一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置制造方法
【专利摘要】一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置包括：AD采样模块、抽取滤波模块、数字下变频模块、PLL模块和参数自动配置模块；AD采样模块将输入信号进行数模转换，得到54.24MHz的中频信号；PLL模块提供整个中频接收装置的时钟；参数自动配置模块根据不同的通信制式产生数字上变频模块的频率控制字、抽取滤波模块所需的滤波系数及抽取率；数字下变频模块将AD采样模块输出的信号下变频到基带零频；抽取滤波模块根据滤波系数和抽取率进行抽取和滤波。抽取滤波模块包括四级滤波；数字下变频模块包括数字混频器。本发明适用于LTE/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA多种通信制式，且系统结构简化，设备体积较小，造价低。
【专利说明】一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信多模技术，特别涉及一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置。
【背景技术】
[0002]随着移动通信及3G和LTE的不断发展，多模终端将成为移动终端的发展趋势。多种移动通信系统需要支持多个频段和多种制式的通信，以便在同一硬件平台上实现对不同制式的切换和同时通信。随着LTE牌照的发放，同一个支持不同移动通信系统的通信需求变得越来越迫切。移动通信系统的无线侧包括射频、中频、基带三部分，射频可以通过软件无线电采用同一射频硬件实现多模处理；基带部分对于不同的移动通信制式需要调用不同的基带处理单元；中频希望采用同一硬件平台，针对不同的制式调用不同的配置可以实现多模中频管理。
[0003]多模移动通信系统可以应用于以下几个方面:多模移动通信终端，多模移动通信基站，移动通信目标探测和监听设备。多模移动通信系统的需求推动了多模中频的技术设计和技术革新。
[0004]目前，商用多模移动通信系统主要包括GSM/TD-SCDMA/LTE，和GSM/WCDMA/LTE，其中频主要采用多通道并行接收的方法，针对不同的应用主要体现在以下几个方面:
[0005](I)对于多模移动通信终端，采用芯片处理，其芯片采用并行的中频接收处理通道；
[0006](2)对于多模移动通信基站，采用并行中频接收处理通道；
[0007](3)对于用于管控和监听设备，这些设备是独立的，不支持在同一平台上处理多模移动通信系统。
[0008]上述探测方法需要存在的问题:
[0009](I)采用并行处理通道，设备开销大，体积大，费用高；
[0010](2)无法在同一平台上实现多模信号处理；
[0011](3)没有实现3gpp和3gpp2的多模融合；
[0012](4)灵活性低，不同的制式不能兼容，不能实现不同的制式和频点带宽
[0013]灵活配置。
【发明内容】
[0014]有鉴于此，本发明提供一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，完成多模中频接收架构设计，完成不同制式不同频点的数字下变频和滤波器参数设计，和不同制式的参数自动配置。
[0015]为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是:
[0016]一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，包括:AD采样模块、抽取滤波模块、数字下变频模块、PLL模块和参数自动配置模块；[0017]所述AD采样模块将输入信号进行数模转换，得到54.24MHz的中频信号；
[0018]所述PLL模块用于提供整个所述中频接收装置的时钟；
[0019]所述参数自动配置模块用于根据不同的通信制式产生所述数字上变频模块的频率控制字、所述抽取滤波模块所需的滤波系数及抽取率；
[0020]所述数字下变频模块用于将所述AD采样模块输出的信号下变频到基带零频；
[0021]所述抽取滤波模块用于根据所述滤波系数和所述抽取率进行抽取和滤波，变频到基带速率的倍数上。
[0022]优选的，所述通信制式包括:LTE、CDMA、WCDMA和TD-SCDMA。
[0023]优选的，所述数字下变频模块包括数字混频器；所述数字混频器将所述AD采样模块输出的信号下混频到基带零频。
[0024]优选的，所述抽取滤波模块包括第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波和第四级滤波；
[0025]其中，所述第一级滤波采用FIR滤波器；所述第二级滤波和所述第三级滤波采用HBF滤波器；所述第四级滤波采用CIC滤波器。
[0026]优选的，所述FIR滤波器的参数根据传输协议中信号的特性进行设置。
[0027]优选的，所述CIC滤波器采用5级级联单级CIC滤波器来实现，并通过配置级联数、差分延时和插值率控制所述CIC滤波器的带宽和旁瓣抑制比。
[0028]优选的，所述HBF滤波器是通过避免信号谐波来配置阻带宽度和通带宽度。
[0029]优选的，所述AD采样模块兼容不同所述通信制式的基带速率。
[0030]优选的，射频将TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE中一种制式信号的某个频段搬移到300MHz中频，经AD采样模块采样后信号频谱搬移至54.24MHz，通过数字混频器将需要的频点搬移至基频，再通过窄带滤波将需要的频点滤出。
[0031 ] 与现有技术相比，本发明的有益效果有:
[0032]I)本发明提供一个硬件平台可以支持TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE多个信号的中频接收，简化系统结构，缩小设备体积，降低造价，为设备的便携和小型化奠定基础；
[0033]2)本发明采用参数自动配置方式，在系统选择和参数确定时，可以根据参数自动配置的控制参数完成相应的配置，简化系统的操作；
[0034]3)本发明适用于多模移动终端、多模移动通信系统设备、多模移动通信目标探测和监听设备研发，简化开发平台，缩短开发周期；
[0035]4)本发明的接收端共用一个AD采样器，AD采样采用符合TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE频谱和基带系统要求的参数，适应于多模移动通信系统信号接收和处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为本发明的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置的结构示意图；
[0037]图2为本发明支持多模移动通信系统的信号中频接收装置的参数自动配置模块示意图；
[0038]图3为本发明支持多模移动通信系统的信号中频接收装置的抽取滤波模块示意图；
[0039]图4为本发明支持多模移动通信系统的信号中频接收装置的多模数字中频接收处理流程图；
[0040]图5为本发明的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置的CIC单级滤波器的结构图；
[0041 ] 图6为CIC幅频特性曲线；
[0042]图7为HBF幅频特性曲线。
【具体实施方式】
[0043]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
[0044]如图1所示，本发明所揭示的一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置包括:AD采样模块、参数自动配置模块、数字下变频模块、PLL模块和抽取滤波模块。AD采样模块的采样速率相同，该采样率需要兼容TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE四种制式基带速率。参数自动配置模块，根据不同通信制式产生数字上变频模块的频率控制字、抽取滤波模块所需的滤波系数及抽取率。根据参数自动配置模块，选择不同的通信制式即可完成下变频参数设置、抽取器和四级滤波的参数设置。数字下变频模块将AD采样模块输出的信号变频到窄带频点上。抽取滤波模块根据不同的制式和配置参数将数字信号速率进行抽取和滤波，变频到基带速率的倍数上。PLL模块用于提供整个中频接收装置的时钟。
[0045]AD采样模块需要兼顾TD-SCDMA/CDMA/WCDMA/LTE四种制式的基带速率。对于接收而言，射频端混频滤波得到带宽为60MHz的300MHz中频信号，采样时钟设计为245.76MHz，经过A/D采样模块采样后得到54.24MHz的中频数字信号。
[0046]如图2所示，参数自动配置模块主要由上位机软件控制FPGA选择不同制式的信号，并能够通过多模控制模块对信号的频点和滤波器的特性等进行实时的配置，使得多模控制变得灵活和高效。
[0047]频点的选择功能是由数字混频器NCO以及窄带滤波完成。信号经过A/D采样后得到54.24MHz的中频，根据需求在60MHz范围内通过数字混频器NCO控制字产生对应的载频信号，将需求频点信号搬移到基频并通过后续的窄带滤波将需要的频点信号滤出来。
[0048]在某一确定移动通信制式，滤波器的特性是预先设定好的，只需通过控制软件可实时地更改数字混频器NCO的频率控制字来产生不同频点的相对应的载频频率，便能够对带宽内任意可用频点进行处理。
[0049]如图3所示的抽取滤波模块，其主要功能是滤出所需的单频点的信号，以便基带的数据处理。针对3G、LTE等不同的制式的通信系统，其单频点带宽是不一样的。经过下变频以后的数据，虽然已是零频率的信号，但是其采样率过高，大大增加了基带处理速度的压力。这就需要中频部分对信号进行抽取以降低采样率。由于信号有高速率转换为低速率的信号，单级滤波器抽取倍率很高，单级抽取滤波很难实现，因此系统采用四级滤波完成数据的降采样率和滤波:第一级滤波考虑到中频前段信号数据率较高，采用在高速率下滤波特性较好的CIC滤波器进行数据率的降采样率和滤波；第二级滤波和第三级滤波为了节约系统资源，采用滤波器阶数较少的半带滤波器HBFl和HBF2来完成降采样率和滤波；第四级滤波采用具有较好通带和阻带特性的FIR滤波器完成。在多模窄带滤波中可以控制滤波器的抽取率得到码片速率整数倍的基带信号。[0050]数字下变频模块的主要功能是将AD采样后的数字信号经过NCO下混频到基带零频；然后通过抽取滤波模块的四级滤波产生单频点基带信号，并送至基带进行处理。
[0051]数字下变频处理流程如图4所示，图中，fnco为通过实时配置NCO的频率控制字产生相应的频点的混频频率，M1^M2, M3、M4分别为各级滤波的抽取率，fcic> fhbfl、fhbf2、ffir是根据每种制式信号抽取率得到的采样率，这些参数都能够通过参数自动配置模块进行灵活配置的。另外，针对每一种通信制式，每一级滤波器的参数(如滤波器的带宽、系数、截位等)也要做相应的配置。通过这些可实时配置的参数，从而实现了多模中频的数据处理。根据各制式信号特性，推算出各制式对应的中频参数。主要参数有数字混频器频率、抽取率以及滤波器的特性。
[0052]数字混频器NCO的频率是由信号频段内的频点而决定的。对接收而言,射频将某种制式信号的某个频段搬移到300MHz中频，经AD采样后信号频谱搬移至54.24MHz，通过数字混频器将需要的频点搬移至基频，再通过窄带滤波将需要的频点滤出来。各种制式信号对应的频段以及频点见表1。
[0053]表1各种制式 移动通信系统对应频段及频点信息表
[0054]
[0055]
【权利要求】
1.一种支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，包括:AD采样模块、抽取滤波模块、数字下变频模块、PLL模块和参数自动配置模块； 所述AD采样模块将输入信号进行数模转换，得到54.24MHz的中频信号； 所述PLL模块用于提供整个所述中频接收装置的时钟； 所述参数自动配置模块用于根据不同的通信制式产生所述数字上变频模块的频率控制字和所述抽取滤波模块所需的滤波系数及抽取率； 所述数字下变频模块用于将所述AD采样模块输出的信号下变频到基带零频； 所述抽取滤波模块用于根据所述滤波系数和所述抽取率进行抽取和滤波。
2.根据权利要求1所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述通信制式包括:LTE、CDMA、WCDMA和TD-SCDMA。
3.根据权利要求2所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述数字下变频模块包括数字混频器；所述数字混频器将所述AD采样模块输出的信号下混频到基带零频。
4.根据权利要求2所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述抽取滤波模块包括第一级滤波、第二级滤波、第三级滤波和第四级滤波； 其中，所述第一级滤波采用FIR滤波器；所述第二级滤波和所述第三级滤波采用HBF滤波器；所述第四级滤波采用CIC滤波器。
5.根据权利要求4所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述FIR滤波器的参数根据传输协议中信号的特性进行设置。
6.根据权利要求4所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述CIC滤波器采用5级级联单级CIC滤波器来实现，并通过配置级联数、差分延时和插值率控制所述CIC滤波器的带宽和旁瓣抑制比。
7.根据权利要求4所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述HBF滤波器是通过避免信号谐波来配置阻带宽度和通带宽度。
8.根据权利要求2所述的支持多模移动通信系统的信号中频接收装置，其特征在于，所述AD采样模块兼容不同所述通信制式的基带速率。
【文档编号】H04B1/16GK103957020SQ201410188337
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】田增山, 周牧, 庞宗廉, 张庭伟, 李路, 张振源 申请人:重庆邮电大学