在5G通信基带处理平台设计中，经信号处理实验验证，有效降低了平台信号处理延时，提高了平台的信号传输速率，为5G通信基带处理提供了有效的优化方案，以期对5G通信的发展做出贡献。