用于通信系统的任意采样率转换技术方案

本发明专利技术公开了一种具有采样率转换的通信调制器。该调制器包括配置成将输入比特流映射至符号序列符号映射模块；配置成将符号序列乘以离散频率响应以产生被预失真符号序列的预失真模块；配置成将被预失真符号序列调制至时域基带样本序列的调制模块；配置成将基带样本序列的采样率转换至不同的采样率以产生采样率被转换基带样本序列的采样率转换模块；以及配置成将采样率被转换基带样本序列上转换至中频信号的上转换模块；预失真模块用于乘以符号序列的离散频率响应配置成补偿通带下垂，该通带下垂通过采样率转换模块引入采样率被转换基带样本序列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通信系统的任意采样率转换
本专利技术大体上涉及通信系统，具体地涉及在通信系统中以任意比转换信号采样率。
技术介绍
随着数字信号处理和无线通信技术的发展，软件定义无线电（SDR）已经变为现实。对于具有多协议和/或多频带能力的SDR，采样率转换（SRC）是SDR的数字信号处理架构中的重要要素。使用SRC，以特定于不同协议和/或频带的不同采样率被数字调制的离散时间信号以公共采样率被上采样至离散时间信号，然后该离散时间信号以公共采样率通过数字-模拟（D/A）转换器转换至模拟信号。在接收器处，接收的信号通过模拟-数字（A/D）转换器以公共采样率被数字化，并再次使用SRC以特定于不同协议和/或频带的不同采样率分别下采样至离散时间信号流。不同的采样率甚至可用于单个通信协议，如IEEE802.11g无线局域网络（WLAN）规范。在SDR型多频带或多协议通信系统中使用用于D/A和A/D转换器的固定采样率具有多个优点。例如，保持系统的模块性，减小系统复杂性，以及提供更好的可重构性。此外，具有固定采样率的D/A或A/D转换器具有比具有可调采样率的D/A或A/D转换器低得多的抖动。如果D/A或A/D转换器以固定时钟操作，则可显著提高时钟抖动性能并可极大地简化系统集成。在数字传输系统中，D/A或A/D采样率通常为数据符率的四至八倍。如果将在数字域如在多频带系统中产生或接收带通信号，则采样率将显著高于该倍数。当期望的采样率为符率的整数倍数时，上采样或下采样处理是明确的。然而，存在许多离散时间信号必须被上采样或下采样的比不是整数的应用。因此，所使用的SRC方法应能够适应任意的非整数转换比。SRC理论上是连续时间信号重建或内插的过程，然后是以期望的采样率再采样。内插理想地通过奈奎斯特低通滤波器实现，其将离散时间信号转换至连续时间信号并且没有失真。因为理想的奈奎斯特滤波器实际上既不可能也不必要，因而如何选择和实施适当的内插滤波器是对于有效SRC的关键问题。已经提出了多种SRC结构。用于SRC的最流行且最为计算有效的方式为使用级联积分梳状（CIC）滤波器，因为这种滤波器能够简单地实施（不需要乘法）。然而，CIC滤波器具有多个缺陷。第一，其具有非常宽的过渡频带，并且在所关心的通带中引入衰减。通常需要额外的抽取（decimating）低通滤波器以补偿通带下垂。第二，其仅当转换比为有理值时才工作。第三，对于一些转换比，CIC滤波器必须以非常高的中间采样率执行。为避免第二阶段抽取滤波器，已经建议了不同的锐化CIC滤波器。然而，宽过渡带和转换比的有理值限制仍然存在。已经基于平行的CIC滤波器和线性内插的使用提出了用于无理转换比SRC的方法，但是通带下垂更恶劣。不同类型的分段多项式内插可用于任意比的SRC，但是计算成本非常高。例如，多项式系数计算需要约P2至P3次乘法，其中P为多项式的阶，内插计算需要约P至P2的额外乘法。包括滤波器组和分数延迟乘法块的Farrow结构广泛地用于有效地实施分段多项式内插，但是所需的乘法数仍然是P2+P。B样条函数为通过基函数与自己重复的卷积而构造的分段连续函数。由于其高度的光滑度，B样条函数适于内插。第P阶B样条函数具有P-1的正则性，即其是P-1次连续可微的。使用Farrow结构可有效地实施居中的B样条函数。然而，因为B样条函数的频率响应为sinc函数的幂，所以通带下垂仍然是显著的。通常在B样条内插中实施时域预滤波用于通带下垂补偿，这样显著地增加内插复杂性。典型的数字传输系统使用发送器滤波器（或脉冲成形滤波器）以限定被发送信号的带宽。在接收器中使用接收器滤波器以实现高信噪比和低符号间干扰，其中该接收器滤波器为通常与发送器滤波器具有相同幅度响应的匹配滤波器，并且有时结合有均衡器。这些滤波器通常数字地实施在用于SDR的时域中。因此，结合发送器滤波器或接收器滤波器与SRC似乎是放宽SRC内插滤波器的约束和实现总的复杂性减小的有吸引力的解决方案。使用该方式，已经提出了包括脉冲成形滤波器以补偿通带下垂的SRC结构。不幸地，因为CIC滤波器仍然用于SRC，该方法的应用限于有理转换比SRC。此外，当脉冲成形滤波器设计采用线性编程时，其是复杂的。已经提出了使用B样条函数的任意比SRC结构，其结合内插滤波器与发送器/接收器滤波器、并通过在时域中以上采样的中间采样率操作的数字滤波补偿通带下垂。然而，所需要的离散时域数字滤波仍然显著地导致SRC处理的复杂性增加。
技术实现思路
本专利技术公开了用于基于正交频分多路复用（OFDM）的多频带或多协议通信系统中的采样率转换（SRC）的设备和方法，在上述系统中处于该系统任一端的数字子系统发送或接收数字中频（IF）信号并处理数字基带信号。SRC发生在数字基带采样率与数字IF采样率之间。数字IF采样率是固定的并用于A/D与D/A转换，而数字基带采样率根据系统中使用的频带的带宽而改变。对于多频带OFDM发送器，所公开的系统使用用于从数字基带到数字IF的SRC的B样条内插。内插B样条函数基函数的宽度与相应的输入采样周期相同（这被称为但宽度B样条函数）。通过B样条内插引入的通带下垂在频域中被补偿并与OFDM调制相结合。对于多频带接收器，B样条内插用于从数字IF到数字基带的SRC。内插B样条函数基函数的宽度为输入采样周期的整数倍数（这被称为多宽度B样条函数）。通过B样条内插引入的通带下垂以及通过通道引入的任何失真在频域中被均衡并与OFDM解调制相结合。此外，本文中公开了用于一般的基于多宽度B样条函数采样率转换的结构。根据本公开的第一方面，提供了具有采样率转换的通信调制器，其包括配置成将输入比特流映射至符号序列的符号映射模块；配置成将符号序列乘以离散频率响应以产生被预失真符号序列的预失真模块；配置成将被预失真符号序列调制至时域基带样本序列的调制模块；配置成将基带样本序列的采样率转换至不同的采样率以产生采样率被转换基带样本序列的采样率转换模块；以及配置成将采样率被转换基带样本序列上转换至中频信号的上转换模块；其中，预失真模块用于与符号序列相乘的离散频率响应配置成补偿通带下垂，该通带下垂通过采样率转换模块引入采样率被转换基带样本序列。根据本公开的第二方面，提供了一种调制符号序列的方法，其包括：将符号序列乘以离散频率响应；以产生被预失真符号序列；调制被预失真符号序列至时域基带样本序列；转换基带样本序列的采样率至不同的采样率，以产生采样率被转换基带样本序列；以及上转换采样率被转换基带样本序列至中频信号，其中，离散频率响应配置成补偿通带下垂，所述通带下垂通过采样率转换步骤引入采样率被转换基带样本序列。根据本公开的第三方面，提供了具有采样率转换的通信解调器，其包括：配置成下转换接收的中频信号的分量至基带样本序列的下转换模块；配置成转换基带样本序列的采样率转换至不同的采样率以产生采样率被转换基带样本序列的采样率转换模块；以及配置成解调采样率被转换基带样本序列至符号序列解调制模块，其中采样率转换模块包括内插滤波器，该内插滤波器的频率响应为一个或多个sinc函数的乘积，每个sinc函数在除以大于一的整数的基带样本序列的采样频率的整数倍数处具有零值。根据本公开的第四方面，提供了解调中频信号的方法，其包括下转换中频信号的分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有采样率转换的通信调制器，包括：符号映射模块，配置成将输入比特流映射至符号序列；预失真模块，配置成将所述符号序列乘以离散频率响应，以产生被预失真符号序列；调制模块，配置成将所述被预失真符号序列调制至时域基带样本序列；采样率转换模块，配置成将所述基带样本序列的采样率转换至不同的采样率，以产生采样率被转换基带样本序列；以及上转换模块，配置成将所述采样率被转换基带样本序列上转换至中频信号；其中，所述预失真模块用于与所述符号序列相乘的所述离散频率响应配置成补偿通带下垂，所述通带下垂通过所述采样率转换模块引入所述采样率被转换基带样本序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.具有采样率转换的通信调制器，包括：符号映射模块，配置成将输入比特流映射至符号序列；预失真模块，配置成将所述符号序列乘以离散频率响应，以,i)产生被预失真符号序列；和ii)反演内插滤波器的基带频率响应，调制模块，配置成将所述被预失真符号序列调制至时域基带样本序列；采样率转换模块，包括具有基带频率响应的内插滤波器，所述采样率转换模块配置成将所述基带样本序列的采样率转换至不同的采样率，以产生采样率被转换基带样本序列；以及上转换模块，配置成将所述采样率被转换基带样本序列上转换至中频信号；其中，所述预失真模块用于与所述符号序列相乘的所述离散频率响应配置成补偿通带下垂，所述通带下垂通过所述采样率转换模块引入所述采样率被转换基带样本序列。2.根据权利要求1所述的调制器，其中所述采样率转换模块使用因果B样条内插滤波器，所述因果B样条内插滤波器的频率响应为一个或多个sinc函数的乘积，每个sinc函数在所述基带样本序列的采样频率的整数倍数处具有零值。3.根据权利要求1所述的调制器，其中所述调制模块包括快速傅里叶逆变换模块，所述基带样本序列为正交频分多路复用符号的序列。4.根据权利要求1所述的调制器，其中所述采样率转换模块被配置用于基于因果B样条函数的输入序列的采样率转换，所述因果B样条函数的持续时间等于所述输入序列的采样周期与所述因果B样条函数的阶的乘积的整数倍数，所述调制器包括：延迟与差分网络，配置成从所述输入序列产生多个中间序列；以及多个乘法加法梯式结构，配置成将每个连续的中间序列乘以分数间隔以及将该乘积加至下一中间序列，其中，所述梯式结构的输出被相加以形成采样率被转换输出序列。5.调制符号序列的方法，包括：将所述符号序列乘以离散频率响应，以产生被预失真符号序列；通过乘以了所述预失真符号序列的离散频率响应，反演内插滤波器的基带频率响应；调制所述被预失真符号序列至时域基带样本序列；转换所述内插滤波器的所述基带样本序列的采样率至不同的采样率，以产生采样率被转换基带样本序列；以及转换所述采样率被转换基带样本序列至中频信号；其中，所述离散频率响应配置成补偿通带下垂，所述通带下垂通过所述采样率转换步...

【专利技术属性】
技术研发人员：晓靖·黄，英杰·杰伊·郭，张健，
申请(专利权)人：联邦科学技术研究组织，
类型：
国别省市：