一种GNSS数字中频信号的变换方法及信号变换模块技术

本发明专利技术公开了一种GNSS数字中频信号的变换方法及信号变换模块，变换方法，按照以下步骤实施：步骤一、将输入信号与由数控振荡器产生的信号进行混频，将输入中频的频谱及所覆盖的窄带噪声频谱搬移到GNSS基带所期望信号的期望中频位置，得到混频信号；步骤二、将混频信号经低通滤波器滤波后产生数字信号，数字信号的中频已变为期望中频，而采样频率仍保持为输入采样频率；步骤三、通过对数字信号的抽取或插值产生变采样信号，变采样信号的中频为期望中频，采样频率变为期望采样频率；步骤四、对变采样信号进行均匀量化，产生最终期望信号，以解决现有基带无法兼容多种数字中频信号的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星导航信号处理
，具体涉及一种GNSS数字中频信号的变换方法及信号变换模块。
技术介绍
通常，GNSS接收机的基带输入信号与射频输出信号是相一致的，即射频与基带是绑定的。面对新的数字中频接口，GNSS接收机设计者不得不规划新的基带实现方案，由于系统前端的变化，带来的大量研发工作，浪费了大量的开发资源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种GNSS数字中频信号的变换方法及信号变换模块，以解决现有基带无法兼容多种数字中频信号的问题。本专利技术采用以下技术方案：一种GNSS数字中频信号的变换方法，按照以下步骤实施：步骤一、频率变换：设输入信号x[k]的时钟频率fsx即为输入采样频率，设输入信号的中频fmx即为输入中频，通过输入信号x[k]与由数控振荡器产生的信号nco[k]进行混频，将输入中频fmx的频谱及所覆盖的窄带噪声频谱搬移到GNSS基带所期望信号的期望中频fm位置，得到混频信号mix[k]；步骤二、低通滤波：将混频信号mix[k]经低通滤波器LPF滤波后产生数字信号filter[k]，数字信号filter[k]的中频已变为期望中频fm，而采样频率仍保持为输入采样频率fsx；步骤三、采样变换：通过对数字信号filter[k]的抽取或插值产生变采样信号d[i]，变采样信号d[i]的中频为期望中频fm，采样频率变为期望采样频率fs；步骤四、量化：对变采样信号d[i]进行均匀量化，产生最终期望信号q[i]。进一步的，步骤一中，1.1)输入信号x[k]的表达式为：x[k]=A[k]×cos(2π×(fmx+fd[k])×kfsx+Θ0)+n[k]---(1),]]>其中，A[k]为输入信号幅度，fd[k]为瞬时频率偏移，n[k]为窄带噪声，Θ0为输入信号的初始相位；1.2)数控振荡器的输出信号nco[k]的表达式为：nco[k]=2Nx-1×cos(2π×(fmx-fm)×kfsx)---(2),]]>其中，Nx为输入信号x[k]的输出量化位宽；1.3)混频后的混频信号mix[k]由高频分量和低频分量构成，具体表达式如下：其中，nL[k]是中心频率为fm的窄带噪声，nH[k]是中心频率为2×fmx-fm的窄带噪声。进一步的，步骤二中，低通滤波器输出的数字信号filter[k]是mix[k]与m阶FIR卷积的结果，其表达式为：filter[k]＝mix[k]*FIRm(4)。进一步的，步骤三中，根据采样变换公式自动完成插值或抽取运算，然后进行N比特量化，输出参数为期望采样频率fs和期望中频fm的变采样信号d[i]；其中，采样变换公式如下：其中，TCW为变换控制字，为向下取整运算，i为以采样周期1/fs为间隔的离散序号，p为精度参数，round函数为四舍五入取整。本专利技术采用的第二种技术方案是使用上述方法的信号变换模块，包括依次数据连接的频率变换模块、低通滤波模块、采样变换模块和量化模块；频率变换模块，用于将输入信号与由数控振荡器产生的信号nco[k]进行混频后，得到混频信号mix[k]；低通滤波模块，用于将混频信号mix[k]经低通滤波器LPF滤波后，产生参数为期望中频fm和输入采样频率fsx的数字信号filter[k]；采样变换模块，用于通过对数字信号filter[k]的抽取或插值，产生参数为期望中频fm和期望采样频率fs的变采样信号d[i]；量化模块，用于对变采样信号d[i]进行均匀量化，以产生最终期望信号q[i]。进一步的，信号变换模块的变换表达式为：(fm,fs,N)＝TRANSFORM(fmx,fsx,Nx,x)，x标识为不同的射频接口。本专利技术的有益效果是：针对GNSS射频与基带的信号接口给出了一种信号变换方法和信号变换模块，在不改变原有接收机系统的情况下能够兼容多种射频信号，避免了较多的软硬件的工作，节省很多开发资源。【附图说明】图1为本专利技术一种GNSS数字中频信号的变换方法的频谱搬移示意图；图2为本专利技术一种GNSS数字中频信号的变换方法的信号变换模块在系统中的位置示意图；图3为本专利技术一种GNSS数字中频信号的变换方法的NCO输出信号量化示意图。图4为本专利技术一种GNSS数字中频信号的变换方法的NCO模块示意图；图5为本专利技术一种GNSS数字中频信号的变换方法的采样率变换抽取/插值示意图。【具体实施方式】下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术提供了一种信号变换方法，按照以下步骤实施：首先，文中各个符号的定义如下：fmx为射频输出信号的中频频率，即本专利技术数字中频信号变换模块的输入信号x[k]的中频频率，简称输入中频；fm为GNSS基带所期望信号的中频频率，即本专利技术数字中频信号变换模块的输出信号q[i]的中频频率，简称期望中频；fsx为射频输出信号的采样频率，即本专利技术数字中频信号变换模块的输入信号x[k]的采样频率，简称输入采样频率；fs为GNSS基带所期望信号的采样频率，即本专利技术数字中频信号变换模块的输出信号q[i]的采样频率，简称期望采样频率；Nx为射频输出信号的量化位宽，即本专利技术数字中频信号变换模块的输入信号x[k]的量化位宽，简称输入量化位宽；N为GNSS基带所期望信号的量化位宽，即本专利技术数字中频信号变换模块的输出信号q[i]的量化位宽，简称期望量化位宽。步骤一、频率变换：设输入信号x[k]的时钟频率fsx即为输入采样频率，设输入信号的中频fmx即为输入中频，通过输入信号x[k]与由数控振荡器产生的信号nco[k]进行混频，将输入中频fmx的频谱及所覆盖的窄带噪声频谱搬移到GNSS基带所期望信号的期望中频fm位置，得到混频信号mix[k]；具体过程如下：1.1)输入信号x[k]的表达式为：其中，A[k]为信号幅度，fmx为输入中频，fd[k]为瞬时频率偏移，fsx为输入采样频率，n[k]为窄带噪声，Θ0为信号的初始相位。1.2)数控振荡器产生的信号nco[k]的表达式为：nco[k]=2Nx-1×cos(2π×(fmx-fm)×kfsx)---(2),]]>其中，Nx为输入信号x[k]的输出量化位宽，fm为期望中频。1.3)混频后的混频信号mix[k]由高频分量和低频分量构成，具体表达式如下：其中，nL[k]为中心频率为fm的窄带噪声，nH[k]为中心频率为2×fmx-fm的窄带噪声。频率变换过程的频谱如图1所示：图中正负频率互为镜像，虚线为混频输出mix[k]的频谱，包含高频分量和低频分量。步骤二、低通滤波：将混频信号mix[k]经低通滤波器LPF滤波后产生数字信号filter[k]，数字信号filter[k]的中频已变为期望中频fm，而采样频率仍为fsx。其中，低通滤波器输出的数字信号filter[k]是mix[k]与m阶FIR卷积的结果，，其表达式为：filter[k]＝mix[k]*FIRm(4)。FIR表示m阶有限脉冲响应滤波器抽头系数，该滤波器的阶数m和系数值可根据滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GNSS数字中频信号的变换方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤一、频率变换：设输入信号x[k]的时钟频率fsx即为输入采样频率，设输入信号的中频fmx即为输入中频，通过输入信号x[k]与由数控振荡器产生的信号nco[k]进行混频，将所述输入中频fmx的频谱及所覆盖的窄带噪声频谱搬移到GNSS基带所期望信号的期望中频fm位置，得到混频信号mix[k]；步骤二、低通滤波：将混频信号mix[k]经低通滤波器LPF滤波后产生数字信号filter[k]，所述数字信号filter[k]的中频已变为期望中频fm，而采样频率仍保持为输入采样频率fsx；步骤三、采样变换：通过对数字信号filter[k]的抽取或插值产生变采样信号d[i]，所述变采样信号d[i]的中频为期望中频fm，采样频率变为期望采样频率fs；步骤四、量化：对所述变采样信号d[i]进行均匀量化，产生最终期望信号q[i]。

【技术特征摘要】
1.一种GNSS数字中频信号的变换方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤一、频率变换：设输入信号x[k]的时钟频率fsx即为输入采样频率，设输入信号的中频fmx即为输入中频，通过输入信号x[k]与由数控振荡器产生的信号nco[k]进行混频，将所述输入中频fmx的频谱及所覆盖的窄带噪声频谱搬移到GNSS基带所期望信号的期望中频fm位置，得到混频信号mix[k]；步骤二、低通滤波：将混频信号mix[k]经低通滤波器LPF滤波后产生数字信号filter[k]，所述数字信号filter[k]的中频已变为期望中频fm，而采样频率仍保持为输入采样频率fsx；步骤三、采样变换：通过对数字信号filter[k]的抽取或插值产生变采样信号d[i]，所述变采样信号d[i]的中频为期望中频fm，采样频率变为期望采样频率fs；步骤四、量化：对所述变采样信号d[i]进行均匀量化，产生最终期望信号q[i]。2.如权利要求1所述的一种GNSS数字中频信号的变换方法，其特征在于，所述步骤一中，1.1)输入信号x[k]的表达式为：x[k]=A[k]×cos(2π×(fmx+fd[k])×kfsx+Θ0)+n[k]---(1),]]>其中，A[k]为输入信号幅度，fd[k]为瞬时频率偏移，n[k]为窄带噪声，Θ0为输入信号的初始相位；1.2)数控振荡器的输出信号nco[k]的表达式为：nco[k]=2Nx-1×cos(2π×(fmx-fm)×kfsx)---(2),]]>其中，Nx为输入信号x[k]的输出量化位宽；1.3)混频...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大鹏，白阳，梁大伟，薛文通，
申请(专利权)人：西安航天华迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61