一种收信机内的中频信号处理方法和电路技术

本发明专利技术涉及软件定义无线电体系收信机基本单元中的一种中频信号处理方法和电路，利用重采样方法，贯彻软件定义无线电思想，其电路包括均衡器Ｅ、多个单通道处理电路和合路器；其方法包括用于单模式和多模式信号处理的多通道并行处理流程。单通道处理电路包括模／数转换器ＡＤＣ、数字下变频处理电路ＤＤＣ和重采样插值电路ＲＳ；重采样方法是对一次采样输出的数字信号ＤＢ进行重采样处理得到所述中频模拟信号的二次采样信号ＤＯ，所述二次采样信号ＤＯ的采样频率高于所述一次采样信号ＤＢ的采样频率。该方法和电路可以扩展输出基带信号的速率和带宽，在满足通常中频信号处理的要求下，实现宽带过采样信号输出，同时降低了设备的成本。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线电技术、通信技术和微电子以及软件技术，具体地说，涉及无线通信的射频及中频信号处理领域，更具体地说，涉及一种软件定义无线电体系收信机基本单元中的中频信号处理方法和电路。
技术介绍
传统的无线电，是指由硬件实现其通信功能的无线电。无线电技术演化先后出现了模拟无线电、数字无线电和可编程数字无线电，数字无线电和可编程数字无线电主要也是靠硬件实现其通信功能。DSP、FPGA及通用处理器(GP)等硬件的发展和PC机总线概念的引入，导致无线电结构的重大变革，使无线电技术与计算机技术结合进入了新的阶段；目前已经形成体系的是软件定义无线电Software Defined Radio简称SDR，能够用软件控制和配置处理单元。SDR结构的基本单元包括收发天线及馈线、射频发信机、射频收信机、高速数字链路、通用基带数字信号处理平台和多种软件包。软件都将存放在基带数字信号处理平台中，或通过网络加载进来，包括，控制软件包如对基站进行配置、设置、管理等的软件；物理层软件包对每一种标准和制式将有其物理层软件；高层软件分别对每一种标准和制式；系统接口软件对多种接口要求。目前的无线通信标准中，每个载波的带宽从25kHz(TACS)到5MHz(WCDMA)；工作频段从800MHz到3GHz；在射频接收和发射各方面都有不同的技术指标。这对SDR多模式设备来说是最具有挑战性的工作。宽带可编程、可配置的射频和中频技术是一个必须解决的重要问题，单靠目前射频元器件的水平还无法解决(在下面还将进一步具体说明)，而提出的初期SDR设备，不是一个完全SDR设备，在支持多标准时还可能要求更换射频模块，射频和中频技术核心和实质内容涉及信号处理。信号处理是通信领域的最基础的技术，通信领域的信号处理要求实时和准确，与硬件结合紧密，一般意义上的信号处理是指在频域内利用器件、结合了软件的器件或者由软件控制的器件对信号进行实时处理。无线通信的射频及中频信号处理领域中的中频信号处理，分为发信机和收信机的中频信号处理，主要实现基带信号与射频信号之间的上/下变频、频率调谐、频率跟踪、中频滤波、相位控制、增益控制、调制/解调等功能，收信机的中频信号处理系统和电路是实现下变频和解调功能。在下面，进一说明收信机中的宽带可编程、可配置的射频和中频技术目前的实现方法收信机内含的典型中频信号处理电路，如图1所示，其输入是中频模拟输入信号IF，其输出是基带数字信号DB；包括数字下变频信号处理电路Digital Down Converter简称DDC和模拟/数字转换器Analog-to-Digital Converter简称ADC，DDC和ADC的工作时钟分别定义为DDC_CLOCK简称DDCK和ADC_CLOCK简称ADCK。图1所示电路的中频信号处理过程是1、ADC在给定速率采样时钟即给定工作时钟ADCK的驱动下对模拟中频输入信号IF进行数字化转换。当ADCK大于或小于IF频带的2倍时，ADC对IF进行过采样或欠采样的数字化转换后得到中频数字信号DIF，ADC再将得到的中频数字信号DIF按ADC采样时钟1/N(N＝1，2，…，N)的速率同步输入到DDC。2、DDC在给定的数字输入选通时钟即工作时钟ADCK的驱动下对输入的中频数字信号DIF进行实时的信号处理，实现中频数字信号到基带数字信号的下变频，频率调谐、频率跟踪、中频滤波、相位控制、增益控制、解调等功能，最后输出数字信号DB。在此电路中，DDC的工作时钟DDCK的高、低决定了DDC的信号处理能力和处理后数字信号的输出带宽，为了有效利用DDC的最大处理能力和最大输出带宽，采用了与ADCK相同速率的时钟作为DDC数字输入选通时钟和工作时钟。由于半导体集成电路技术的限制，使ADC和DDC的工作时钟速率和输入/输出速率有限，以及DDC对数字信号的降阶处理等的速率也有限，致使单通道DDC最大数字信号输出速率是有限的，经DDC处理后所输出的基带数字信号IF的带宽也是有限的，从而限制了DDC处理后的基带数字信号IF的带宽，这种带宽仅可以满足通常的基带数字信号输出的要求；而依靠现有用来设计无线通信收信机的模拟/数字转换器(ADC)的速度和数字下变频器(DDC)的处理速度和能力，还远远不能满足无线通信设备中收信机的宽带高中频信号处理的要求，特别是在需要高倍率采样的宽带数字信号输出的应用中。因而SDR宽带可编程、可配置的射频和中频技术中收信机的目前实现方法是存在问题的，仅能满足通常模拟中频输入信号处理和通常的基带信号输出的要求。另一方面，传统无线通信设备中的收信机的中频信号处理电路和系统，通常是为特定的无线通信系统设计的，具有固定的频率源和时钟源，且不能改变，因而它们只能在特定模式、特定载频和特定带宽的系统中应用。同时，在本申请人先期提出的专利申请“一种中频信号处理方法和电路”解决了与本专利技术在收信机中存在问题相对应的在发信机中存在的问题，它给发信机提供了一种中频信号处理方法和电路，能在满足通常中频信号处理的要求下，还可以输出宽带中频模拟信号，进一步用以满足不同模式、载频或带宽的需要以及不同无线通信系统的要求，全面实现SDR。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，如何贯彻SDR思想，在目前技术条件下给收信机提供一种中频信号处理方法和电路，能在满足通常中频模拟信号处理的要求下，还可以实现宽带高倍率过采样基带数字信号或宽带中频数字信号输出，进一步用以满足不同模式、载频或带宽的需要以及不同无线通信系统的要求，全面实现SDR。本专利技术一个对应方法的技术问题这样解决，利用软件和通用处理单元、使用数字中频技术，构造应用在收信机内的中频信号处理方法，采用了重采样方法，包括用于把输入中频模拟信号IF转化为基带数字信号、宽带高倍率过采样基带数字信号或宽带中频数字信号DO输出的通用多通道并行处理流程；所述重采样方法是对一次采样输出的数字信号DB进行重采样处理得到所述中频模拟信号的二次采样信号DO，所述二次采样信号DO的采样频率高于所述一次采样信号DB的采样频率；所述中频模拟信号IF是任何一种单模式、单载频的中频模拟信号、任何一种单模式、多载频的合成中频模拟信号或者任何一种多模式合成中频模拟信号。按照本专利技术提供的处理方法，其特征在于，所述多通道并行处理流程采用交叉采样合成的重采样方法，包括以下步骤2.1)并行交叉采样对所述中频模拟信号IF同时进行交叉采样，所述采样的具体采样点相互交错，输出多个中频数字信号DIF1、DIF2、……、DIFN；2.2)与并行交叉采样一一对应的数字下变频信号处理对每一路所述中频数字信号按一定规则进行数字下变频信号处理，输出多个窄带基带数字信号DB1、DB2、……、DBN；2.3)合成输出叠加N路所述窄带基带数字信号宽带输出宽带高倍率过采样基带数字信号或宽带中频数字信号DO。所述一次采样对应的是DB1、DB2、……或DBN，所述二次采样对应的是宽带中频数字信号DO。按照本专利技术提供的处理方法，其特征在于，所述多通道并行处理流程的步骤2.1)可以简化，采用交叉数字下变频信号处理合成输出的重采样方法，包括3.1)模/数转换高倍采样处理将所述中频模拟信号IF进行高倍采样，转换为中频数字信号DIF输出；3.2)交叉数字下变频信号处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收信机内的中频信号处理方法，利用软件和通用处理单元，使用数字中频技术，其特征在于，采用了重采样方法，包括用于把输入中频模拟信号ＩＦ转化为基带数字信号、宽带高倍率过采样基带数字信号或宽带中频数字信号ＤＯ输出的通用多通道并行处理流程；所述重采样方法是对一次采样输出的数字信号ＤＢ进行重采样处理得到所述中频模拟信号的二次采样信号ＤＯ，所述二次采样信号ＤＯ的采样频率高于所述一次采样信号ＤＢ的采样频率；所述中频模拟信号ＩＦ是任何一种单模式、单载频的中频模拟信号、任何一种单模式、多载频的合成中频模拟信号或者任何一种多模式合成中频模拟信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李世平，王宏宇，
申请(专利权)人：世代通信深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]