专利名称：一种正交调制信号的处理方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域的信号处理技木，尤其涉及ー种正交调制信号的处理方法及系统。
背景技术：
无线通信系统在全球得到高速发展，与此同时无线频谱资源日益紧张；现在，无线通信系统已经发展到了后3代和后4代，无线通信系统的升级和发展都是以频谱效率的提高为核心的，其中作为后3代和后4代的无线通信系统，例如长期演进(LTE，Long TermEvolution)系统、LTE的演进(LTE-Advanced)系统等,其基本的调制技术是正交频分复用(OFDM, Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)调制技术，因为 OFDM 调制技术具有很高的频谱效率，而且OFDM技术在数字广播领域中得到了广泛的应用；因此，为了使得无线通信系统中的信道能够承载更多的通信数据，广大科研工作者在现有的OFDM调制技术上，需要持续不断的追求提高其频谱的利用率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供ー种正交调制信号的处理方法及系统，能够进ー步提高频谱的利用率。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的本发明提供一种实现正交调制信号的处理方法，该方法包括对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。上述方法中，该方法还包括对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号；对所述模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号； 对所述射频信号进行滤波和放大处理后发射。上述方法中，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理为确定数字上变频的数字频率，根据确定的数字上变频的数字频率，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理。上述方法中，所述确定数字上变频的数字频率为数字上变频的数字频率根据保留的边带确定，数字上变频的数字频率为Wn，与其对应的数字上变频的模拟频率为mf, mf = WnX Sa/2 n ,如果保留的是下边带，mf > B,如果保留的是上边帯，mf > 0. 5B，如果保留的是上边帯，2mf ≥ G，如果保留的是下边帯，
2(mf-B)≥G，其中，G为射频带通滤波器的过渡帯，Sa为样点率。上述方法中，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理为将同相分量的信号和正交分量的信号分别与cos [ (Wn) n]和sin [ (Wn) n]相乘。上述方法中，所述根据确定的数字上变频的数字频率，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理之前，还包括对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理。上述方法中，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理为判断同相分量的信号和正交分量的信号是否需要进行插值处理，当样点率不满足那奎斯特采样定理或带通采样定理时，需要对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理。上述方法中，所述将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除为利用数字滤波器对同相分量的中频信号和正交分量的中频信号进行滤波处理，将同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，将经过滤波处理后的两路信号相加。上述方法中，所述对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换为将滤波处理后的中频信号输入到数模转换器进行数模转换；所述对所述模拟基带信号进行上变频混频处理为利用混频器对模拟基带信号进行上变频混频处理；所述对所述射频信号进行滤波和放大处理后发射为利用带通滤波器对射频信号进行滤波，得到调制好的单边带射频信号或残留边带射频信号，并进行放大处理，最終及馈到天线进行发射。本发明还提供一种实现正交调制信号的处理系统，该系统包括数字变频器、数字滤波器；其中，数字变频器，用于对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；数字滤波器，用于将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。上述系统中，该系统还包括数模转换器、混频器、带通滤波器、放大器、天线；其中，数模转换器，用于对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号;混频器，用于对所述模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号；带通滤波器，用于对所述射频信号进行滤波；放大器，用于对滤波后的射频信号进行放大处理；天线，用于发射经过放大处理后的射频信号。本发明提供的正交调制信号的处理方法及系统，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号，经过上述两个关键的处理过程，使得正交调制信号的频谱的利用率进一步提高，从而节省频谱资源。
图1是本发明实现正交调制信号的处理方法的流程示意图；图2是本发明中频谱的第一示例图；图3是本发明中频谱的的二示例图；图4是本发明实现正交调制信号的处理方法的实施例一的流程示意图；图5是本发明实现正交调制信号的处理系统的结构示意图。
具体实施例方式本发明的基本思想是对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。下面通过附图及具体实施例对本发明再做进一步的详细说明。本发明提供一种正交调制信号的处理方法，其中正交调制信号包括OFDM调制信号、正交幅度调制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)信号和正交相移键控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying)调制信号等,本发明中以OFDM调制信号为例进行说明，但不限于OFDM调制信号。图I是本发明实现正交调制信号的处理方法的流程示意图，如图I所示，该方法包括以下步骤步骤101，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；具体的，将I (n)和Q(n)作为待处理信号，其中I (n)和Q(n)分别为同相分量的信号和正交分量的信号，一般是OFDM调制技术中已经进行过成型滤波后的时域数据，该时域数据是离散时间信号，将被输入到数模转换器(DAC, Digital-to-Analog Converter)进行数模转换，转换后得到模拟基带信号，本实施例中，设I(n)和Q(n)对应的模拟基带信号的带宽为B，设I (n)和Q (n)样点率为Sa ；对I (n)和Q(n)进行数字上变频处理，具体包括三个步骤首先确定数字上变频的数字频率Wn，其次判断I (n)和Q(n)是否需要进行插值处理，最后是根据确定的数字上变频的数字频率fc，对I (n)和Q(n)进行数字上变频的处理；其中，数字上变频的数字频率根据保留的边带确定，数字上变频的数字频率为Wn，与其对应的数字上变频的模拟频率为mf，其中，mf = WnXSa/2 ，如果保留的是下边带，则mf > B,如果保留的是上边带,则mf > 0. 5B ;这里,还需要确定Wn的范围，当最后生成射频信号后，两个边带之间的间隔为2Wn，该间隔需要足够大才能够保证射频带通滤波器的滤波效果，例如，如果射频带通滤波器的过渡带为G，则对于保留的是上边带的情况，2mf ≥ G，对于保留的是下边带的情况，2 (mf-B)≥G在根据确定的数字上变频的数字频率，对I (n)和Q(n)进行数字上变频的处理之前，还需要判断I(n)和Q(n)是否需要进行插值处理，进行插值处理是为了提高采样率，这里，Sa需要满足那奎斯特采样定理，即如果保留的是上边带，Sa > 2(mf+B)，如果保留的是下边带，Sa ^ 2mf+B ;当Sa不满足那奎斯特采样定理时，则需要对I (n)和Q(n)进行插值处理，以提高Sa从而使其满足那奎斯特抽样定理；例如，原采样率为100点/秒，对I (n)和Q(n)进行两倍插值处理后，采样率为200点/秒；这里，Sa也可以是满足带通采样定理，当Sa不满足带通采样定理时，需要对I (n)和Q(n)进行插值处理，带通采样定理与上述的那奎斯特采样定理在本质上无差别，带通采样定理的原理是根据信号处理的相关知识可以知道，上述数字信号由于其频谱是周期性的，对于周期频谱的第一主值区间内频谱所对应的模拟信号而言，其中频载波频率为mf，如果在生成模拟信号时获取周期频谱的第2、3个甚至是第n个主值区间的频率分量，则其对应的模拟信号的载频频率为mf+SaX (n_l)，其中，n为大于I的自然数；根据确定的数字上变频的数字频率Wn，利用数字变频器对I (n)和Q(n)进行数字上变频的处理，即将I (n)和Q(n)分别与cos[ (Wn)n]和sin[ (Wn)n]相乘，得到对I (n)和Q(n)进行数字上变频处理后的同相分量的中频信号Iw(n)和正交分量的中频信号Qw(n)；其中，数字变频器可以通过数字信号处理芯片或数字电路等方式实现。步骤102，将同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号；具体的，利用数字滤波器Fl (n)对同相分量的中频信号Iw(n)和正交分量的中频信号Qw(n)进行滤波处理，将Iw(n)和Qw(n)的一个边带全部滤除或部分滤除，然后将经过滤波处理后的两路信号相加，得到滤波处理后的中频信号S(n);本实施例中，以将上边带全部滤除为例，S(n)的频谱如图2所示；这里，Iw(n)和Qw(n)的一个边带既可以是上边带也可以是下边带；上述的数字滤波器Fl (n)可以采用任意合适的方法，不限于有限冲激响应(FIR，Finite Impulse Response)类型的滤波，还可以采用无限长冲激响应(IIR, InfiniteImpulse Response),或先进行快速傅里叶变换(FFT,Fast FourierTransform)后变换到频域，直接将带滤除成分置零之后，再进行快速傅里叶反变换(IFFT, Inverse Fast FourierTransform)，变换回时域的操作等广义上的滤波方法。步骤103，对滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号；具体的，将滤波处理后的中频信号S(n)输入到DAC，DAC对S(n)进行数模转换，将S(n)转换成模拟基带信号S(t)，该S(t)的模拟单边带信号载频频率为mf = WnXSa/2 ，其中Sa为Iw (n)和Qw (n)的样点率。步骤104，对模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号；具体的，为了将模拟基带信号的较低的载波频率换为较高的射频频率，需要利用混频器对模拟基带信号S(t)进行上变频混频处理，得到射频信号Srf(t);其中，本振频率为rf-mf,目标载波频率为rf。步骤105，对射频信号进行滤波和放大处理后发射；具体的，利用带通滤波器对射频信号Srf(t)进行滤波，得到调制好的单边带射频信号Sc(t)或残留边带射频信号Sc (t)，后面还需要进行放大处理，最终及馈到天线进行发射，属于现有技术，这里不再赘述；这里，带通滤波器、Srf (t)和Sc(t)的频谱如图3所示。实施例一
本实施例中，以LTE系统下行发射射频信号为例，图4是本发明实现正交调制信号的处理方法的实施例一的流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤步骤401,对I (n)和Q(n)进行数字上变频处理,得到Iw(n)和Qw(n)；具体的，射频载波频率(RF, Radio Frequency)为2580MHz,按照3GPPTS36. 211V8. 0. 0规范，如果采用20MHz的系统带宽，I倍过采样，则共有100个资源块，I(n)和Q(n)的样点率Sa为30. 768Msps(百万样点每秒)，其模拟基带信号的带宽则为10MHz，如果保留的是下边带(即基带形式下为负频率轴的频谱分量)，射频带通滤波器过渡带G为IOMHz ；根据2 (mf-B)≥G可以得到mf > = 15MHz，则取mf = 15. 384MHz ;采用Sa满足那奎斯特采样定理，则需要满足Sa > 2mf+B，在mf > 15MHz的前提下，2mf+B = 40MHz，则Sa=30. 768Mhz不满足Sa > 2mf+B条件，因此必须对I (n)和Q(n)进行插值处理，并选择合适的mf值，让其同时满足Sa > 2mf+B和2 (mf-B)彡G两个公式，这里取mf = 15. 384MHz,并将Sa进行两倍插值，Sa提高到61. 536Msps，因此满足要求；此时，Wn= (mf/Sa) X 2 =0. 5JI，然后用样点率为Sa = 61. 536Msps，频率为Wn的cos [ (Wn) n]和sin [ (Wn) n]的数字信号与两倍插值后的I(n)和Q(n)分别相乘,得到Iw(n)和Qw(n)。步骤402,对Iw (n)和Qw (n)进行滤波处理,得到S(n)；具体的，采用1024阶的FIR滤波器对Iw (n)和Qw (n)分别进行滤波后相加，得到S (n), Iw (n)、Qw (n)和S(n)的频谱示意图可以如图2所示。步骤403，对S (n)进行数模转换，得到S⑴；具体的，将S(n)输入到DAC进行数摸转换，得到模拟基带信号S(t);本实施例中，DAC的样点频率设置为61. 536Msps。步骤404，对模拟基带信号进行上变频混频处理，得到Srf (t)信号；具体的，对经过DAC输出的模拟基带信号进行上变频混频处理，得到Srf (t)信号；变频器的本振频率设置为rf-mf = 2580MHz-15. 384MHz = 2564. 616MHz ;此后还需要利用带通滤波器进行滤波，得到单边带射频信号Sc(t)，Sc(t)的频谱变过程可以如图3所示。为实现上述方法，本发明还提供一种实现正交调制信号的处理系统，图5是本发明实现正交调制信号的处理系统的结构示意图，如图5所示，该系统包括数字变频器51、数字滤波器52 ;其中，数字变频器51，用于对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；数字滤波器52，用于将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。该系统还包括数模转换器53、混频器54、带通滤波器55、放大器56、天线57 ;其中，数模转换器53，用于对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号;混频器54，用于对所述模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号；带通滤波器55，用于对所述射频信号进行滤波；放大器56,用于对滤波后的射频信号进行放大处理；
天线57，用于发射经过放大处理后的射频信号。所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理为确定数字上变频的数字频率，根据确定的数字上变频的数字频率，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理。所述确定数字上变频的数字频率为数字上变频的数字频率根据保留的边带确定，数字上变频的数字频率为fc，与其对应的数字上变频的模拟频率为mf，mf =WnX Sa/2 n ,如果保留的是下边带,mf > B,如果保留的是上边带,mf > 0. 5B,如果保留的是上边带，2mf≥G，如果保留的是下边带，2 (mf-B)≥G，其中，G为射频带通滤波器的过渡带，Sa为样点率。所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理为将同相分量的信号和正交分量的信号分别与cos [ (Wn) n]和sin [ (Wn) n]相乘。所述将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除为利用数字滤波器对同相分量的中频信号和正交分量的中频信号进行滤波处理，将同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，将经过滤波处理后的两路信号相加。所述对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换为将滤波处理后的中频信号输入到数模转换器进行数模转换；所述对所述模拟基带信号进行上变频混频处理为利用混频器对模拟基带信号进行上变频混频处理；所述对所述射频信号进行滤波和放大处理后发射为利用带通滤波器对射频信号进行滤波，得到调制好的单边带射频信号或残留边带射频信号，并进行放大处理，最终及馈到天线进行发射。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种实现正交调制信号的处理方法，其特征在于，该方法包括 对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号； 将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，该方法还包括 对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号； 对所述模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号； 对所述射频信号进行滤波和放大处理后发射。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理为 确定数字上变频的数字频率，根据确定的数字上变频的数字频率，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定数字上变频的数字频率为 数字上变频的数字频率根据保留的边带确定，数字上变频的数字频率为fc，与其对应的数字上变频的模拟频率为mf, mf = WnXSa/2 n ,如果保留的是下边带，mf > B,如果保留的是上边帯，mf > 0. 5B,如果保留的是上边帯，2mf ^ G，如果保留的是下边帯，2 (mf-B)≥G，其中，G为射频带通滤波器的过渡帯，Sa为样点率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理为 将同相分量的信号和正交分量的信号分别与cos [ (Wn) n]和sin [ (Wn) n]相乘。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据确定的数字上变频的数字频率，对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频的处理之前，还包括 对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在干，所述对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理为 判断同相分量的信号和正交分量的信号是否需要进行插值处理，当样点率不满足那奎斯特采样定理或带通采样定理时，需要对同相分量的信号和正交分量的信号进行插值处理。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除为 利用数字滤波器对同相分量的中频信号和正交分量的中频信号进行滤波处理，将同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，将经过滤波处理后的两路信号相加。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在干， 所述对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换为将滤波处理后的中频信号输入到数模转换器进行数模转换； 所述对所述模拟基带信号进行上变频混频处理为利用混频器对模拟基带信号进行上变频混频处理；所述对所述射频信号进行滤波和放大处理后发射为利用带通滤波器对射频信号进行滤波，得到调制好的单边带射频信号或残留边带射频信号，并进行放大处理，最終及馈到天线进行发射。
10.一种实现正交调制信号的处理系统，其特征在干，该系统包括数字变频器、数字滤波器；其中， 数字变频器，用于对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号； 数字滤波器，用于将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该系统还包括数模转换器、混频器、带通滤波器、放大器、天线；其中， 数模转换器，用于对所述滤波处理后的中频信号进行数模转换，得到模拟基带信号； 混频器，用于对所述模拟基带信号进行上变频混频处理，得到射频信号； 带通滤波器，用于对所述射频信号进行滤波； 放大器，用于对滤波后的射频信号进行放大处理； 天线，用于发射经过放大处理后的射频信号。
全文摘要
本发明公开一种实现正交调制信号的处理方法，包括对同相分量的信号和正交分量的信号进行数字上变频处理，得到同相分量的中频信号和正交分量的中频信号；将所述同相分量的中频信号和正交分量的中频信号的一个边带全部滤除或部分滤除，得到滤波处理后的中频信号；本发明还提供一种实现正交调制信号的处理系统。根据本发明的技术方案，能够进一步提高频谱的利用率。
文档编号H04L27/36GK102624673SQ20111003221
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者彭宏利, 禹忠, 谢玉堂, 黄旭 申请人:中兴通讯股份有限公司