专利名称：多载波信号的接收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种多载波信号的接收方法及装置。
背景技术：
时分同步的码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，简称为 TD-SCDMA)系统与宽带码分多址接入(Wideband Code Division Multiple Access，简称为WCDMA)及CDMA2000被国际电联采纳为第三代移动通信标准。目前， TD-SCDMA产业链已逐步走向成熟。网络设备、手机终端及测试仪器等都有多家厂商提供成熟的产品和解决方案。同时，TD-SCDMA标准继续演进，在3GPP release 5中推出TD-HSDPA 无线宽带下载业务，在3GPP release 7中推出TD-HSUPA无线宽带上传业务。TD-SCDMA系统基于低码片速率(Low Chip Rate,简称为LCR)，即TD-SCDMA信号码片速率为1. 28MHz,占用带宽为1. 6MHz。TD-SCDMA系统采用较低的码片速率使终端芯片的实现复杂度降低，从而可以应用诸如联合检测(Joint Detection，简称为JD)等先进的信号处理技术，实现较高的网络容量。低码片速率技术在实现语音电话、可视电话和低速无线上网时没有问题，但在无线宽带业务上，与WCDMA和CDMA2000相比有一点劣势，因为WCDMA 和CDMA2000用5MHz带宽提供下行最高7. 2Mb/s的峰值下载速率，而TD-SCDMA用1. 6MHz 带宽提供下行最高2. 8Mb/s的峰值下载速率。可见，虽然频谱利用率差不多，但是，每个用户能够享受的峰值下载速率相差较大。为了给用户提供和WCDMA相同的无线宽带体验，TD-SCDMA新标准引入了多载波技术，即，用多个载波并行传输数据来提高传输速率。TD-SCDMA多载波系统中通常载波数为 3，每个载波上传输与单载波相同的1.6MHz LCR信号，S卩，总共用4. 8MHz带宽来提供高达 8. 4Mb/s的峰值速率。然而，多载波TD-SCDMA技术在提高峰值速率的同时也对终端射频和基带芯片提出了更高的要求。基带芯片复杂度的增加会提高TD-SCDMA多载波终端的成本和功耗。因此，多载波终端基带芯片设计的关键之一是如何利用TD-SCDMA多载波信号特点，设计出性能好、复杂度低的方案。在相关技术中，对于只采用一套射频方案实现多载波的接收方法有方法一接收端包括满足多载波频点和带宽的射频器件和模拟基带。图1是根据相关技术的采用方法一实现多载波的接收装置的示意图，如图1所示，该装置包括一个8倍码片速率(10.24MHz)采样的模数转换器(Analog Digital Converter，简称为ADC)单元、 两个频谱搬移单元(Frequency Transfer,负责将以+/_1. 6MHz为中心频率的载波分别搬移到-0. 8 0. 8MHz的基带)和三个1. 6MHz带宽的数字低通基带滤波器(均为-0. 8 0. 8MHz的基带低通)，由三个低通滤波器分别输出8倍码片速率或4倍码片速率三个载波各自分离的基带信号。方法二 与方法一的区别在于1)三个滤波器和频谱搬移在信号处理流程上交换了位置顺序；2)低通滤波器1变更为中心频率-1. 6MHz通带范围-2. 4MHz -0. 8MHz的带通滤波器1 ；3)低通滤波器3变更为中心频率+1. 6MHz通带范围+0. 8MHz +2. 4MHz的带通滤波器3。具体地，如图2所示，图2是根据相关技术的采用方法二实现多载波的接收装置的示意图。方法三是方法二的等效变形，可参考图3，图3是根据相关技术的采用方法三实现多载波的接收装置的示意图，即，通过滤波器组级联快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation简称为FFT)的形式取代了方法二中的三个滤波器和频谱搬移模块的功能，较方法二运算量有所降低。但是，引入了 FFT变换，实现结构较为复杂。可见，在相关技术中，多载波的接收装置存在以下问题1)均基于较高的ADC采样速率(8倍码率速率甚至更高)，S卩，载波输出采样率均为码片速率的倍数而不是信号带宽速率，增加了实现成本和终端电源功耗。2)方法一和方法二中引入了频谱搬移模块，该模块需要通过查表或其他方式完成高精度三角函数计算，运算量大且占用的存储器较多。3)方法三虽然运算量有所减少，但涉及的滤波器组尤其是FFT变换实现结构都较为复杂。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多载波信号的接收方案，以至少解决上述相关技术中的多载波接收的实现复杂度高及运算量大的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种多载波信号的接收方法。根据本发明的多载波信号的接收方法，包括以下步骤将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；使用滤波器将ADC输出的信号进行载波分离；从每N个滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。优选地，ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。优选地，滤波器的输出数据的速率为N倍的基带信号带宽。优选地，在ADC的采样率为6. 4MHz的情况下，从每4个的滤波器的输出中抽取1 个作为输出的载波基带信号。为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种多载波信号的接收装置。根据本发明的多载波信号的接收装置，包括模数转换器ADC单元和滤波器单元， 其中，ADC单元，用于将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；滤波器单元，用于使用滤波器将ADC单元输出的信号进行载波分离，并从每N个滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。优选地，ADC单元使用的ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。优选地，滤波器单元包括三个带宽为1. 6MHz的滤波器，分别为一个中心频率为0 的低通滤波器、一个中心频率为-1. 6MHz的带通滤波器，一个中心频率为+1. 6MHz的带通滤波器。优选地，ADC单元使用的ADC及滤波器单元使用的滤波器的采样率均为6. 4MHz的正整数倍。优选地，滤波器单元中的滤波器为4倍降采样滤波器。优选地，上述多载波信号的接收装置为移动终端。通过本发明，采用采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，并从每N个进行载波分离的滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号的方式，实现了以TD-SCDMA信号带宽速率为基础频率输出的多载波接收，解决了相关技术中的多载波接收的实现复杂度高及运算量大的问题，降低了多载波接收的工作频率和实现复杂度，化简了系统处理流程，提高了系统的适应能力。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据相关技术的采用方法一实现多载波的接收装置的示意图；图2是根据相关技术的采用方法二实现多载波的接收装置的示意图；图3是根据相关技术的采用方法三实现多载波的接收装置的示意图；图4是根据本发明实施例的多载波信号的接收方法的流程图；图5是根据本发明实施例的多载波信号的接收装置的结构框图；图6是根据本发明优选实施例的多载波信号的接收装置的结构框图；图7是根据本发明实施例一的多载波接收的实现装置的结构示意图；图8是根据本发明实施例二的多载波接收的实现装置的结构示意图；图9是根据本发明实施例三的ADC采样输出位置的典型多载波信号功率谱密度的示意图；图10是根据本发明实施例三的带通滤波器1输出位置的信号功率谱密度的示意图；图11是根据本发明实施例三的降采样输出位置的信号功率谱密度的示意图；图12是根据本发明实施例三的载波1输出信号和载波1原始信号局部片段对比的示意图。
具体实施例方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。根据本发明实施例，提供了一种多载波信号的接收方法。图4是根据本发明实施例的多载波信号的接收方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤步骤S402，将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；步骤S404，使用滤波器将ADC输出的信号进行载波分离；步骤S406，从每N个滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。通过上述步骤，采用采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，并从每N个进行载波分离的滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号的方式，实现了以TD-SCDMA信号带宽速率为基础频率输出的多载波接收，解决了相关技术中的多载波接收的实现复杂度高及运算量大的问题，降低了多载波接收的工作频率和实现复杂度，化简了系统处理流程，提高了系统的适应能力。
需要说明的是，在步骤S402中，基带信号带宽是指TD-SCDMA载波间隔，标准中规定为1. 6MHz, ADC的采样率可以为1. 6MHz的正整数倍。优选地，在步骤S402中，ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。例如，ADC 的采样率可以为6. 4MHz。该方法有利于提高系统的准确性和有效性。优选地，在步骤S404中，滤波器的输出数据的速率为N倍的基带信号带宽。该方法简单实用、可操作性强。优选地，在ADC的采样率为6. 4MHz的情况下，在步骤S406中，从每4个的所述滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。该方法实现简单、可操作性强。对应于上述方法，本发明实施例还提供了一种多载波信号的接收装置。图5是根据本发明实施例的多载波信号的接收装置的结构框图，如图5所示，该装置包括ADC单元52 和滤波器单元54，其中，ADC单元52，用于将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；滤波器单元54，耦合至ADC单元52，用于使用滤波器将ADC单元输出的信号进行载波分离，并从每N个滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。通过多载波信号的接收装置，ADC单元52采用采样率为N倍的基带信号带宽的 ADC，滤波器单元54从每N个进行载波分离的滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号的方式，实现了以TD-SCDMA信号带宽速率为基础频率输出的多载波接收，解决了相关技术中的多载波接收的实现复杂度高及运算量大的问题，降低了多载波接收的工作频率和实现复杂度，化简了系统处理流程，提高了系统的适应能力。优选地，ADC单元52使用的ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。图6是根据本发明优选实施例的多载波信号的接收装置的结构框图，如图6所示， 滤波器单元54包括三个带宽为1. 6MHz的滤波器，分别为一个中心频率为0的低通滤波器 542、一个中心频率为-1. 6MHz的带通滤波器544，一个中心频率为+1. 6MHz的带通滤波器 546。优选地，ADC单元52使用的ADC及滤波器单元54使用的滤波器的采样率均为 6. 4MHz的正整数倍。优选地，滤波器单元54中的滤波器为4倍降采样滤波器。优选地，上述多载波信号的接收装置为移动终端。下面结合优选实施例和附图对上述实施例的实现过程进行详细说明。实施例一基于现有方法的TD-SCDMA多载波接收技术均有较高的实现复杂度，且输出采样率均为码片速率的倍数。为此，本实施例提供了一种低复杂度且以信号带宽速率输出的接收方法以克服上述问题。本实施例通过欠采样(即，采样频率低于采样定理规定的采样频率。采样定理(又称奈奎斯特定理)规定当采样频率fs大于信号中最高频率fmax的2倍时， 即fs >= 2fmax，则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般取2. 56-4 倍的信号最大频率)降低了工作频率和实现复杂度，引入滤波结合频谱折叠(即频谱混叠，当对信号进行欠采样时，超出fs/2部分的频谱会折叠进入采样后的频谱之内和该区域的正常频谱进行叠加，导致该区域(fs_fmax，fs/2)内的频谱产生失真。本实施例采用滤波抑制非本支路子载波，再利用欠采样将本支路子载波折叠进基带谱的方式达到了频谱搬移的目的，完成了载波分离工作)的方法，间接实现了频谱搬移模块的功能，是一种低运算量、结构简捷的TD-SCDMA多载波接收方法。并且，本实施例提供了满足采样定理的最低数据速率 (1. 6MHz)输出利于数字基带实现整套的TD-SCDMA带宽采样率接收机方案，以达到良好的接收效果和更多场景适应性。可见，由于本实施例输出的采样率为满足采样定理的最低采样率，且与信号带宽相同与现有接收机采用码片速率整数倍采样的方式有较大差异，后续的信道估计和联合检测等接收机主要模块都需要进行结构性修改，更低的信号采样速率引起整体接收机的实现复杂度降低。图7是根据本发明实施例一的多载波接收的实现装置的结构示意图，如图7所示， ADC的采样率确定为载波间隔的整数倍(不限于码片速率的整数倍)，且超过三载波的总带宽，最低复杂度的实现装置采样率为6. 4MHz。在使用滤波器实现载波分离后，各自重新以载波间隔(现有标准中确定1.6MHz)为采样率再次采样，由于滤波器输出数据速率是载波间隔的整数倍(4倍)，此处再次采样可以通过每4个滤波器输出中抽取1个的降采样方式实现。其中，低通滤波器2为1. 6MHz带宽(-0. 8 0. 8MHz)的低通滤波器；带通滤波器1为中心频率-1. 6MHz通带范围-2. 4MHz -0. 8MHz的带通滤波器；带通滤波器3为中心频率 +1. 6MHz通带范围+0. 8MHz +2. 4MHz的带通滤波器。实施例二在实施例一中，由于4倍降采样模块每4个滤波器输出中才使用1个而将其余3 个滤波器输出丢弃，可将滤波器与4倍降采样模块合并得到本实施例的实现装置。图8是根据本发明实施例二的多载波接收的实现装置的结构示意图，如图8所示， 每4个输入采样点进行一次滤波器输出计算，其余3个采样点不进行滤波器输出值计算，以载波间隔速率作为采样率输出，输出结果和实现功能与实施例一完全相同。实施例三本实施例提供了一种多载波接收的实现装置(例如，组成结构类似实施例一或二)，其ADC的采样率和带通滤波器1、低通滤波器2、带通滤波器3的采样率均确定为 6. 4MHz。例如，低通滤波器2设计为81阶的根号升余弦滤波器；带通滤波器1为低通滤波器2系数以-1. 6MHz频率旋转相位后生成，带通滤波器3为低通滤波器2系数以+1. 6MHz 频率旋转相位后生成；其中，三个滤波器的系数可参见表1。表1滤波器系数表
权利要求
1.一种多载波信号的接收方法，其特征在于，包括以下步骤将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的模数转换器ADC，其中，N为正整数；使用滤波器将所述ADC输出的信号进行载波分离；从每N个所述滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波器的输出数据的速率为N倍的所述基带信号带宽。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述ADC的采样率为 6. 4MHz的情况下，从每4个的所述滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。
5.一种多载波信号的接收装置，其特征在于，包括模数转换器ADC单元和滤波器单元， 其中，所述ADC单元，用于将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；所述滤波器单元，用于使用滤波器将所述ADC单元输出的信号进行载波分离，并从每N 个所述滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。
6.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于，所述ADC单元使用的所述ADC的采样率大于TD-SCDMA三载波的总带宽。
7.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于，所述滤波器单元包括三个带宽为 1. 6MHz的滤波器，分别为一个中心频率为0的低通滤波器、一个中心频率为-1. 6MHz的带通滤波器，一个中心频率为+1. 6MHz的带通滤波器。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述ADC单元使用的所述ADC及所述滤波器单元使用的所述滤波器的采样率均为6. 4MHz的正整数倍。
9.根据权利要求8所述的接收装置，其特征在于，所述滤波器单元中的所述滤波器为4 倍降采样滤波器。
10.根据权利要求5所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置为移动终端。
全文摘要
本发明公开了一种多载波信号的接收方法及装置，该方法包括以下步骤将经过模拟基带后的接收端接收到的TD-SCDMA多载波信号，通过采样率为N倍的基带信号带宽的ADC，其中，N为正整数；使用滤波器将ADC输出的信号进行载波分离；从每N个滤波器的输出中抽取1个作为输出的载波基带信号。通过本发明降低了多载波接收的工作频率和实现复杂度，化简了系统处理流程，提高了系统的适应能力。
文档编号H04L27/26GK102223223SQ20111017487
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者曾文琪, 李强, 邱宁 申请人:中兴通讯股份有限公司