[5G专题-9]：RRU 数字上变频DUC与数字下变频DDC

目录

1. 上变频与下变频在4G/5G基站系统中的位置与分类

2. 数字上变频DUC与 数字下变频DDC

2.1 什么是数字上变频DUC与 数字下变频DDC

2.2 数字上变频与下变频的实现原理

3 模拟上变频与模拟下变频

3.1 什么是模拟上变频与模拟下变频?

3.2 模拟上变频与下变频（混频）的实现原理

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1. 上变频与下变频在4G/5G基站系统中的位置与分类

分为模拟变频与数字变频两大类：

（1）数字变频：

FPGA中的上变频与下变频称为数字变频，包括，数字上变频DUC(Digital Up Converters）和数字下变频DDC(Digital Down Converters）。

 

（2）模拟变频：

RFIC中的混频调制和混频解调称为模拟变频，包括模拟上变频和模拟下变频。

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2. 数字上变频DUC与 数字下变频DDC

2.1 什么是数字上变频DUC与 数字下变频DDC

（1）上变频：

这里是指，通过FPGA数字处理：

• 频谱搬移：把基带信号从0频附近变换到中频载波上，实现的是频谱向更高频率的搬移，实际上的一种幅度调制。
• 频谱合并：如果一个天线上需要发送多个载波，需要把多路基带信号（如10M和20M）合并成一路更高带宽（如30M）的中频信号。

（1）下变频：

这里是指，通过FPGA数字处理，

• 频谱分离：如果一个天线上需要发送多个载波，需要把高带宽（如30M）的中频信号，分离成多路不同带宽的基带信号（如10M和20M）。
• 频谱搬移：把基带信号从中频载波上变换到0频附近，实现的是频谱向更低频率的搬移，实际上是一种解调调制。

2.2 数字上变频与下变频的实现原理

（1）数字实上变频DUC

DUC的主要目的是经过数字混频基带IQ数字信号先插值、滤波，然后上变频到数字中频信号，它包含插值、数字滤波、上变频步骤。

设其输入复数信号为Idata和Qdata。

其输出信号为实数：

 

（2）数字复数变频

基带数据通过上变频变为数字中频信号，其频率分量是单边带信号，然后进行DA为模拟中频。

设其输入复数信号为Idata和Qdata，

其输出信号为也为复数：

OUT_I=Idatacos(wn+c)-Qdatasin(wn+c)............

OUT_Q=Idatasin(wn+c)+Qdataos(wn+c)

 

下变频的原理与上变频相似。

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3 模拟上变频与模拟下变频

3.1 什么是模拟上变频与模拟下变频?

模拟上变频与模拟下变频简称上变频与下变频。

上变频：这里是指，通过模拟电路（混频），把基带信号从中频载波上变换到高频载波上，实现的是频谱向更高频率的搬移，实际上的一种幅度调制。
下变频：这里是指，通过模拟电路（混频），把基带信号从高频载波上变换到中频载波上，实现的是频谱向更低频率的搬移，实际上是一种解调调制。

模拟变频只负责把一定带宽的模拟信号，从N个连在一起的基带信号，整体上从中频搬移到高频，或从高频搬移到中频。

模拟变频不关注整个带宽，由多少个不同带宽的基带信号组成。

模拟变频只关注，在天线上发送的信号，占据多大的带宽！

 

3.2 模拟上变频与下变频（混频）的实现原理

混频变频，是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器（或混频器）。

混频本质上就是一个模拟调制。

混频器将天线上接收到的射频信号与本振产生的信号相乘，y = cos(xt) * cos(wt) = [cos(xt+wt)+cos(xt-wt)]/2

其中

cos(xt）为中频调制信号

cos(wt) 为射频载波信号

根据傅里叶变换的原理，两个信号相乘的过程，就是频谱搬移的过程。