[发明专利]一种并行结构的数字下变频方法

权利要求书

1.一种并行结构的数字下变频方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：输入信号多相化处理；

假设输入数据为x(n)，n＝0,1,…,g-1，数据划分为K相处理，多相处理后的数据表示为：

x_i(m)＝x(i+m*K) (1)

其中i＝0,...,K-1，m＝0,1,…,floor(((g+1)/K)-1)，floor函数表示向下取整，K的取值遵循如下准则：K可分解为r个因子，表示为：

K＝L₁L₂…L_r (2)

其中L_r∈C,C＝{2,3,4}，如果r＝1，K∈C，如果r≥2，分解因子按照集合C中的数从大到小的顺序优先选取，同时多个分解因子可以相同；

步骤2：产生多相本振；

多相结构的本振由一个固定本振和K个相位补偿器组成，表示为：

其中f_c为载波频率，f_s为输入信号采样率；

步骤3：多相混频；

已知输入多相数据为x_i(m)，多相本振为lo_i(m)，结合公式(1)和(3)，混频数据表示为：

步骤4：构建预置矩阵；

如果r＝1，则K∈{2,3,4}，两并行、三并行和四并行结构DDC的前置矩阵Q₂、Q₃、Q₄和后置矩阵P₂、P₃、P₄分别表示为：

如果r≥2，前置矩阵和后置矩阵分别表示为：

其中表示张量积；

在r≥2时，需同时构建一个矩阵AO，构建过程如下所示：

A₁＝A(L₁，L₂)

……

A₀＝A_r-1 (7)

其中A(u,j)是一个2uj-1行(2u-1)(2j-1)列的矩阵，表示为：

步骤5：设计原型低通滤波器；

利用Matalb软件调用fir1函数设计原型低通滤波器，其中fir1函数表示如下：

h＝fir1(fir_num,wn) (8)

其中wn＝h_f_c/(h_fs/2)，fir_num＝W*K-1，wn表示归一化截止频率，h_f_c表示截止频率，h_fs表示实际的采样频率，firm_num表示低通滤波器的阶数，W为正整数；

步骤6：原型低通滤波器系数多相化处理；

多相化处理后的原型低通滤波器系数表示为：

H_i＝h(i+(w-1)*K) (9)

其中i＝0,…,K-1，w＝1,…,W；

步骤7：混频数据预编码；

已知混频后数据为S_i，则预编码后数据表示为：

X_O＝[S_K-1 S_K-2 … S₁ S₀ z^-KS_K-1 … z^-KS₁]^T (10)

其中T表示转置运算，z^-K表示延迟K个数据点；

步骤8：构建并行滤波器组；

已知多相处理后的原型低通滤波系数为H_i，则并行滤波器组H_O表示为：

H₀=diag(P*[H₀ … H_K-1]^T) (11)

其中，diag(·)为构建对角矩阵函数，P表示r大于等于1时的前置矩阵；

步骤9：并行滤波；

如果r＝1，则并行滤波表示为：

Y_O＝P_t^TH_OQ_t^TX_O (12)

其中P_t表示r＝1时两并行、三并行和四并行结构DDC的后置矩阵P₂、P₃、P₄，Q_t表示r＝1时两并行、三并行和四并行结构DDC的前置矩阵Q₂、Q₃、Q₄，t＝2,3,4；

如果r≥2，则并行滤波表示为：

Y_O＝P_O^TH_OQ_O^TA_O^TX_O (13)

其中P_O表示r≥2时两并行、三并行和四并行结构DDC的后置矩阵P₂、P₃、P₄，Q_O表示r≥2时两并行、三并行和四并行结构DDC的前置矩阵Q₂、Q₃、Q₄，Y_O＝[Y_K-1 Y_K-2 … Y₀]^T。