摘要：针对新一代移动通信高速速率、宽频带的特点，提出了一种宽带无线信号纪录仪的实现方案。该系统能实时、无失真地接收和记录无线信号，并能回放所记录的无线信号，从而可以进行非实时的信号分析和信道特性测量。介绍了系统的整体结构、工作原理和模块设计。

    关键词：无线通信　数据采集

    无线信号的实时采集和分析是验证和优化系统算法、研制无线通信设备以及优化无线移动通信网络的重要辅助手段，如何无失真地获得无线信号成为诸多研究人员和工程技术人员普遍关注的问题。本文提出的宽带信号纪录仪成功地解决了无线信号的记录和回放问题，能够同时对无线信道i、q两路信号(传输速率为3.84mbps)实时纪录2个小时，并已经成功应用在第三代移动通信系统的无线信道测量中。

    1 总体方案

    宽带信号纪录仪主要的功能是无线信号的实时、连续采样和存储，并可以回放，以便进行非实时的信号分析和处理。为了使宽带信号纪录仪具有更高的通用性和灵活性，系统采用模块化设计，各模块功能相对独立，相互间通过接口电路及简单的指令联系。系统主要功能模块有：射频模块、模数转换模块、数据分流电路、基本存储模块和控制板。其中射频模块完成无线信号的接收，模数转换模块对采样信号进行二进制补码14bit变换，数据分流电路完成高速数据流的分频缓冲，基本存储模块把数据存储到硬盘介质，控制板完成pc控制命令的解析及硬盘数据的回放处理。

    宽带信号记录仪的最高采样频率必须达40msps，从而满足第三代移动通信系统5mhz带宽和未来无线移动通信系统20mhz带宽的需要。因此，对高速数据流的大容量存储无疑是宽带信号记录仪的设计难点。由于数据采集系统是经pci插卡与pc机连接的，直接采用pc机做控制系统的方案不能满足速度要求。在实际设计中，宽带信号记录仪采用分布式设计来解决这个问题，即对高速采样数据进行串并转换，将其分为若干路，然后对分路后的每一数据流各提供一个存储通道分别存储。综合考虑性价比因素，存储介质采用容量大而成本低的硬盘，并由dsp进行控制。

    2 关键模块设计

    下面针对宽带信号记录仪主要功能模块的设计思路和工作原理进行介绍。

    2.1 射频模块

    宽带信号记录仪的前端模拟电路与后端数据存储电路相互独立，因此仅需变换射频模块就可以实现不同调制信号的基带采集，使系统适应多种制式的要求。目前系统主要用于测试wcdma信道，故选用了wcdma制式的模拟前端射频模块。该射频模块的工作本振频率为2300mhz~2360mhz，中频本振为760mhz，模块内部有2个锁相环、9个寄存器，通过设置寄存器来实现锁相环的主要功能。 射频模块的工作流程如图1所示，其中控制板按pc发出的指令完成初始参数设置，并监测射频模块的工作情况，实现实时控制。

    2.2 模数变换模块

    无线信道在整个频谱范围内具有衰落特性，因此信号记录仪必须采用较宽的带宽，采样器件必须具有较高的分辨率。模数变换模块中的采样器件选择了analog公司出品的高端a/d变换器ad6644，该器件可保证65msps的采样速率，采样点的误差扰动小于300fs，数字输出14bit二进制补码格式。

    2.3 数据分流电路

    数据分流电路的设计如图2所示。第一次分频单元将adc送来的数据组装成word方式，再轮流送到后端的两路基本存储电路中。这一级分频过程中为了避免高频信号对系统的影响，输出到后端的两路数据不采用总线方式。1/2分流单元的硬件设计基本上位于基本存储支路上，其功能与第一次分频单元相同，但是后端两分流支路的数据总线采用总线共享方式，因为此时数据的速率已被降了下来。为了使系统适应不同的采样速率，数据存储部分设计成以基本存储支路为单位可自由扩展方式，通过增加或减少基本存储支路板来完成不同速率的适配需要。

    wcdma信道中的码片速率达3.84mcps(兆码片每秒)，经4倍采样14bit二进制补码格式输出后(结果以word格式存储)，数据流速率达30.72mcps(3.84×4×2)，但是经过分频电路后到达缓冲fifo的数据流平均速度只有4mcps。