[发明专利]一种并行结构的数字下变频方法有效

专利信息
申请号: 202010542809.2 申请日: 2020-06-15
公开(公告)号: CN111786690B 公开(公告)日: 2022-01-18
发明(设计)人: 黄刚;张萌;布刚刚;杨康 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第二十研究所
主分类号: H04B1/16 分类号: H04B1/16;H04B1/00;H03D7/16
代理公司: 西北工业大学专利中心 61204 代理人: 金凤
地址: 710068 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 并行 结构 数字 变频 方法
【说明书】:

发明提供了一种并行结构的数字下变频方法,输入信号多相化处理,产生多相本振,进行多相混频后,构建预置矩阵,通过设计原型低通滤波器,将原型低通滤波器系数多相化处理,再进行混频数据预编码,并构建并行滤波器组,从而实现并行滤波。本发明克服了串行结构数字下变频器数据吞吐率低的问题,实现高速采样信号的接收处理,满足宽带信号处理的需求,可以灵活设定变频的频率和低通滤波的截止频率,实现信号的全带宽直接接收处理,从而避免了信道化接收机跨信道问题,通过增加预置矩阵实现合并输入同类项,从而大大减少了并行结构中的滤波器数目,降低硬件资源消耗,利于FPGA实现。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域,提出了一种数字下变频方法,具有较高数据吞吐率、较低硬件实现低复杂度,适合宽带信号的接收处理。

背景技术

软件无线电的基本思想是构建一个通用、标准化的硬件平台,各种无线电功能通过软件编程实现。软件无线电强调体系结构的开放性和全面可编程性,通过软件灵活地更改硬件配置实现各种新的功能需求。同时,软件无线电采用标准、先进的开放式总线架构,利于硬件的扩容和升级。由于软件无线电技术具有诸多优良的特性,因此它在无线电领域应用越来越广泛。在目前的软件无线电架构中,数字下变频(DDC)是其重要的组成部分。DDC改变了以往无线电接收机的架构,实现了数字下变频,使得先进的数字信号处理算法在无线电接收机中进一步应用,拓展了数字信号处理算法的应用领域。贾雪琴等人在《用MATLAB在FPGA芯片中实现数字下变频设计》中描述了串行结构的数字下变频器。串行结构的数字下变频器的核心器件包括了数字频率合成器(DDS)和低通滤波器两部分。通常,数字下变频处理过程是在FPGA中实现。目前FPGA器件的时钟处理速度一般稳定在200MHz以下,因此串行结构的数字下变频器无法满足宽带数字信号的处理,大大的限制了软件无线电技术的应用。杨小牛等人在《软件无线电原理与应用》中提出了信道化接收机思路来解决宽带信号接收问题。信道化接收机是将目标信号带宽划分成多个相互邻接的子信道单元,然后对所有子信道带宽的信号同时接收处理。由于每个子信道的信号为窄带信号,因此可以借助串行数字下变频器处理。信道化接收机能够实现较高的数据吞吐率,但是信道化接收机存在跨信道问题。如果接收机出现跨信道现象,那么就会造成信号泄露问题,同时后级处理必须增加综合滤波器组模块来恢复信号。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种并行结构的数字下变频方法。为了解决串行结构的数字下变频器数据吞吐率低,同时克服信道化接收机跨信道问题,本发明提出的并行结构的数字下变频方法,可以实现对宽带数字信号直接处理。该下变频器具有较高的数据吞吐率,同时硬件实现复杂度较低,可以较好的满足宽带信号接收处理需求。本发明设计了一种并行结构的数字下变频器,实现了较高的数据吞吐率,同时硬件实现复杂度较低,能够较好的用于宽带信号的数字下变频处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:

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:

xi(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…Lr (2)

其中Lr∈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:

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