专利名称：一种数字下变频的实现方法
技术领域：
本发明涉及移动通信网络覆盖及优化领域，主要是一种数字下变频的实现方法。
背景技术：
以软件无线电为特征的新一代通信系统的研究与开发，被视为继模拟和数字技术后的又一次电子技术革命。而数字下变频(DDC)技术是软件无线电的关键技术之一。数字下变频器(DDC)是接收机的模数转换器(A/D)变换后，首先要完成的处理工作，一般的DDC由数控振荡器(NCO)、混频器(MIXER)、滤波器和抽取器组成。主要作用模拟中频信号经过A/D采样变成数字中频信号后，要经过数字混频把数字实信号下变频成零中频的数字实信号I和数字虚信号Q信号，然后经过滤波、抽取降低采样率，再经行后面的数字信号处理。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述技术的不足，而提供一种数字下变频的实现方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种数字下变频的实现方法，模数转换器(A/D)的采样速率是模拟中频信号中心频点的4/3倍(假设模拟信号的中心频点是150M，则A/D的采样率fs应为200M)，使得数字下变频中的混频能够采用粗混频，即fs/4混频；低通滤波器LP采用半带滤波器，然后两倍抽取降低信号速率。更进一步的，该方法把数字下变频中的混频、滤波、抽取算法结合在一起，把A/D采样的速率是模拟实中频信号中心频点的4/3倍的数字信号，直接能够按奇数和偶数点转换成两路，分别为奇数路f(l)、_f(3)、f(5)、-f(7)、……和偶数路f(2)、-f(4)、f(6)、_f(8)……两路，信号的速率变为一半；其中的奇数路经过一个系数阶数为原来半带滤波器一半的有限长单位冲激响应滤波器FIR就得到了零中频两倍抽取后的实部I信号，而偶数路就是零中频两倍抽取后的虚部Q信号。本发明有益的效果是把数字下变频中的混频、滤波、抽取算法完美的结合在一起，采用这种结构能大大降低对数据处理速度的要求，能够节省硬件实现的资源。
图I是数字下变频系统不意图；图2是本发明的数字下变频方法示意具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图I是数字下变频系统示意图。该系统包括三个基本的模块，数控振荡器(NCO)混频模块、滤波模块和抽取模块。NCO模块中的正、余弦值一般由查找表得到，然后分别与输入数据相乘，完成数字混频。抽取、滤波模块常用的结构是积分梳状抽取滤波器(CIC)或者是多级半带滤波器(HBF)的级联。如果信号带宽比较宽，抽取倍数不是很大，可以采用有限长单位冲激响应滤波器(FIR)。当输入信号采样速率很大的时候，则可以采用多相滤波的下变频方案，把运算环节安排在抽取之后。图2是本发明的数字下变频系统示意图。A/D采样的速率是模拟中频信号中心频点的4/3倍(假设模拟信号的中心频点是150MHz，则A/D的采样率fs应为200MHz)，则A/D采样之后的信号变成为采样率为200MHz、数字中频为-50MHz的数字信号f (n) f(l)、f (2)、f(3)、f(4)、f(5)、f(6)、f(7)......。混频模块去掉了数控振荡器，采样了粗混频的方案。根据混频理论要把采样率为 200MHz、数字中频为-50MHz的数字信号混频成零中频的数字信号，必须产生一个采样率为200MHz、频点为50MHz的数字正弦、余弦信号，也就是50MHz的正弦、余弦模拟信号一个周期内采样4个点，那么我们可以选一个周期内余弦信号的(10-10)和正弦信号的(010-1)这四个点，然后与数字信号f (η)相乘得到零中频的数字信号实部I :f (I)、0、-f (3)、0、f (5)、
0、_f(7)、……和零中频的数字信号虚部Q :0、f(2)、0、-f(4)、0、f(6)、0、……。半带滤波器是FIR滤波器的特殊情况(其一半的系数为零)，在软件无线电的变速率采样中有着广泛的应用。半带低通滤波器(假设本方案中的半带低通滤波器的阶数为7阶)系数归一化以后的格式为al O a2 I a2 O al，则零中频的数字信号实部I经过半带滤波器滤波后的信号为I_fhb (I) =al*f (I) +0*0_a2*f (3) +l*0+a2*f (5) +0*0_al*f (7)=al* {f (I) -f (7)} +a2* {f (5) -f (3)}、I_fhb(2)=……，两倍抽取后信号丢弃、I_fhb (3) =_al*f (3) +0*0+a2*f (5) +l*0_a2*f (7) +0*0+al*f (9)、=al* {f (9) -f (3)} +a2* {f (5) -f (7)}、I_fhb(4).......，两倍抽取后信号丢弃、......。零中频的数字信号实部Q经过半带滤波器滤波后的信号为Q_fhb (I) =al*0+0*f (2) +a2*0_l*f (4) +a2*0+0*f (6) +al*0=-f (4)、Q_fhb(2)=……，两倍抽取后信号丢弃、Q_fhb (3) =al*0-0*f (4) +a2*0+l*f (6) +a2*0_0*f (8) +al*0=f (6)、Q_fhb(4)=……，两倍抽取后信号丢弃、......。所以由上叙述可知，A/D采样的速率是模拟实中频信号中心频点的4/3倍的数字信号，直接可以按奇数和偶数点转换成两路，分别为奇数路f (I)、-f (3)、f (5)、-f (7)、……和偶数路4(2)、4(4)4(6)、4(8)……两路，信号的速率变为一半。其中的奇数路经过一个系数为al a2a2 al的FIR滤波器就得到了零中频两倍抽取后的实部I信号，而偶数路就是零中频两倍抽取后的虚部Q信号。本方案不需要NCO产生正、余弦信号与A/D的采样信号相乘而采用粗混频，实现7阶半带滤波器两倍抽取得到的数字I信号只要经过两个减法、两个乘法和一个加法，而Q路直接由偶数路得到。本方法与一般的方案相比要减少大于3/4的加法器和乘法器，使得数字下变频的硬件实现资源大大减少，而相关的乘加运算放在了低速率下面运算，降低对数据处理速度的要求。以上所述是仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种数字下变频的实现方法，其特征在于，模数转换器(A/D)的采样速率是模拟中频信号中心频点的4/3倍，使得数字下变频中的混频能够采用粗混频，即fs/4混频；低通滤波器LP采用半带滤波器，然后两倍抽取降低信号速率。
2.根据权利要求I所述的数字下变频的实现方法，其特征在于该方法把数字下变频中的混频、滤波、抽取算法结合在一起，把A/D采样的速率是模拟实中频信号中心频点的4/3倍的数字信号，直接能够按奇数和偶数点转换成两路，分别为奇数路f(l)、-f(3)、f(5)、-f(7)、……和偶数路f(2)、-f(4)、f(6)、-f(8)……两路，信号的速率变为一半；其中的奇数路经过一个系数阶数为原来半带滤波器一半的有限长单位冲激响应滤波器FIR就得到了零中频两倍抽取后的实部I信号，而偶数路就是零中频两倍抽取后的虚部Q信号。
全文摘要
本发明提供了一种数字下变频的实现方法，模数转换器(A/D)的采样速率是模拟中频信号中心频点的4/3倍，使得数字下变频中的混频能够采用粗混频，即fs/4混频；低通滤波器LP采用半带滤波器，然后两倍抽取降低信号速率。本发明有益的效果是把数字下变频中的混频、滤波、抽取算法完美的结合在一起，采用这种结构能大大降低对数据处理速度的要求，能够节省硬件实现的资源。
文档编号H03D7/00GK102946229SQ20121040716
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者王利强, 金淮东, 洪杭迪 申请人:三维通信股份有限公司